相关资料-爬壁清洗机器人设计开题报告

分类号 TP242.2 单位代码 密 级 学 号 本科毕业论文（设计） 题 目爬壁清洗机器人的设计作 者院 (系)专业班级学 号指导教师答辩日期 本科毕业论文（设计）任务书题 目爬壁清洗机器人的设计题目来源教师自拟学生姓名学 号专业班级指导教师职 称教 研 室毕业论文（设计）任务与要求本课题要求学生利用所学理论和专业知识，设计出一种爬壁清洗机器人的机构。一、毕业论文应完成的主要任务调研，查阅有关文献资料，清楚爬壁清洗机器人的结构；分析爬壁清洗机器人的国内外研究现状；根据爬壁清洗机器人的基本原理，对爬壁清洗机器人进行构思；进行爬壁清洗机器人的机构设计；对爬壁清洗机器人绘制三维图并验证方案的可行性；根据主要任务详细安排论文进度。二、毕业论文的基本要求、成果形式及工作量1、论文要求资料要充分、结构要完整，论述要清晰；理论分析与计算正确，数据准确可靠；重要数据及应用他人成果必须要有明确出处；格式要符合我校论文书写规范；按时完成毕业论文各阶段工作，不突袭，不抄袭；每周主动和老师沟通论文工作进度，探讨设计内容；形成论文书面周记、论文初稿和论文终稿。2、成果形式及工作量一份毕业论文；机械设计图纸（至少零件图和装配图一张A1或两张A2）；2500字的相关外文资料翻译。毕业论文（设计）工作进程2017.12.272017.1.15 查（借）阅资料，学习相关基础理论和知识，选择合理的方案并撰写开题报告。2018.01.152018.01.29基本机构设计完成2018.1.292018.4.15完整方案设计完成2018.4.152018.4.30 撰写毕业论文2018.5.12018.5.13 论文定稿2018.5.142018.5.20 整理资料准备答辩指导教师（签字） 毕业论文工作组组长（签字） 学生（签字） 毕业论文（设计）起止时间： 2017 年 12 月 27 日 至 2018 年 5 月 25 日 注：本表由指导教师填写，于每学年第1学期18周，经毕业论文工作组审批，随毕业论文装订由学院存档。 本科毕业论文（设计）开题报告论文（设计）题目爬壁清洗机器人的设计学生姓名 学号 指导教师 一、 研究目的及意义机器人是人类在当今社会的一项伟大发明，是近代电子技术与传统的机构相融合的一项产物，是机构学、计算机科学、控制论、传感技术和信息科学等综合性学科的高科技产物。它是一种高速运行、重复操作、仿人操作和精密度较高的自动化设备，机器人的出现和发展，不但使传统的科学研究和工业生产发生了根本性的变化，而且对当今社会产生深远的影响。机器人产业已经成为当今应用最广泛、发展最迅速的高科技产业之一。机器人作为高科技领域的一项重要产物，将推动各国经济技术的发展。随着城市现代化的发展，一栋栋高层建筑拔地而起，以玻璃面为代表的壁面结构逐渐演绎成华丽的“城市外衣”，由此衍生出繁重的壁面清洗任务。此外，越来越奇特的建筑结构使清洗的难度越来越大，甚至采用传统的清洗方法已无能为力。然而，在社会文明高度发展的今天，人们对生命安全越来越重视，要求停止使用蜘蛛人的呼声已不绝于耳，因此人们期待新的具有人性化的清洗方式出现。玻璃幕墙作为新型的墙体材料，可将建筑的功能性、节能属性以及美学等各种因素有机统一在一起，近年来被广泛采用。我国玻璃幕墙面积逾三十亿平方米，每年新建玻璃幕墙逾千万平方米，玻璃幕墙清洁服务的市场规模超过百亿。并且，目前国内很多城市通过了各种形式的行政管理规定，对各类不同建筑物外立面清洁提出了明确具体的规定，并制定了相关惩罚措施，从而极大促进了市场对高空幕墙清洁服务需求的提升。例如：如北京的五星级、四星级饭店的玻璃幕墙按规定每年至少要清洗4次。而北京有五星级饭店20余家，四星级饭店24家，三星级饭店126家，二星级饭店168家，作为北京市的窗口北京站，每年重大节假日都需要清洗，每次清洁费约20万元。