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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流轮腿智能机器人挑战杯大学生课外学术竞赛项目批准号C河南科技大学大学生研究训练计划（SRTP）项目申请书项目名称： 轮腿式机器人 申 请 人（主持人） 闫静辉 所在院系： 车动学院 专业年级： 热发081 联系电话： 15138752703 指导教师: 张伏 职称 副教授 批准日期： 二 年 月 日河南科技大学大学生研究训练计划（SRTP）项目管理委员会填 表 说 明 一、 填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。 二 、申请书为A4本，于左侧装订成册。一
2、式三份（至少一份原件），由指导教师和学生所在院系审查并签署意见后报送学校SRTP项目管理委员会。三 、“所在单位意见”一栏中，应注明研究人员、时间、条件、政策等方面的保证措施和意见。“项目类别”指A、B、C、D，A学术论文、社会调查类；B全国、省级竞赛（决赛）类；C实验设计和科技制作、科研类；D其他类。“项目批准号”不填，由学校统一编号。四、如表格不够，可以加附页。一、简表项目简况项目名称轮腿式机器人项目类别A、学术论文、社会调查类； B、全国、省级竞赛（决赛）类；C、科学实验和科技制作、科研类； D、其他类。申请经费3000元起止年月2010/4-2011/12项目申请人姓 名闫静辉性别男民
3、族汉出生年月1989、08专业年级热动081院系车动学院前一学期平均学分绩点兴趣爱好思考动手前一学期综合测评名次电 话15138752703指导教师主要教学工作简历时 间授课名称授课对象学 时授课单位2007-计算机辅助设计本科生32车辆与动力工程学院2007-农业工程导论研究生20车辆与动力工程学院2007-动态数据处理与技术研究生40车辆与动力工程学院主要科学研究工作简历时 间项目名称获奖情况2008/12-烟涧育苗工场育苗大棚及其自动化设计与开发2009高效节能铲运部件CAD&CAE辅助开发洛阳市科技进步二等奖2009出蒜机第三届“挑战杯”科技竞赛三等奖项目组主要成员不含申请者姓 名性别
4、出生年月专业年级所在院系学习状况项目中的分工签字薛坤鹏男198804农自091车动学院良好机械加工与零件设计白延鹏男1988.7农自091车动学院良好绘图与模型制作杨乐峰男1989.4农自091车动学院良好电路设计二、立项依据（项目的意义、现状分析）腿式机器人其优点是不仅能在平坦地面上行走而且可以在崎岖地面上步行，可跨越沟壑，上下台阶，还可做无滑动的完整和单向运动，并为其上的传感器提供稳定的动态平台，因此具有广泛的适用性，但其存在缺点，即较难实现其稳定步态规划和稳定平衡控制，运动速度与能量的利用效率较低，另外，腿式机器人一般较重，且结构复杂。轮式机器人优点是，自动操作简单，动作稳定，特别适合在
5、平坦的地面上运动，有更大的运动速度和能量利用效率，是目前广泛使用的一类机器人。但是与腿式机器人相比，其对地形的适应性较差，很少可以跨越高度和爬楼梯。此项目所要设计的轮腿式机器人，既维持了轮式机器人和腿式机器人各自的优点，同时，也弥补了轮式机器人和腿式机器人各自的缺点，具有各取所长，相互弥补的特点。三、项目实施方案及实施计划实施方案、实施办法、具体实施计划及可行性分析。此项目所要设计的轮腿式机器人主要由以下三部分所组成:无线遥控发射与接收装置，传动装置与控制装置。无线遥控发射与接收装置功能是实现对机器人的远程控制；传动装置是由电池提供动力，带动轮腿关节的运动；控制装置可通过舵机控制器实现对轮腿的
6、控制。在实施计划当中，首先是完成四个轮腿的制作，先通过计算机绘图软件做出图纸，再根据图纸做出模型，最后加工出成品。其次是传动装置，动力主要由电池提供，为四个轮腿里的电机提供动力的，带动四个轮腿的关节的活动，实现轮腿的运动。再者是进行机器人动作的控制，最终达到的效果是实现四个轮腿的运动以及相互之间的协调，以完成预定动作。而对于无线发射与接收装置，由人来操作遥控发射装置，每发出一条指令，机器人通过接收装置接收到后，可以做出一整套的或爬行或滑行或转弯的动作。最后是调试阶段，通过调试使机器人更加协调，达到预期目标。此项目已经做出第一代成品，并参加2011校挑战杯获得三等奖，已经有一定的基础，此次申请主
7、要针对机械部分进行进一步的完善，实现深入恶劣环境中进行数据采集的平台作用。四、预期成果 1.在第一代成品的基础上主要针对机械部分的进一步完善；2.发表科研论文一篇。五、本项目的特点与创新之处本项目所要设计的机器人是通过四条腿上的水平连杆和垂直连杆的协调运动，可实现多种运动步态。机器人的轮滑运动原理是：左后、右后腿和滚轮的对称运动，由于滚轮的法向摩擦力大于切向摩擦力,左右滚轮侧滑力相互抵消，摩擦力合力即可推动机器人系统沿着滚轮确定的方向滑行。从图中可以发现机器人是由四个装有滚轮的机械腿和机器人本体构成。一般说来,滚轮可以由电机来直接驱动，但是由于制造装置和传动装置的存在，使这种结构的机器人不但体
