浙工贸业设计论文(机器人如何解救人质)

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）课题名称：机器人手臂机构系部：汽机系专业：机电一体化班级：机电041班姓名：王文中学号：0410201123指导教师：王文深完成时间2007年3月6日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）任务书1、课题内容与要求1.课题内容:设计并制作一台简易机器人（以下简称机器人），能够完成一组规定的解救人质动作。2.参赛作品的总体要求：2.1机器人在收缩状态时，其长宽高均应≤300mm；展开状态时尺寸不限。2.2机器人重量不限，但应尽可能轻。2.3机器人造价不限，但应尽可能低。2.4机器人操控可采用线控或遥控方式；不建议机器人采用自动控制或智能控制。2.5机器人行进方式不限。2.6机器人驱动可采用各种形式的原动机，但不允许使用人力直接驱动；若使用电动机驱动，其电源应为安全电源。（注：动力设备自备，比赛现场仅提供220V交流电源）。3.竞赛场地及用品规格:（1）竞赛场地平面图如附件二所示，地面采用木质地板，表面铺设喷绘广告布，场地尺寸为4000mm×2000mm，出发区尺寸为300mm×300mm，围板高度为100mm。（2）竞赛场地分为五个区域：一区为隧道区：隧道采用透明有机玻璃板制作，其内部空间尺寸为长600mm、宽300mm、高300mm，顶部设有20mm宽的纵向贯通缝隙。二区为壕沟区：壕沟宽300mm，深200mm，长度1000mm。三区为机器人作业区：三区与五区之间设有高150mm、宽10mm的隔离墙。四区为人质囚禁区：人质囚禁区由5个无顶房间组成，每个房间囚禁1个人质，每个房间的内部空间尺寸为100mm×100mm，房间墙高50mm，墙厚10mm。五区为人质解救通道区：设有15个安全通道，采用内径为60mm、壁厚为5mm的硬质透明管材制作，通道口高度均为400mm，排列在距离（平面投影距离）隔离墙分别为400mm、500mm和600mm的三条直线上（为便于竞赛时计分，分别称为A排、B排和C排），每一排5个通道，通道口间距为100mm。(3)人质模型：设五个规格，形状尺寸如附件二所示。模型材料采用常用尼龙棒（尼龙66），按附件三图示尺寸加工；五个规格的模型重量分别约为150克、120克、90克、60克和30克。2、课题参考文献1、成大先主编.机械设计手册(机构).北京：化学工业出版社,20042、吴宗泽,罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社,19923、徐灏.机械设计手册.第2版.第4卷.北京：机械工业出版社,20004、卜炎.机械传动装置设计手册.上册.北京：机械工业出版社,19995、现代机械传动手册编辑委员会编.现代机械传动手册.北京：机械工业出版社,19956、尹常知主编.机械制图.北京：机械工业出版社,19997、张秉荣主编.工程力学.北京：机械工业出版社,20058、申永胜主编主编.机械原理教程.北京：清华大学出版社，2001年9、邹慧君.机械原理.北京：高等教育出版社，2001年10、濮良贵主编.机械设计.北京：高等教育出版社，199611、汪浩、宁海霞主编.金属热处理.北京：化学工业出版社,200412、殷际英、何广平主编.关节型机器人.北京：化学工业出版社,200413、徐爱平、沙有威主编.智能机器人制作入门.北京：人民邮电出版社3、课题任务进度安排一、二周：接受毕业设计课题，根据课题内容了解课题研究的现状，并进行实地考察，完成开题报告;三、四周：进行有关的计算和材料的选择；五周：有关图纸的绘制；六、八周：做出机器人九周：对课题设计进行检查、纠正、整理、综合；最后打印，交指导老师复查。教研室主任意见：教研室主任（签名）：年月日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计开题报告1、课题研究的现状和意义随着知识经济社会的界入，我们的生存和学习面临两大挑战：一是“知识爆炸”要求我们具备不断更新知识的能力；二是要求我们具备良好的素质和社会适应能力和创新能力。据有关专家介绍，机器人充分体现了人和机器的各自优长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围。机器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，作为现代制造业的主要自动化装备在制造业中广泛应用，并将在未来的制造企业中扮演越来越重要的角色。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。据介绍，机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造综合实力的重要标志之一。2、课题要解决的问题或研究的基本内容１、机器人行驶机构设计方案的拟订２、机器人过桥机构设计方案的拟订３、机器人手臂伸缩机构设计方案的拟订４、机器人手臂回转机构设计方案的拟定５、机器人手爪机构设计方案的拟订６、机器人驱动设计方案的拟订７、人质解救机器人有关设计、计算与分析3、课题研究拟采用的手段和工作路线设计方法：认真阅读参考资料，根据具体的设计条件和要求进行改进和创新，全面考虑零部件地工艺性、经济性和维护等要求。设计时计算和画草图交叉进行，应尽量使用标准和规范，这有得利于零件的互换性和工艺性，同时也可减少设计工作量、节省设计时间。