《2022年自动避障仿生机器蛇设计方案与仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年自动避障仿生机器蛇设计方案与仿真.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用附件 1校级高校生创新训练方案工程申 报 书工程名称自动避障仿生气器蛇的设计与仿真 申 请 者 李飞 所在学院 机汽学院 专业年级 机设 6 班 指导老师 工程起止时间 联系电话 电子信箱合肥工业高校创新学院名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用填 表 须 知一、合肥工业高校高校生创新训练方案工程申报书注明国家级或校级）要按次序逐项填写,内容要实事求是,表达要明确、严谨；空缺项要填“无”；要求一律用A4 纸正反页打印,
2、于左侧装订成册；二、申请参与合肥工业高校高校生创新训练工程团队人数不得超过5 人 1 人为立项负责人,参与合作讨论者1-4人）；三、合肥工业高校高校生创新训练方案工程申请表由申报同学所在学院初审,签署看法后,一式二份报送创新 学院；四、如填表有不明事宜,请与创新学院联系和询问；联 系电话： 2901107）申请者情形名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 姓名李飞性别男个人资料整理仅限学习使用诞生年月1993615 所 在 院机汽专业年级机设 6班学号2022210451 系）工程组成员情形姓名性别诞生年月级专 业 年分
3、工指导老师情形姓名职称学历 /学位讲授课程讨论方向所 在 院 系）E-mail 地址 电话课题来源： 科研 教案 设计 工程 自选 其他 ）一、申请理由 与上位机 末端运动掌握器掌握末端执行器执行指令； 2 将运动数据传送自动避障系统传感器检测部分、执行部分、CPU；机器人要实现自动避障功能,仍可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物；综合以上分析小组把握了设计并完成蛇形机器人的学问条件；本小组组员均娴熟把握Inventor 的相关操作,并有肯定的机械制图基础,空间想象才能强,善于抽象思维,对机械制图,三维设计特别感爱好,在工图 考试中均取得良好成果；二、工程讨论内容 技术和创新点等）、 美 国
4、 密 歇 根 大 学University ofMichiganUM 的 移 动 机 器 人 实 验 室Mobfie Robotics Laboratory、美 国 卡 内 基-梅 隆 大 学Carnegie Mellon University CMU 的 生 物 机 器 人 技 术 实 验 室Biorobotics Lab 等,其各期的样机基本包括了现有仿生气器蛇的全部重要特性；ACM 仿生气器蛇由一系列轴线相互平行的模块连接构成,我们把这种连接方式称为“ 平行连接” ；每个模块有独立的驱动器,为了防止运动时侧向滑动同时削减切向摩擦力,每个模块底部装有滚动轮；它利用躯干上的每个单节的相互转动,
5、使得整体按肯定的曲线形式发生弯曲变化,产生向前的驱动力,使得整体在地面上滑行,其轨迹为一条蛇行曲折曲线；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用ACM-R3 仿生气器蛇采纳“ 正交连接” ；在每一节上都装有庞大的轮子,从整体来看,这些轮子具有一些新的成效；它们把仿生气器蛇内部包裹起来,并且具有像生物蛇的皮肤一样的摩擦成效,假如这些轮子遇到障碍物,它们会自行滚动或滑动,无需电机驱动；掌握方面；ACM-R3的每一节都携带各自独立的掌握系统电路用于自制；这些独立的电路各自直接同仿生气器蛇上的主机 联络
6、,这样操作者通过无线遥控给主机发出命令,主机只要运算出每个关节应 该转过的角度,然后传给它们,由它们完成后面的工作；ACM R4 和 ACM-R5 ,ACM-R4 是 ACM-R3的升级版,只是转变了外壳的质地和增加了防水功能；ACM.R5 仍旧沿用了 ACM.R3 的关节连接方式,只是在机构上进行了改进,关节处外包了波纹管,使得关节活动更为敏捷,并在每一节的四周都安装有六片带小轮子的鳍片,可以更大程度地削减与四周环境的摩擦, ACM-R5 在地面和水中都可以快速敏捷地游动；UM 公司的 OmniTread 系列产品, OmniTread 被设计用于特别复杂的地形,如震后的建筑物,因此它的行走
7、才能特别强；OmniTread 的节与节之通过驱动轴连接,连接处的风管通过充气或放气来促使某一节做出不同动作,通过和谐每节的动作, OmniTread就能在障碍物上自由攀爬；操作者可通过掌握操纵杆向其发出各种指令,如,横滚、蠕动等；OmniTread 的特殊之处仍在于,其表面掩盖着占总面积80的履带,这能防止在粗糙地面上停顿,从而在复杂地势中连续前进； OmniTread 能翻越两倍 于自身高度的障碍物,跨过宽度相当于自身长度一半的空档,仍能爬楼梯、钻管道及在竖直管道内向上攀爬；OmniTread 通过将竖直的身体横向变形成支架架在管壁之间,电机驱动各节外壁附着的履带产生垂直方向的运动趋 势,
