基于全向輪的AGV的移動(dòng)底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+三維】
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任 務(wù) 書
1. 背景:
隨著現(xiàn)代制造業(yè)向智能化方向發(fā)展,自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV,Automated Guided Vehicle)作為現(xiàn)代智能制造系統(tǒng)中重要的物流自動(dòng)化輸送裝備之一,正廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造行業(yè)。隨著制造行業(yè)的制造規(guī)模、生產(chǎn)效率、智能化水平等大幅度的提高,開發(fā)具有高靈活性、高穩(wěn)定性、高執(zhí)行效率的智能控制AGV裝備,具有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在現(xiàn)代化制造生產(chǎn)活動(dòng)中,全向AGV作為移動(dòng)機(jī)器人的特殊運(yùn)用,是柔性制造和現(xiàn)代化物流系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,隨著相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,其運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也得到了快速發(fā)展,將被應(yīng)用于越來越多的場(chǎng)合。
2. 內(nèi)容和要求:
1.內(nèi)容
(1)研究全向AGV的控制系統(tǒng)。選擇電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)采用激光全局定位技術(shù),介紹激光導(dǎo)航定位系統(tǒng)構(gòu)成以及定位算法原理。(3)對(duì)全向 AGV進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析并建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。(4)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)要求,分別從下位機(jī)和上位機(jī)兩部分設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制程序和人機(jī)交互界面,實(shí)現(xiàn)全向AGV系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示,圖形化表述、參數(shù)設(shè)置、通訊和多種運(yùn)行控制模式等功能。(5)綜合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,重點(diǎn)闡述研究背景、研究意義和擬解決的關(guān)鍵問題,擬采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并從加工工藝性、設(shè)計(jì)合理性等方面展開研究。(6) SolidWorks有限元分析
2.工作量要求:
1.外文文獻(xiàn)翻譯4000字左右(與課題相關(guān))
2.15000字左右的論文,大約30頁(yè)左右(需要通過查重檢測(cè))
3.總計(jì)3張A0圖紙
4.參考文獻(xiàn)15篇以上(至少包含兩篇英文的)
3.主要參考文獻(xiàn):
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[6] 漆漢宏等 PLC電氣控制技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社2015.12
[7] 蔣新松等.機(jī)器人學(xué)學(xué)論[M].遼寧:科學(xué)技術(shù)出版社,1993.
[8] 蔡自興.機(jī)器人學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.
[9] Murphy R R.人工智能機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
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[15]徐德,鄒偉.室內(nèi)移動(dòng)式服務(wù)機(jī)器人的感知、定位與控制[M].北京:科學(xué)出版社,2008.
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[18]王炎、周大威.移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的展望現(xiàn)狀及我們的研究[J].電氣傳動(dòng),2000,(4):3-7.
[19]Craig J J.機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
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[22]Fox D.Markov localization:a probabilistic framework for mobile robot localization and navigation[D]
4. 進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位):
第1周 查閱相關(guān)文獻(xiàn),收集資料,完成英文翻譯;
第2周 撰寫開題報(bào)告;
第3周 確定總體設(shè)計(jì)方案;
第4周 主要參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算;
第5、6周 各部分零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算;
第7周 繪制部分零件零件圖;
第8周 完成總裝配圖;
第9~11周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書初稿、查重;
第12周 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、定稿;
第13周 準(zhǔn)備答辯。
教研室審查意見:
室主任簽名: 年 月 日
學(xué)院審查意見:
教學(xué)院長(zhǎng)簽名: 年 月 日
課題
名稱
課題來源
課題類型
選題的背景及意義
AGV屬于輪式移動(dòng)機(jī)器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范疇,而機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛,幾乎滲透所有領(lǐng)域。進(jìn)入九十年代以來,人們廣泛開展了對(duì)服務(wù)機(jī)器人的研制和開發(fā)。各國(guó)尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研究、開發(fā)和廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人。移動(dòng)機(jī)器人是自動(dòng)化控制技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的典型體現(xiàn),代表著機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新水平AGV是指具有電磁、光學(xué)、圖像識(shí)別等自動(dòng)導(dǎo)引裝置,具有可編程、安全避障、移載等功能,能夠沿規(guī)定的路徑自。自動(dòng)駕駛的運(yùn)輸車,是移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。
移動(dòng)機(jī)器人目前主要包括軍事和民用服務(wù)兩大應(yīng)用領(lǐng)域。在民用服務(wù)領(lǐng)域,美國(guó)和日本處于遙遙領(lǐng)先的地位,機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于車站清掃、大面積割草、商場(chǎng)導(dǎo)游導(dǎo)購(gòu)、導(dǎo)盲和保安巡邏等各個(gè)方面。在我國(guó)的移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的研究和應(yīng)用還處于起步階段,上海大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾先后研制成功導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人和清掃機(jī)器人。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷開展和人民生活水平的提高,廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人必將成為趨勢(shì)。
