(机械创新设计)东北电力大学课程设计任务书

编写设计说明书：详细描述设 计思路、设计方案、设计过程 等
准备答辩：准备答辩PPT，熟 悉设计内容，准备答辩问题
完成设计说明书：提交设计说 明书，等待老师审核
参加答辩：参加答辩，回答老 师提出的问题，展示设计成果
第四周：答辩，修改完善设计
答辩时间：第四周
答辩地点：学校报告厅
答辩内容：介绍设计思路、 设计方案、设计成果等
感谢观看
汇报人：
设计过程中必须考虑产品的可维护 性和可升级性
设计过程中必须考虑产品的使用寿 命和耐久性
保证装置的稳定性和可靠性
设计过程中要考虑到各种可能的环境因素，如温度、湿度、振动等
选用合适的材料和工艺，保证装置的强度和刚度
设计合理的结构，避免应力集中和疲劳破坏 采用可靠的连接方式，如螺栓、焊接等，保证装置的稳定性和可靠 性
成果展示：展示 设计成果，包括 图纸、模型、实 验数据等
问题分析：分析 设计中遇到的问 题和解决方案， 以及改进措施等
回答老师提出的问题和意见
认真听取老师的问题和意见，保持谦虚的态度 回答问题时，要清晰、准确、有条理 对于老师的意见，要虚心接受，并提出改进措施 保持良好的沟通和互动，展现出自己的专业素养和团队精神
提高团队协作和沟通能力
团队协作：通 过团队合作， 提高解决问题
的能力
沟通能力：通 过团队沟通， 提高表达和倾
听的能力
领导能力：通 过团队领导， 提高组织和协
调的能力
创新能力：通 过团队创新， 提高解决问题 的能力和创新
能力
02
课程设计任务
设计一个简单的机械装置
确定机械装置的功能和用途 选择合适的材料和工具 设计机械装置的草图和结构 制作机械装置的零件和组件 组装机械装置并进行测试 修改和完善机械装置，使其满足设计要求

机械原理课程设计一、课程设计的目的综合应用所学过的机械原理知识，进行机构的选型、组合、分析与综合，并绘制相应的机构运动简图，以培养机械运动方案的设计能力和创新思维。

二、设计任务及要求本课程设计提供了A、 B两类题目。

A为综合类设计题目，B为创新类题目，要求每个学生选择其中的一个题目，在规定的时间里按题目任务要求完成设计工作，并上交设计说明书一份。

（注：设计说明书统一用本校设计用纸手写并装订，20页以上；说明书应有封面及标题（题目名称）、专业、班级、姓名和学号。

说明书封面自行设计。

若采用手工绘图，用档案袋将说明书与图纸一起交上。

若采用电脑绘图，请将图插入说明书中，并作必要说明。

）设计任务：提交课程设计说明书手写稿一份，设计说明书的基本内容包括:设计题目及参数和要求；功能分解图；机械系统运动循环图；机械系统运动方案拟定；方案比较与评价；机构运动简图；动力机选择；用数据和线图表达的计算结果；收获与建议及参考资料目录。

各图请自选图纸绘制。

三、课程设计内容与时间安排时间安排：1．即日起可根据本任务选择自己的题目，查阅资料，构思设计。

2. 课程设计周第1～４天老师到教室答疑式辅导，有问题的学生可以来问。

3.课程设计周第5天小答辩方式，老师在教室检查设计。

每个学生展示自己的设计结果，并做说明。

4.课程设计周第5天学生上交课程设计资料。

具体内容安排：1）查阅资料、熟悉题目（0.5天）采用多媒体授课，以典型机械的运动方案为例讲解课程设计的过程，下达任务书。

同学根据任务书查阅资料、熟悉题目的具体内容。

2）功能分解（0.5天）按照给定的机械总功能要求，分解成分功能，进行机构的选型与组合。

3）拟定运动循环图（0.5天）确定各执行构件的运动形式和动作的先后顺序、相位，按照它们的协调要求拟定出机械运动循环图，以协调各分支机构的设计、装配和调试。

4）构思和确定方案，方案分析比较、绘制方案图（1天）针对给定的设计要求，构思各种能够实现执行构件运动形式的机构或机械系统，形成多种可能的机械运动方案，然后对各方案进行分析、比较、评选，确定出最佳方案。