上海联华大厦、北京天伦王朝饭店幕墙每次的清洗费用约12万元。无疑，这将是一个庞大的潜在市场。而大部分玻璃幕墙采用人工清洗作业。这种清洗方法是靠升降平台或吊绳悬挂由工人进行玻璃幕墙的清洗，作业方式简单易行，单效率低且成本高，更重要的是高空环境恶劣易引发安全事故。随着控制和机电技术的发展，壁面清洗机器人应运而生。利用壁面清洗机器人作业，将人类从繁重、危险的高楼清洗工作中解放出来，并大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，具有重要的经济意义和广阔的应用前景。玻璃幕墙爬壁清洗机器人的研制成功，将会实现清洗作业的自动化，给清洗业带来一次新的革命清洗作业的自动化，给清洗业带来一次新的革命。二、国内外发展状况1.国外发展趋势爬壁清洗机器人广泛应用于维护、检查、消防、救援、清洗、情报和国防领域等，必将为人类带来巨大的经济效益和社会效益。各工业发达国家都投入大量人力物力，积极进行其理论和技术研究，如日本、美国、英国、俄罗斯、德国等国相继研制出一些各具特色的爬壁移动机器人实验样机。世界上最早出现的单吸盘爬壁机器人是1966年日本大阪府立大学部的西亮教授成功制作的垂直壁面移动机器人的原理样机，并且于1975年制作了以此实用化为目的的第二号样机。1982年，日本宫崎大学的教授研制出了双足爬壁机器人，通过两条腿的交替吸附实现机器人在壁面上的移动，移动时通过脚底的倾斜与圆规脚开闭的适当组合，可以翻越一定高度的台阶，进而再与脚腕的回转相组合，实现多种壁面环境下的移动。1986年美国国际机器人公司研制出了用于清洗摩天大楼的爬壁机器人“SkyWasher”。英国南岸大学从八十年代以来，一直致力于爬壁机器人的研究。1994年研制出了多足真空吸附式爬壁机器人，该机器人有八条腿，类似巨型蜘蛛，研究者计划用于抢险营救工作中。1996年，俄国机械科学家技术研究院研制成功了称为WCR RVP-11型机器人，采用直角坐标型气缸驱动。1998年，又研制成功了WCR RVP-21型机器人，能够在两个相互垂直的壁面之间跨越行走。1998年，德国Aalen商业技术学院研制成功了一种单履带多吸盘的爬壁机器人。除了单吸盘式和多吸盘式爬壁机器人，还研制了其他爬壁机器人，比如：磁吸附爬壁机器人、飞行式爬壁机器人、绳索牵引式爬壁机器人、粘着剂吸附式爬壁机器人等。2.国内发展趋势相对国外，我国研究和开发机器人始于七十年代初期，国内爬壁移动机器人研究起步较晚。1975年，在北京举行的日本科技展览会上，川崎重工业公司首先在中国展出了工业机器人，以此为起点，我国掀起了第一个研究机器人的浪潮。上海大学从1987年开始在上海市科委和国家863的支持下，率先从事爬壁机器人的研究。此后，哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、上海交通大学等单位也相继开展这方面的研究，目前以取得了阶段性的成果。上海大学特种机器人技术应用研究室先后研制了多层框架、多真空吸盘式爬壁机器人系列。哈尔滨工业大学先后研制了两种类型的爬壁机器人，一种是单吸盘轮式驱动爬壁机器人，一种是磁吸附履带式爬壁机器人。北京航空航天大学机器人研究所研制了壁虎系列爬壁机器人等。三、研究内容本文研究的主要内容如下：1） 爬壁清洗机器人的基本工作原理；2） 爬壁清洗机器人的爬壁系统设计，包括吸附系统和移动越障系统等；3） 爬壁清洗机器人的清洗作业系统设计，包括污水处理系统、滚刷系统、喷淋系统水循环回收系统、洁面系统等；4） 爬壁清洗机器人的CAD图纸绘制。四、研究方案以及步骤经分析、考量，该设计划分为以下阶段： 第一阶段：1）查阅相关资料，整理出所需的信息； 2）明确设计要求，借鉴其他文章研究思路； 3）学习相关软件及算法。