8、积庞大，而且比较笨重，在一定程度上限制了其灵活性。为减小系统重量并增强机器人的机动性能，可除掉滚轮上的动力装置，使滚轮变为从动轮。在每个机械腿上装有两个直流电机，第一个电机控制水平连杆的前后摆动，另一个电机控制垂直连杆内外摆动。根据运动形式，确定四个腿的水平连杆的初始摆角，通过四个腿上的水平连杆和垂直连杆的协调动作，利用滚轮受到的法向摩擦力远大于切向力的特点，可以调节机器人所受合力的大小和方向，驱动机器人按要求的路径滑行。 （a）轮式 （b）腿式轮腿式机器人模型示意图第一代轮腿机器人六、项目研究基础主持人与本项目相关的专业知识积累和已取得的成绩。指导教师的教学、科研工作积累和已取得的工作成绩。
9、张 伏：博士，讲师，硕士生导师。2001年和2004年在河北农业大学机电工程学院分别获得学士和硕士学位，硕士师从于马跃进教授，主要从事设备工程和表面工程方面的研究。2007年博士毕业于吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室，师从于佟金教授和周江教授，主要从事仿生技术方面的研究，目前发表科研论文40篇，其中EI/ISTP检索10余篇，目前，申请者以2007年河南科技大学“引进人才”计划成为车辆与动力工程学院的一名教师，目前，申请者为河南科技大学车辆与动力工程学院的硕士生导师，中国农业工程学会会员，多次参加中国农业工程学会学术年会、中国农业机械工程学会学术年会和国际仿生工程学术年会等活动，并宣读
10、个人的科研成果。目前主要讲授计算机辅助设计、农业工程导论、动态数据处理与技术、动态数据处理与技术、AutoCAD和微机原理与接口技术等课程。（1） 发表的科研论文1. Zhang Fu, Tong Jin. Rheological Properties of Waxy Maize Starch Pastes A. 2007 International Conference on Agriculture Engineering C. Baoding, China, 610-614. (ISTP收录，IDS Number：BHE00，ISBN:978-0-646-48134-0，Orient Ac
11、ademic Forum ，河南省教育厅科技论文壹等奖)2. Fu ZHANG, Sanling FU, Xinping LI, et al. Design of temperature control system for SnO2 crystals preparation by hydrothermal method A. Proceedings of International Conference on Mechanical Engineering and Mechanics (ICMEM2007) C, Wuxi, China, 2007: 221-224. (ISTP收录，IDS
12、Number：BHL58，ISBN:1-933100-21-4，Science Press USA Inc 美国科学出版社出版，河南省教育厅科技论文壹等奖)3. Zhang Fu, Wang Jun, Fu Sanling, et al. Adaptive Fuzzy PID Temperature Control System based on Single-chip Computer for the Autoclave A. International Symposium on Precision Mechanical Measurements (ISPMM2008) C. Aug. 25
13、29, 2008, Hefe/Jiuhua Mt., Anhui, China (国际光学工程学会SPIE(International Society for Optical Engineering)出版，EI收录：090911930041，ISBN：978-0-8194-7364-6)4. Zhang Fu, Fu Sanling. Design of Temperature Control System for the Flue-cured Tobacco A. 08 International Conference on Informatization, Automation and E
14、lectrification in Agriculture C. Nov. 1-3, 2008, 450-453, Zhenjiang, China (ISTP收录，IDS Number：BIX57，ISBN: 978-0-646-50213-7，Orient Academic Forum 东方教育论坛出版)5. Zhang Fu, Wu Na, Tong Jin, et al. Preparation and flexural properties of biomimetic laminated boards made from starch and maize straw fibersJ.
