移动机器人结构设计毕业设计.docx
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移动机器人结构设计毕业设计
本科毕业设计
题目（中文）：
移动机器人结构设计
（英文）：
Mobilerobotstructuredesign
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
本科毕业设计任务书
毕业设计题目
移动式机器人结构设计
作者姓名
所属院、专业、年级
指导教师姓名、职称
副教授
预计字数
开题日期
9
选题的目的和意义：
出于个人兴趣我选择了这个设计题目，目的在于了解移动机器人的结构设计及其控制系统的设计，为将来研究此方面内容做基础。
国内有关移动机器人研究的起步较晚，但也取得了不少成绩。
2003年国防科技大学贺汉根教授主持研制的无人驾驶车采用了四层递阶控制体系结构以及机器学习等智能控制算法，在高速公路上达到了130Km/h的稳定时速，最高时速170Km/h，而且具备了自主超车功能，这些技术指标均处于世界领先的地位。
但是我国在机器人的核心及关键技术的原创性研究、高性能关键工艺装备的自主设计和制造能力、高可靠性基础功能部件的批量生产应用等方面，同发达国家相比，我国仍存在较大的差距。
未来研究热点是将各种智能控制方法应用到移动机器人的控制。
所以研究和在这个方面的创新是有意义的。
主要研究内容：
1、移动机器人的移动方式
2、机器人的结构设计
3、机器人控制系统的简单设计
应达到的技术指标或要求：
1、能较灵活移动
2、能有基本的越障能力
3、设计说明书字数不少于10000
4、3D装配图一幅和零件图
主要设计方法或技术路线：
首先进行移动方式的分析与选择，选择合适的驱动电机和驱动机构，再根据控制系统来设计机器人的机构，选择和设计合适的零件和机构。
然后按预定计划设计其控制系统，进行运动分析，保障机器人按预期目标进行移动。
完成本课题应具备的环境（软件、硬件）：
UG7.5、office2007、电脑、相关书籍与资料
各阶段任务安排：
12月20日之前完成开题报告。
1月22日之前完成塑件分析，资料准备。
3月12日之前完成整个模具初稿设计、零件初稿设计及图纸的绘制。
3月25日之前完成毕业设计的修改与完善。
4月30日之前完成毕业设计答辩准备。
5月10日之前完成毕业设计答辩，审核，定稿。
主要参考资料：
[1]张毅等编著移动机器人技术及其应用电子工业出版社2007年9月.
[2]张培仁、杨兴明编著机器人系统设计与算法中国科技大学出版社2008年10月.
[3]克来格、貟超编著机器人导论机械工业出版社2006年6月.
[4]孙恒、陈作模、葛文杰编著机械原理高等教育出版社2006年5月.
[5]濮良贵、纪名刚编著机械设计高等教育出版社2006年5月.
指导教师意见：
指导教师签名:
开题报告会纪要
时间
地点
与
会
人
员
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
会议记录摘要：
会议主持人签名：
记录人签名：
年 月日
指导小组意见
负责人签名：
年月日
学院意见
负责人签名：
年月日
湖南师范大学
工学院指导教师指导毕业设计情况登记表
设计题目
移动机器人结构设计
学生姓名
陈霄锋
所属专业、年级
机械设计制造及其自动化专业2008级
指导教师姓名
彭可
职称
副教授
学历
博士
指导时间
指导地点
指导内容
学生签名
备注
2012.3.10
工学院
机器人移动方式的如何选择问题
2012.3.15
工学院
我选择的移动方式的利弊问题
2012.3.30
工学院
机器人控制系统如何设计
2012.4.3
工学院
机器人的大致结构
2012.4.7
工学院
机器人驱动电机的选择
2012.4.13
工学院
传感器如何选择
2012.4.18
工学院
机器人尺寸问题
2012.4.24
工学院
初稿存在的问题
2012.4.29
工学院
初稿的修改问题
2012.5.4
工学院
设计前置部分的问题
2012.5.8
工学院
终稿的确定
二、湖南师范大学本科毕业设计评审表
毕业设计题目
移动机器人结构设计
作者姓名
所属院、专业、年级
工学院机械设计制造及其自动化专业2008级
指导教师
姓名、职称
副教授
字数
10000
定稿日期
2012-5-15
中
文
摘
要
移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。
自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。
其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。
本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构，分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。
并将其运用到轮腿复合式的机器人身上，使机器人移动能力更强。
设计的主要方面包括
（1）移动方式的选择；
（2）机器人结构的设计；（3）机器人移动原理的分析；（4）对移动机器人控制系统的简单设计。
关键词
（3-5个）
移动机器人，轮腿复合式，四足
英
文
摘
要
Mobilerobotisnotonlyanimportantbranchintherobotfamilies,alsoatendencytoexpandtherobotapplicationdomainfurther.Peoplehavewidelydevelopedthemobilemechanismwhichcanadaptdifferentkindofworkingconditionsandrequestsince1990s,andsomekindsofmechanismweredevelopedsuccessfully.Omnidirectionalwheelisamechanismwhichhasuniquefeaturethegeneralbeunabletosubstitute,itcanreachthepositioninahighprecision,adjustpostureinoriginalplaceandmovecontinuouslyandfreelyntwo-dimensionalsurface.Itisimportantfortheresearchingofrobotwalkingfreely.