第二阶段：1）整理分析方案，进行演算操作； 2）初步确定方案，并对其可行性、操作性能进行分析并改进； 3）对改进后的计算方法演算，确定最终分析方案； 4）绘制一份完整的仿真图。 第三阶段：测试并分析实验数据，进行改进并反思总结。五、论文提纲摘要第一章 绪论1.1 选题背景及意义1.2 爬壁清洗机器人概述1.3高楼清洗爬壁机器人存在的问题1.4 研究内容1.5 本章小结第二章 爬壁清洗机器人总体方案2.1 设计准则与要求2.2 爬壁清洗机器人行走越障机构设计2.3 爬壁清洗机器人清洗机构设计2.4本章小结第三章 爬壁清洗机器人的行走机构的设计3.1 滚刷装置的设计3.2 清洗液的喷洒和循环装置的设计3.3 水泵的选择3.4 本章小结第四章 爬壁清洗机器人爬壁越障机构的设计4.1 爬壁清洗机器人驱动方式4.2 吸附装置的设计4.3 机器人跨越障碍和路径规划4.4 气缸运动部分4.5 本章小结第五章 爬壁清洗机器人的控制部分设计5.1 PLC的概述5.2 PLC的I/O口分配5.3 PLC选型5.4 PLC梯形图5.5 本章小结六、进度计划2017年12月-2018年1月：收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告；2018年2月-2018年3月：清洗机的车体总体结构方案分析；2018年3月-2018年4月：清洗机总体方案及结构的确定、详细设计与计算；2018年4月-2018年5月：清洗机行走机构、吸附机构的设计与计算，清洗机车各个关键部件及装配图的绘制；2018年5月-2018年5月：编写毕业论文，毕业答辩准备和答辩。七、工作条件 1）自学相关软件和算法； 2）查阅相关爬壁清洗机器人的文献； 3）老师的专业指导； 4）利用相关软件进行仿真模拟。八、参考文献1 吴神丽.新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计D.成都理工大学，2009.2 吴洪兴，赵言正，高学山.高楼玻璃幕墙清洗机器人作业系统的研究J.哈尔滨理工大学学报,2002,7(4):101-104.3宗光华.高层建筑擦窗机器人J.机器人技术与应用,1998(2):20-20.4谈士力,谭林勇,陈振华,龚振邦.垂直壁面行走机器人系统研制J.机器人,1996,18(4):232-237.5王荣华.爬壁机器人设计及动力性能研究D.沈阳工业大学,2007.指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评价，并提出指导意见）：该生对毕业论文的开题做了比较充分的前期准备，参考了许多文献，最后确定的课题具有一定的实用价值。本开题报告的论文整体组织逻辑较强，结构清晰，内容详实，具有一定的研究基础，能达到预期目标。研究方案和研究步骤合理，同意该生毕业论文的开题。指导教师签名： 年 月 日毕业论文工作组意见及建议准予开题毕业论文工作组组长签字： 年 月 日 注：1.此表由学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开题。本科毕业论文（设计）中期检查表论文（设计）题目爬壁清洗机器人的设计学生姓名学号指导教师计划完成时间2018年5月25日按照进度安排应完成的任务2017年12月-2018年1月：收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告；2018年2月-2018年3月：清洗机的车体总体结构方案分析；2018年3月-2018年4月：清洗机总体方案及结构的确定、详细设计与计算；实际完成情况查阅资料后了解到本课题的设计重点和注意事项，按时完成了开题报告以及文献翻译。