15、 International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2009, 2(2):24-31. （国际期刊，ISSN1934-6344)6. 张 伏, 付三玲, 佟 金, 等. 玉米淀粉糊的流变学特性分析J. 农业工程学报, 2008, 24(9): 294-297.（重要期刊，一级学报，EI收录：084611702610，ISSN 1002-6819，CN 11-2047/S）7. 张 伏, 李心平, 付三玲. 胶粘技术在农业机械维修中的应用J. 农业机械, 2007, (12A): 79. （中文核心期刊，ISSN：
16、1000-9868，CN：11-1875/S，河南省教育厅科技论文贰等奖）8. 张 伏, 李心平, 付三玲. 胎压监测系统在车辆轮胎安全中的应用J. 农业机械, 2008, (11B): 77-79. （中文核心期刊，ISSN：1000-9868，CN：11-1875/S）9. 张 伏, 付三玲，佟 金， 等. 黄糊精/秸秆纤维复合材料弯曲性能J. 农业机械学报, 2009, 40(5): 87-91.（ISSN 1000-1298, CN 11-1964/S，EI收录：20092412122969）10. 张 伏, 付三玲，佟 金，等. 黄糊精/秸秆纤维增强复合材料的吸湿性能分析J.农业机械
17、学报, 2009, 40(11): 99-102. （ISSN 1000-1298, CN 11-1964/S，EI收录：20095112566857）11. 张 伏, 付三玲，郭志军, 等.秸秆纤维增强复合板材及仿生层状研究J. 农机化研究，2009, (10)：227-229.( 中文核心期刊，ISSN：1003-188X，CN23-1233/S)12. 张 伏，付三玲，杨 欣. “计算机辅助设计”教学中学生可持续发展能力的培养J.中国电力教育，2009, (8): 72-73.13. 张 伏, 杨 欣, 付三玲. 论农自专业计算机辅助设计教学改革J. 中国现代教育装备, 2010, (1
18、): 122-124.14. 付志强, 马 萌，张国英，张 伏. 基于Inventor的大蒜收获机设计J.农业机械, 2010, (3C): 107-108. (指导老师)15. 吴 娜, 张 伏, 佟 金. 臭蜣螂唇基切土减阻的力学分析J. 农业机械学报, 2009,40(10): 207-210.（中文核心期刊，ISSN 1000-1298, CN 11-1964/S，EI收录：20094912531732）16. 李心平, 张 伏, 高连兴. 玉米种子脱粒装置的结构技术剖析J. 农机化研究, 2008, (6): 24-26.（中文核心期刊，ISSN：1003-188X，CN23-123
19、3/S）17. 付三玲, 张 伏, 韦志仁. 锐钛矿相TiO2纳米棒状晶体的水热合成J. 人工晶体学报，2008, 37(4): 1012-1015. (中文核心期刊，EI收录：20083711541157，ISSN 1000-985X，CN 11-2637/O7)18. 王 俊, 张 伏，毛鹏军，等. 基于虚拟仪器技术的六分力测试系统设计J.传感器与微系统, 2008, (12): 67-69 （中文核心期刊，ISSN 1000-9787，CN 23-1537/TN）（2） 学术奖励1. “Rheological Properties of Waxy Maize Starch Pastes”
