【正文】 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 1 評定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 2 目錄 一、課題意義 …………………………………………………………………… 2 (一 )具有 越障功能 移動機器人 的 簡介 ………………………………………...2 (二 ) 具有越障功能機器人研究 的文獻綜述 … … … … … …… ………… … ….. 4 二 、課題方案 …………………………………………………………………… 8 （ 一 ） 課題研究的主要內容 …………………………………………………… 8 （二） 研究目標及創(chuàng)新 …………………………………… ……………… 10 三 、可行性分析 ………………………………………………………………… 10 四 、課題進度安排 ……………………………………………………………… 12 五 、參考文獻 ……………………………………………………………………..1 2 3 一、課題意義 (一 ) 具有越障功能 移動機器人 的 簡介 機器人作為一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。 其中， 移動機器人從事各項 事務響應任務時，樓梯是人造環(huán)境中的最常見的障礙，也是最難跨越的障礙之一 。我國對此類裝置的研究雖然起步較晚，但近年來也涌現(xiàn)了很多這方面的專利，然而投入實際使用的還很少。 英國 Baronmead公司開發(fā)的一種電動輪椅車，底部是履帶式的傳動結構，可爬樓梯的最大坡度為 35176。它除了具備爬樓梯功能外，也能作為普通的電動輪椅使用。 美國著名發(fā)明家 Dean Kamen發(fā) 明的 了 一種能自動調節(jié)重心的兩輪組式輪椅 iBOT。經(jīng)過數(shù)十年的研究開發(fā)，它己經(jīng)由 iBOT3000發(fā)展到了iBOT400O，功能也越來越強大，是目前該領域中性能最 高的產(chǎn)品，它的售價在3萬美元左右，相當于一輛中檔橋車的價格，難以被普通使用者接受。 輪組式爬樓梯裝置 的活動范圍廣，運動靈活，但是上下樓梯時平穩(wěn)性不高，重心起伏較大，會使乘坐者感到不適。步行式爬樓梯裝置模仿人類爬樓的動作，外觀可視為足式機器人，采用多條機械腿交替升降、支撐座椅爬樓的原理。國內的研究相對較晚，雖然也誕生了很多專利，但由于受到體積、重量、穩(wěn)定性及安全性的限 制，還沒有產(chǎn)品真正投入使用。 (二 ) 具有越障功能機器人研究 的文獻綜述 Ⅰ 、應用： 樓梯是人造環(huán)境中的最常見的障礙，也是最難跨越的障礙之一，爬樓梯機器人的研究是解決當前全自主機器人在非結構環(huán)境下正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。嵌入式控制運用一些光電傳感器，來控制機器人的速度、方向；高智能 CPU能夠采集更廣泛的信息（比如需要高運算內存空間的視覺采集系統(tǒng)），實現(xiàn)軌跡及運動目標跟蹤、視覺信息的分析與處理、地面軌跡圖像的計算機理解與處理。 履帶式移動機器人以其強大的地形適應性而倍受青睞，但是也有不足之處。怎樣使輪子的數(shù)量越少而同時又有能夠滿足使用要求的地形適應性，這對機器人設計具有重要意義。上樓時先將輪椅抬高，再水平向前移動，如此重復這兩個過程直至爬完一段樓梯。設計主要是依靠腿式機構來完成越障，以及履帶平穩(wěn)性和輪組的靈活性來達到功能的完整。 表 1 典型移動機構的性能對比表 移動機構方式 輪式 履帶式 腿式 移動速度 快 較快 慢 越障能力 差 一般 好 機構復雜程度 簡單 一般 復雜 能耗量 小 較小 大 機構控制難易程度 易 一般 復雜 Ⅲ 、分析問題 爬樓梯裝置在爬樓梯過程中的穩(wěn)定性是影響其實用安全性的重要指標； 使用安全性； 對于多功能爬樓梯裝置，如何實現(xiàn)平地模式與爬樓模式之 間的平滑切換也是重要的問題。 一般在各研究中會采用以下幾個研究方法： ①在機構的設計中采用功能分析的方法，確定機構各尺寸關系間的約束關系。 ⑤ 介紹了機器人結構實現(xiàn)方法，從傳動設計、零件組成及選用，從設計方面對機器人的結構進行了詳細說明。機構要解決：①機器人平地行駛與爬樓梯之間的轉換；②爬樓梯的動作； ③機構在保持穩(wěn)定性的基礎上保持靈活性；④設計最優(yōu)結構，降低 整個機器人的能耗。 要求機器人能 在平地行駛，攀爬通常 規(guī)格 的 樓梯，轉彎，以及具備一定的避 障 能力。 ⑸ 控制系統(tǒng)的設計。 其自由度 F=3n2PLPH=3 42 42=2 其中 n為除機架外的構件， PL為 n個活動構件之間的低副， PH為 n個構件之間的高副。當遇到小障礙物時，行走機構立即演變成行星輪機構，直接跨越。 本機構具有如下特點： 1）能夠實現(xiàn)在平直路面上的輪式快速移動，且跨越一定高度的障礙； 2）無需傳感裝置來檢測允可范圍（除不可攀越的障礙物）的障礙； 3）平面運動和越障運動之間的 轉換取決于路面對小車輪的作用力情況，無需復雜的輔助機構來協(xié)同定成，機構實現(xiàn)簡單。當驅動輪系為行星輪系時， 4? =0，所以2? / 5? =1 4Z / 2Z ，在電 機旋向不變的情況下，要使整個車輪組繼續(xù)往前運動，轉臂的旋向必須和中心齒輪的旋向相同，所以 2? / 5? ? 0，即 2 Z ? 4 Z 。 Matlab 現(xiàn)有 30 多個工具箱， Simulik 工具箱就是其中應用廣泛，影響較大的一個。 ADAMS 是虛擬樣機分析的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析。 四 、課 題進度安排 1 、 20xx 年 03 月～ 20xx 年 10 月 ：確定課題題目及研究的內容，收集資料，查閱文獻，做前期基礎工作 2 、 20xx 年 10 月～ 20xx 年 12 月 ：撰寫開題報告，開題答辯 3 、 20xx 年 12 月～ 20xx 年 06 月 ： 課題研究實施階段， 完成 主要內容 4 、 20xx 年 06 月 ～ 20xx 年 10 月：撰寫論文 5 、 20xx 年 11 月；完善論文，論文答辯 。 Chun K yuWoo A. Gonzalez 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設計（論文）；同 意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計（論文）的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。本次畢業(yè)設計是對我大學四年學習下來 最好的檢驗。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導，在我的論文書寫及設計過程中給了我大量的幫助和指導，為我理清了設計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進方案。 其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實 20 際工作中去。四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。老師們認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我收益匪