上述移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合決定了要求具有能在狹窄、擁擠的場(chǎng)合靈活快捷地自由運(yùn)動(dòng)的性能,這也成為了機(jī)器人研究和設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題。能在工作環(huán)境內(nèi)移動(dòng)和執(zhí)行功能是移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的兩大特點(diǎn)。因此,移動(dòng)機(jī)構(gòu)是組成移動(dòng)機(jī)器人的重要部分,它是保證機(jī)器人實(shí)現(xiàn)功能要求的關(guān)鍵,其設(shè)計(jì)的成功與否將直接影響機(jī)器人系統(tǒng)的性能。目前,移動(dòng)機(jī)構(gòu)開發(fā)的種類已相當(dāng)繁多,僅就平面移動(dòng)而言,移動(dòng)機(jī)構(gòu)就有車輪式、履帶式、腿足式等形式。各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)可謂各有千秋,適應(yīng)了各種工作環(huán)境的不同要求。但車輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)顯得尤其突出,與步行式移動(dòng)機(jī)構(gòu)相比,它的優(yōu)點(diǎn)很多:能高速穩(wěn)定地移動(dòng)、能源利用率高,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、能借鑒至今已很成熟的汽車技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)等等,它的缺點(diǎn)是移動(dòng)場(chǎng)所限于平面。 但是,目前機(jī)器人工作的場(chǎng)所幾乎都是人工建造的平地,并且即使有臺(tái)階,只要以車輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)再附加幾個(gè)自由度便不難解決。因而,輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)器人技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用,目前已成為移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最主要形式。 本課題將對(duì)基于全向輪AGV的移動(dòng)底盤設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究。
研究?jī)?nèi)容擬解決的主要問題
1.設(shè)計(jì)全向輪AGV的控制系統(tǒng),全向AGV的控制系統(tǒng)承擔(dān)著信息處理和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù),其質(zhì)量直接影響設(shè)備的性能,同時(shí)還要考慮該平臺(tái)上所搭載六自由度調(diào)整系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、圖像處理等功能
2. 移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合決定了要求具有能在狹窄、擁擠的場(chǎng)合靈活快捷地自由運(yùn)動(dòng)的性能,在設(shè)計(jì)過程中要兼顧到機(jī)器人底盤的功能特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)性能,使得移動(dòng)機(jī)器人底盤運(yùn)動(dòng)靈活,便于控制,內(nèi)部結(jié)構(gòu)安排合理,整體設(shè)計(jì)緊湊牢靠,便于拆卸,這也成為了機(jī)器人研究和設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題。
3.利用三維建模軟件對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人底盤的主要受力零件進(jìn)行有限元分析,校核零件的強(qiáng)度和位移形變,使得其在工作中滿足強(qiáng)度的要求。
研究方法技術(shù)路線
一,研究方法與步驟
方法
本項(xiàng)目的研究主要采用文獻(xiàn)研究,行動(dòng)研究,實(shí)驗(yàn)研究和評(píng)價(jià)研究等方法。
首先是對(duì)各種文獻(xiàn)的熟悉和運(yùn)用,站在前人的肩上看的更遠(yuǎn),
然后對(duì)較大規(guī)模的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模式的實(shí)驗(yàn)研究則使用行動(dòng)研究,
在之后對(duì)于個(gè)別小范圍自主創(chuàng)新的地方,則通過科學(xué)假設(shè)并使用實(shí)驗(yàn)研究
關(guān)于最后運(yùn)行的效果和評(píng)價(jià)則使用評(píng)價(jià)研究
研究步驟:
首先確定AGV基于全向輪的移動(dòng)底盤總體的設(shè)計(jì)方案,之后選擇電動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),選取零件(聯(lián)軸器,軸承等),對(duì)設(shè)計(jì)出的底盤進(jìn)行數(shù)字化造型的UG運(yùn)動(dòng)仿真,最后利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進(jìn)行模擬并改進(jìn)設(shè)計(jì)。
二,技術(shù)路線
論文通過對(duì)文獻(xiàn)的研究,分析并選取合適的零部件完成底盤的基本設(shè)計(jì),熟練掌握CAD等繪圖工具并繪制出基本圖形,然后通過UG、Solid Works等軟件零件的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真在理論上證明設(shè)計(jì)的可行性。經(jīng)過分析調(diào)試并最終繪制出可行的設(shè)計(jì)的零件圖裝配圖等,最后得出總結(jié)(研究結(jié)論與改進(jìn)方向等)
研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃
第1周 查閱相關(guān)文獻(xiàn),收集資料,完成英文翻譯;
第2周 撰寫開題報(bào)告;
第3周 確定總體設(shè)計(jì)方案;
第4周 主要參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算;
第5、6周 各部分零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算;
第7周 繪制部分零件零件圖;
第8周 完成總裝配圖;
第9~11周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書初稿、查重;
第12周 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、定稿;
第13周 準(zhǔn)備答辯。
主要參考
文獻(xiàn)
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[23] Thrun S.Learning metric-topological maps for indoor mobile robot navigation[J].Artificial Intelligence,1998,99(1):21-31.
[24] Fox D.Markov localization:a probabilistic framework for mobile robot localization and navigation[D].Bonn,Germany:University of Bonn,1998.
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名:
年 月 日
教研室意見
學(xué)院意見
教研室主任簽名:
年 月 日
教學(xué)院長(zhǎng)簽名:
年 月 日
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