20、论文获河南省教育厅科技论文壹等奖（第一作者）2. “Design of temperature control system for SnO2 crystals preparation by hydrothermal method”论文获河南省教育厅科技论文壹等奖（第一作者）3. “胶粘技术在农业机械维修中的应用”论文获河南省教育厅科技论文贰等奖（第一作者）4. 谢亮亮, 张奎，付志强. 第三届“挑战杯”科技竞赛三等奖作品：出蒜机（指导教师）。（3） 科研项目1. 河南省教育厅2009年度自然科学研究计划项目（编号：2009B210006）：玉米秸秆纤维仿生板材的仿生机理研究，经费万，运行期限
21、2009/1-2010/12。主持人。2. 河南科技大学博士科研启动基金项目（编号：09001236）：秸秆纤维复合材料的制备及仿生层构板材研究，经费10万，运行期限2007/9-2011/12。主持人。3. 河南科技大学青年科学研究基金（编号：2008QN004）：具有仿生结构的秸秆纤维复合材料的制备研究，经费8000元，运行期限2008/1-2009/12。主持人。4. 河南科技大学2007-2008学年实验技术开发基金项目计划（SY0708046）：基于机器视觉的排种器性能实验系统开发与研制，经费：3500.00元，运行期限：2008/1- 2008/12。主持人。5. 洛阳市烟草系统横
22、向项目：烟涧育苗工场育苗大棚及其自动化设计与开发，经费132.0万，运行期限：2008/12-，参加人4（主持人：毛鹏军）。6. 洛阳市烟草系统横向项目：洛宁县现代烟草农业试点烘烤工厂密集烤房蜂窝煤装坑卸渣全自动化系统设计与开发，经费：60.2万，运行期限：2008.3-2008.6，参加人（4主持人：毛鹏军）。7. 洛阳市烟草系统横向项目：洛宁县现代烟草农业试点烘烤工厂密集烤房蜂窝煤点火自动化技术系统设计与开发，经费：10.2万，运行期限：2008.3-2008.6，参加人4（主持人：毛鹏军）。8. 洛阳市烟草系统横向项目：洛宁县现代烟草农业试点烘烤工厂密集烤房鲜烟装坑卸渣自动化技术设计与开
23、发，经费：6万，运行期限：2008.3-2008.6，参加人4（主持人：毛鹏军）。（4） 编 书1. 毛鹏军, 张 伏, 李心平, 王 俊. 植保园林机械有问必答M. 北京: 电子工业出版社, 2008，6（参编，5万字）（ISBN：987-7-121-06822-5）2. 倪长安, 张 伏，兰维娟. 沼气技术有问必答M. 电子工业出版社, 2008，6（参编，7万字）（ISBN：978-7-121-06894-2）（书籍2009第二次印版，在农村书屋广为农民翻阅）3. 周剑、杨欣主编，张伏参编. AutoCAD2008设计应用教程M. 中国计量出版社, 2009，3(ISBN：978-7-5
24、026-2961-8) 高等学校教材4. 毛鹏军主编, 张 伏、李心平副主编. 植保园林机械维修M. 郑州：中原农民出版社, 2009-7-1（ISBN：978-7-80739-452-5）（金阳光工程 劳动就业培训系列教材）项目组成员的学习情况。闫静辉：成绩优秀，已通过英语四级，参与制作的无尘黑板擦与第一代轮腿式机器人均获得2011校挑战杯三等奖。薛坤鹏：成绩优良，获得校级二等奖学金，已通过英语四级，曾制作无碳小车获得省级二等奖。白延鹏：成就优良，曾制作无碳小车，参与制作的爬绳机器人获得2011校挑战杯三等奖。杨乐峰：成绩优秀，通过英语四级，曾获得校级二等奖学金，参与制作的手自双模剪叶喷药一体机获得校挑战杯二等奖，即将参加省级比赛。七、经费预算电子元器件、电路板 1300元机器人零部件加工 700元论文发表费 400元调研和计算机耗材费 600元八、指导教师意见签字： 年 月 日九、学生所在单位意见 单位公章 院系负责人签字： 年 月 日十、专家评审意见签字： 年 月 日十一、主管部门审核意见 单位（教务处代）公章 负责人签字： 年 月 日.精品文档.项目类别