8、实现在竖直的管道内爬行；仿生气器蛇设计和仿真讨论；UM 公司的 OmniTread 系列产品 UM 的 OmniTread 近几年讨论的仿生气器蛇样机都是基于正交连接的；除了具备其它正交连接方式的仿生气器蛇所能实 现的各种步态外,该试验室针对仿生气器蛇的攀爬做了许多工作；其仿生气器 蛇已能实现竖直方向的攀爬,方法是通过将竖直的身体横向变形成支架状,然 后采纳翻动步态产生螺旋运动或者采纳蠕动步态在竖直的管道或彼此平行且有肯定距离的两块墙板之间上下攀爬,M3 仍可以呈螺旋状缠绕在竖直或水平管道外部,并以翻动的运动方式向上攀爬；国内讨论现状 ,仿生气器蛇的讨论在我国起步较晚,但进展很快；上海交通高校
9、崔显世、颜国正等 台微小型仿蛇机器人；K12l 于 1999 年 3 月开发研制了我国第一2001 年 11 月,国防科大研制了他们的仿生气器蛇样机；曾在国内各媒体有较多报道；该机器人蛇体由十七节组成,长 1-2M ,直径 0.06M,重 1.8 公斤,可曲折前进、后退、拐弯和加速,其最大运动速度可达每分钟 20M ；身体下部装有从动轮,执行单元采纳平行连接方式,只能完成平面内的曲折运动；中科院沈阳自动化所机器人开放试验室是国内目前讨论仿生气器蛇最系统和最深化的单位,他们于 2001 年开头讨论的仿生气器蛇“ 勘查者一 I” 是国家863 方案工程,于 2004 年初通过专家组的考核验收；该仿
10、生气器蛇长 150cm,腰间直径 8cm,重 3kg,共 16 个关节,行走速度可达0.4ms,头部装有微型摄像机,采纳分布式神经网络掌握方法,在嵌入式微机掌握器的核心指挥下,具有三维空间运动才能,可以自动识别地面环境特点,相应实行曲折、侧滑、名师归纳总结 伸缩、翻动等步态,在硬地面、沙地或软土中爬行,仍能够跨过5 锄的障碍物第 7 页,共 10 页K14l K28 丑,该工程发表相关论文16篇；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用讨论方法及试验方案：敏捷地在平面上敏捷运动的1设计一种结构简洁、便于掌握,能够更为轻松和 7 关节
11、机器蛇机械结构框架；2对机器蛇在平面上的蠕动进行运动学分析,包括对爬动作进行步态规 划； 3使用 ADAMS 动力学仿真软件进行机器蛇的步态仿真；解决的关键技术：将自动避障系统与蛇形机器人掌握系统相结合；创新点：将自动避障系统引入到蛇形机器人的讨论设计当中；三、工程进度支配查阅资料、选题、自主设计工程讨论方案、开题报告、试验讨论、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写讨论论 文和总结报告、参与结题答辩和成果推广等）1. 2022 年 7 月初 8 月初,完成机器人全部的机械设计,该内容包括：机器人车体的制作材料、长宽高的参数设计、传动装置参数的挑选、各个模块的总体布置等；这个阶段的工
12、作主要通过ADAMS 、Recurdyn 等多体动力学软件的动力学仿真分析优化,并结合具体的市场调研,选材尽量做到通用化、标准化,有利于生产；2. 2022 年 8 月初 10 月初,进一步改进机器人的机械设计,并完成蛇 形机器人行走机构部件的订购和加工组装；3. 2022 年 10 月初 2022 年 12 月初,完成蛇形机器人掌握模块的设 计；这一阶段要在大量调研的基础上完成整个掌握系统中各个模块参数的设 定、匹配以及后期的选购；这一阶段的工作涉及到了学科交叉,是工程的难 点；4. 2022 年 12月初 2022年 3 月初,蛇形机器人无线电掌握的实现；这 阶段主要通过研读各个模块的产品
13、说明书,设计各个模块的接口电路及掌握程 序的编写；示；5. 2022 年 3 月初 2022 年 5 月初,蛇形机器人的后期调试及成果展四、拟利用资源 试验室、讨论所、创新基地、实践基地、仪器设备、资料等）1.一间有电源的闲暇教室,用来开会、组装加工机器人；2.期望能够申请图书馆阅览室的图书外借现在阅览室的图书不能外借）；3.程序调试、模拟仿真需用到配置较好的电脑,期望学校能供应机房；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用五、经费使用方案序号支出工程金额元）依据或理由1 整个行走机构的制作80
14、0RMB 2500MB 与加工 含必要工具箱）300RMB 2 Arduino 掌握模板及扩展板3 APC 无线电数据传300RMB 输含天线）300RMB 4 掌握软件300RMB 5 1 个电机500M6 蓄电池及各种传感器B合计六、工程预期成果研制产品、工程鉴定等）1）申请专利；2）1-2 篇论文 . 3）研制出的实物样机；4）仿真出的虚拟样机；5）尽力投入到市场；讨论论文、设计、调研报告、申请专利、开发软件、名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 导师看法：个人资料整理仅限学习使用学院看法：年签名：签名盖章：日月日年月学校看法：盖章签名：名师归纳总结 年月日第 10 页,共 10 页- - - - - - -