已完成清洗机行走和清洗机构设计方案、吸附机构设计方案部分计算已经完成，论文部分编写目前有哪些问题和困难，拟采取的解决方法个别部分的校核和计算，利用计算机实现模拟实验和计算等，在以后遇到问题时，会及时与老师沟通，商讨解决方案。检查中发现的问题与建议该生的毕业设计总体思路清晰，条理明确，资料的收集和调研丰富，态度认真严谨，进度符合任务书的要求，设计主体部分基本确定，但在清洗机构设计方案、吸附机构设计方案的一些细节部分还需要完善，整体排版及格式需要进一步调整。 毕业论文工作组组长签名： 年 月 日注：1.最后一栏由指导教师填写。 2.此表随毕业论文装订并由学院存档。 毕业论文（设计）指导教师评分表学院：毕业论文题目爬壁清洗机器人的设计评 价 项 目（参考）分值打分工作态度01工作态度，工作作风2016.002毕业论文完成情况能力水平03查阅文献资料能力4032.004综合运用知识能力05研究方案的设计能力06研究方法和手段的运用能力07外文应用能力论文质量08文题相符程度4032.009写作水平10写作规范程度11篇幅，论文工作量12论文的理论或实际价值综合评定成绩80.0评价意见该生具有独立工作能力，论文选题有实际应用价值，分析归纳合理，能够掌握专业知识和基础理论，结构安排合理，完成了毕业设计任务书规定的工作量。能够利用绘图软件进行二维图和三维图的绘制，能够正确翻译外文文献，完全符合本科生毕业答辩条件，同意按期进行答辩。是否同意答辩同意指导教师（签名）： 年 月 日 注：此表随毕业论文装订并由学院存档。 （设计）评阅教师评分表学院：毕业论文题目爬壁清洗机器人的设计评 价 项 目（参考）分值打分能力水平01查阅文献资料能力5037.002综合运用知识能力03研究方案的设计能力04研究方法和手段的运用能力05外文应用能力论文质量06文题相符程度5039.007写作水平08写作规范程度09篇幅，论文工作量10论文的理论或实际价值综合评定成绩76.0评价意见该生完成了爬壁清洗机器人的设计 。其包含有清洗装置，吸盘装置。实现玻璃幕墙的清洗。完成了水泵的选择，气缸运动及控制器的设计。但是文中吸附装置没有详细计算，其吸附力是其关键所在，并在控制器中使用PLC来实现机器人的控制，并且只能实现启动停止的功能 ，机器人的转向控制等没有实现。论文观点正确，论据充分，论证方法正确，论文逻辑结构合理，叙述语言规范，流畅，格式规范，分析方法正确，图文齐全规范。同意该生参加答辩。是否同意答辩同意评阅教师（签名）： 年 月 日 注：此表随毕业论文装订并由学院存档。 本科毕业论文（设计）成绩评定表学生姓名学号专业班级毕业论文（设计）题目爬壁清洗机器人的设计答辩小组评语： 该同学在毕业论文写作过程中，态度端正，论证严谨，论文写作规范，能恰当回答与论文有关的问题。答辩小组经过充分讨论，根据该生论文质量和答辩中的表现，答辩成绩建议84分，评定论文成绩为“良好”指导教师成绩 80.040% =32毕业论文总评成绩80.8论文等级良好评阅教师成绩 76.020% =15.2答辩成绩 84.040% =33.6毕业论文工作组意见：毕业论文工作组组长签名： 年 月 日注：1、总评成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%。2、论文等级分优秀（90分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分）。3、此表随毕业论文装订并由学院存档。 毕业论文（设计）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。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。本人毕业论文（设计）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 2018年 5月 10日