够完成前/后、侧行、转弯、上/下台阶及上斜坡等动作。
图1.8.5HIT-I、HIT-II机器人
北京理工大学于2002年12月研制出仿人机器人BRI-01，是目前国内最先进的两足步行机器人。机器人高1.6米，重80千克，具有32个自由度，步速1千米/时，步距33厘米；能依照自身的平稳状态和地面高度变化，实现未知路面的稳固行走。
步行是人类最差不多的行为方式，双足机器人具备人类的差不多结构，具有类人的步行能力。双足步行机器人在外形上具有人类特点，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有宽敞的市场前景。双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近于人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，在日常生活中更具有广泛的应用前景。
此次要紧研究目标是二足机器人爬楼梯机构的设计，以及对它的步态的规划。
1.2.二足仿生气器人的概念
现时期，机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用受到普遍的关机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用受到普遍的关注，并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。仿人二足机器人爬楼梯的设计变营运而生。研究与人类外观特点类似，具有人类智能，灵活性，并能够与人交流，不断适应环境的仿人机器人一直是人类的妄图之一。仿人机器人的研究在专门多方面差不多取得了突破，如关键的机械单元，差不多行走能力，整体运动，动态视觉等，然而离我们理想中的要求还相去甚远，还需要在更为具体的某些行动进行研究，仿人二足机器人爬楼梯设计奖机器人的行动具体到爬楼梯动作上，，能够更加适合人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，能够在专门多方面拓展人类的能力，如下图
1.7设计范畴
一直以来移动型机器人的运动方式大体上包括，轮式，履带式，足式等。履带式爬楼梯的装置原理类似于履带装甲运兵车，原理较为简单，技术也比较成熟，而且传动效率比较高，行走重心波动专门小，运动平稳。然而这类装置重量大，运动不够灵活，爬楼梯时在楼梯边缘会造成庞大的压力，对楼梯有一定的损坏，转弯不方便等问题，有专门大的限制。轮组式，轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮式，三轮式，以及四轮式。单轮组式结构稳固性较差，在爬楼梯中需要有人协助才能实现。而双轮组式尽管能实现自主爬楼，但由于其体积庞大且偏重，阻碍了她的适用范畴。步行式，其爬楼梯的执行机构由铰链杆件机构组成。上楼梯时，先将负重抬高，在向前移动，如此重复这过程。步行式爬楼梯装置仿照人类爬楼的动作，符合本组研究课题，因此采纳那个方案。步行式爬楼梯装置爬楼梯时运动平稳，适合不同尺寸的楼梯，较为便利。然而他对操作的要求专门高，设计研究专门复杂，运动幅度不大，动作缓慢。

1.9.具体设计
1.9.1.设计指导思想
面向社会应用需求，基于机械创新设计课程的课题要求，根据之前学习到的机械原理等知识，力求推动大学生设计创新能力，提高机器人应用实际的实际操控力，达到我们机械创新设计的目的。
1.9.2.应解决的主要问题
1.重心对于机器人行走稳定性的影响，对机体质心及其稳定性；
HRP-2手臂有6个自由度(肩3，肘1，腕2)，工作能力根强，机器人可以与工人一起用“手”抓起建筑材料进行搬运。腰部有2个自由度．俯仰自由度是专门为俯身工作设置的。大腿固定在臂部两侧外伸的悬臂上，从而腿部的灵活性增加．可以做出走“一字步”和两腿交错行走等步行动作。
HRP-2不论仰卧还是俯卧倒地后都可以自行站起，可以在地面爬行进入较小的工作空间，还可以做敲鼓、跳舞等表演。研究人员先请民间艺术家跳舞，用特殊摄像机拍摄后将画面输入电脑，井对手、脚、头、腰等32个部位的动作进行解析，再把解析数据输给HRP-2，最后利用这些数据来控制HRP-2的手脚等关节动作，从而使得HRP-2可以和人一样动作连贯地翩翩起舞。
图1.8.4SDR-4X机器人
1.8.2.国内发展状况
国内在两足步行机器人领域的研究起步较晚，长沙国防科技大学于2000年11月研制出我国首台两足步行机器人—先行者。先行者身高1 .4m，体重20kg，共有17个自由度，可以完成原地扭动、平地前进、后退、左右侧行和左右转弯等动作。
哈尔滨工业大学自1985-2000年研制出双足步行机器人：HIT-I、HIT-II和HIT-，最快步行周期为3.2-4秒/步，能
1.4设计目的
本设计主要是利用机械原理相关知识合理设计机械腿的相关尺寸及机构来实现爬楼梯的功能。
1.5技术要求
1.电机的选择和控制原理；