ThispapermainlyintroducingthetechnologyismatureMckenna'somni-directionalmotionprincipleofthestructureandanalysisingomni-directionalwheelomnidirectionalmobilemechanismmotioncoordinationprinciplebythefourMckenna.Anditsapplicationtowheelleggedrobotbodythatmaketherobotmoveabilitystronger.Keyaspectsofthedesigninclude
（1）Mobilemodeselection;
（2）therobotstructuredesign;（3）therobotmovingprincipleanalysis;（4）tothemobilerobotcontrolsystemforasimpledesign.
关键词
（3-5个）
mobilerobot,Wheelleggedtype,Quadruped
毕业设计指导教师评定成绩
评审基元
评审要素
评审内涵
满分
实评分
选题质量30%
目的明确
符合要求
选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和综合训练的基本要求
10
10
选题恰当
题目规模适当
5
4
题目难易度适中
5
4
联系实际
题目与生产、科研、实验室建设等实际相结合，具有一定的实际价值
10
9
能力水平35%
综合运用
知识能力
能将所学专业知识和机能用与毕业设计中；设计内容有适当的深度、广度和难度
5
4
应用文献
资料能力
能独立查阅相关文献资料，能对本设计所涉及的有关研究状况及成果归纳、总结和恰当运用
5
4
实验（设计）
能力
能运用本学科常用的研究方法，选择合理可行的方案，能对实际问题进行分析，进行实验（设计），具有较强的动手能力
5
4
计算能力
原始数据搜集得当；能进行本专业要求的计算，理论依据正确，数据处理方法和处理结果正确
5
4
外文应用
能力
能搜集、阅读、翻译、归纳、综述一定量的本专业外文资料与外文摘要，并能加以运用，体现一定的外语水平
5
4
计算机应用能力
能根据设计题目要求编程上机或使用专业应用软件完成设计任务
5
4
分析能力
能对设计项目进行技术经济分析或对实验结果进行综合分析
5
4
设计质量35%
插图或图纸质量
能用计算机绘图，且绘制图纸表格符合标准
5
4
说明书撰写水平
设计说明书齐全；概念清楚，内容正确，条理分明，语言流畅，结构严谨；篇幅达到学校要求
15
12
规范化程度
设计的格式、图纸、数据、用语、量和单位、各种资料引用和运用规范化，符合标准；设计栏目齐全合理
5
4
成果的实用性与科学性
较好地完成设计选题的目的要求，成果富有一定的理论深度和实际运用价值
5
4
创见性
具有创新意识，设计具有一定的创新性
5
4
正文部分成绩（上表）：
83
总成绩：
83
评定等级：
良好
外文资料译文成绩：
83
指导教师评审意见：
指导教师签名：
说明：
此表指标部分为正文部分计分表，正文部分成绩＝实评总分×0.9，外文资料译文成绩满分为10分。
总成绩＝正文部分成绩＋外文资料译文成绩。
评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，总成绩90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
若译文成绩为零，则不计总成绩，评定等级记为不及格。
三、湖南师范大学本科毕业设计答辩记录表
毕业设计题目
移动机器人结构设计
作者姓名
陈霄锋
所属院、专业、年级
工学院机械设计制造及其自动化专业2008年级
指导教师
姓名、职称
彭可副教授
答辩会纪要
时间
地点
答辩
小组
成员
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：
会议主持人签名：
记录人签名：
年月日
答
辩
小
组
意
见
评语：
评定等级：
负责人（签名）：
年月日
学
院
意
见
评语：
毕业设计学院最终评定等级：
负责人（签名）：
学院（公章）年月日
学
校
意
见
评语：
评定等级：
负责人（签名）：
年月日
4.4移动机器人控制系统...................................................................28
4.5预计要达到的控制要求...............................................................30
移动机器人结构设计
Mobilerobotstructuredesign
机械设计制造及其自动化2008级陈霄锋
摘要
移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。
自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。
其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。
本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构，分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。
并将其运用到轮腿复合式的机器人身上，使机器人移动能力更强。
设计的主要方面包括
（1）
移动方式的选择；
（2）机器人结构的设计；（3）机器人移动原理的分析；（4）对移动机器人控制系统的简单设计。
关键词:
移动机器人，轮腿复合式，四足
Abstract
Mobilerobotisnotonlyanimportantbranchintherobotfamilies,alsoatendencytoexpandtherobotapplicationdomainfurther.Peoplehavewidelydevelopedthemobilemechanismwhichcanadaptdifferentkindofworkingconditionsandrequestsince1990s,andsomekindsofmechanismweredevelopedsuccessfully.Omnidirectionalwheelisamechanismwhichhasuniquefeaturethegeneralbeunabletosubstitute,itcanreachthepositioninahighprecision,adjustpostureinoriginalplaceandmovecontinuouslyandfreelyntwo-dimensionalsurface.Itisimportantfortheresearchingofrobotwalkingfreely.
ThispapermainlyintroducingthetechnologyismatureMckennaomni-directionalmotionprincipleofthestructureandanalysingomni-directionalwheelomnidirectionalmobilemechanismmotioncoordinationprinciplebythefourMckenna.Anditsapplicationtowheelleggedrobotbodythatmaketherobotmoveabilitystronger.Keyaspectsofthedesigninclude
（1）Mobilemodeselection;
（2）therobotstructuredesign;（3）therobotmovingprincipleanalysis;（4）tothe
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