工作路线：1）设计准备了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤；通过查阅有关设计资料，观看电教片和参观实物或模型等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；准备好设计需要资料、绘图工具；拟定设计计划等。２）机器人总体设计3）绘制零件工作图绘出零件的必要视图；标注尺寸、公差及表面粗糙度；编写技术要求和标题栏等4）编写设计说明书4、课题研究进程计划一、二周：接受毕业设计课题，根据课题内容了解课题研究的现状，并进行实地考察，完成开题报告;三、四周：进行有关的计算和材料的选择；五---八周：有关图纸的绘制；九周：对课题设计进行检查、纠正、整理、综合；最后打印，交指导老师复查。5、课题成果论文□图纸□产品或作品□应用程序□其它：指导教师意见：指导教师（签名）：年月日教研室主任意见：教研室主任（签名）：年月日前言本“解救人质”机器人从设计到研制出历时三个多月，在带队老师的辛勤指导下，经过我们课题组全体学生的不懈努力，终于圆满完成本项目的理论方案和模型制作等工作。本机械设计方案书是根据浙江省大学生机械设计竞赛委员会对参赛队伍的要求而编写的。全书共五大部分，其主要内容为：本解救人质机器人的创新与特色、本解救人质机器人设计方案的拟订、本解救人质机器人相关设计、计算与分析、设计小结、设计图纸、模型照片等。本书为广大机器人爱好者提供了一个成功案例，本书可供从事机器人设计和制作的科技人员阅读，亦可供高等院校机械类专业的教师、学生参考。由于时间仓促和我们水平有限，难免存在疏漏和缺陷，恳请各位专家教授批评指正。课题组全体成员2007年4月目录第一章本解救人质机器人的创新与特色简介·····························································11第二章本解救人质机器人的设计方案拟订································································132.1机器人行驶机构设计方案的拟订··································································132.2机器人过桥机构设计方案的拟订··································································152.3机器人手臂伸缩机构设计方案的拟订····························································172.4机器人手臂回转机构设计方案的拟定····························································192.5机器人手爪机构设计方案的拟订··································································202.6，机器人驱动设计方案的拟订······································································21第三章本人质解救机器人有关设计、计算与分析·······················································223.1、小车行走机构设计··················································································223.2机器人过桥机构设计·················································································25*3.3机器人手臂伸缩机构的设计计算与分析·······················································30*3.4手臂抬升机构设计···················································································33*3.5、手臂的旋转机构设计计算········································································34*3.6、手爪的设计计算与分析···········································································38第四章设计总结·································································································41附录（图纸、模型照片）··············································································42第一章本解救人质机器人的创新与特色简介在研制本机器人的过程中，用到了工程力学、机械原理设计、加工工艺装配等所学知识。为了使本机器人方便改进和维护，我们采用了模块化设计方法。主要模块有过桥机构、小车底盘（包括驱动轮、手臂回转及抬升机构等）、伸缩机构及机器人手爪等。我们在研制过程中，在对整体和部件设计方案充分分析探讨的基础上，利用PROE等软件对各个模块部分零部件的进行设计，然后利用数控加工、特种加工（主要指线切割）以及普通加工等手段对模块零部