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開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 全自動(dòng)倉庫滅火機(jī)器人屬于智能機(jī)器人的一種。本文介紹了機(jī)器人的組成和設(shè)計(jì)方案，并對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。例外主要闡述了機(jī)器人的發(fā)展史和國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀以及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞 機(jī)器人的組成 設(shè)計(jì)方案 結(jié)構(gòu)
1 機(jī)器人的發(fā)展史
從二十世紀(jì)八十年代開始，世界許多國(guó)家都進(jìn)行了消防機(jī)器人的研究。美國(guó)和蘇聯(lián)最早進(jìn)行消防機(jī)器人的研究，而后日本、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家都紛紛開展了消防機(jī)器人的研究，目前已有多種不同類型的消防機(jī)器人用于各種火災(zāi)場(chǎng)合。
從功能上劃分，目前的消防機(jī)器人有下列幾類：滅火機(jī)器人、偵察機(jī)器人、攀登營(yíng)救機(jī)器人和救護(hù)機(jī)器人。從控制方式來分，消防機(jī)器人可分為遙控消防機(jī)器人和自主消防機(jī)器人。
我國(guó)從八十年代末期開始消防機(jī)器人的研究，公安部上海消防研究所等單位在消防機(jī)器人的研究中取得了大量的成果，"自行式消防炮"已經(jīng)投入市場(chǎng)，"履帶輪式消防滅火偵察機(jī)器人"也于2000年6月通過了國(guó)家驗(yàn)收。但是，我國(guó)消防機(jī)器人的研究還處在初級(jí)階段，還有許多有待研究的問題。比如，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防人員不可能在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)高處的火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴(kuò)散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在滅火時(shí)極易中毒。研制能夠用于這些場(chǎng)合的偵察滅火機(jī)器人，協(xié)助消防人員進(jìn)行火災(zāi)的定位和滅火，將有極大的社會(huì)意義[1][2]。
1．1 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
在國(guó)內(nèi),救災(zāi)機(jī)器人的研究剛剛起步,但進(jìn)展很快。 中科院沈陽自動(dòng)化所在2002年研制了一種蛇形機(jī)器人,由16個(gè)單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成,在監(jiān)控系統(tǒng)的無線控制下可實(shí)現(xiàn)蜿蜒前進(jìn)、后退、側(cè)移、翻滾等多種動(dòng)作,并能通過安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)。 國(guó)防科技大學(xué)在2001年也研制了一種蛇形機(jī)器人。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在“211工程”的支持下,已開始研制煤礦救災(zāi)機(jī)器人[3]。
2 機(jī)器人的組成
機(jī)器人主要由以下6個(gè)部分組成[4][5]。
(1)機(jī)械手（manipulator）
機(jī)械手是機(jī)器人的一部分。該部位由手（手爪）、手臂（手的姿勢(shì)）和手腕組成。手爪是抓取物體的必要部位必須根據(jù)所抓取物體的形狀、大小、堅(jiān)硬度和柔軟度及表面狀態(tài)等，配備各種機(jī)構(gòu)。對(duì)于手臂，根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)方向，可以分為旋轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)式和移動(dòng)式3種；根據(jù)不同的負(fù)荷調(diào)整方式，可以分為浮動(dòng)機(jī)構(gòu)型和防止超負(fù)荷機(jī)構(gòu)型。
(2)操作機(jī)構(gòu)
該部位是驅(qū)動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。被用于關(guān)節(jié)部位的操作機(jī)構(gòu)幾乎都是帶有減速器的伺服電動(dòng)機(jī)，但是對(duì)于可以放入手腕中的小型高扭矩的直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)機(jī)的要求則較高。
(3)傳感器
傳感器作為用來檢測(cè)視覺、觸覺、動(dòng)作姿勢(shì)控制等部位，包括用于測(cè)定手腕位置和速度等的內(nèi)置傳感器和用于識(shí)別機(jī)器人作業(yè)對(duì)象的外部傳感器。
(4)移動(dòng)機(jī)構(gòu)
移動(dòng)機(jī)構(gòu)相當(dāng)與機(jī)器人的腳，它是用來移動(dòng)的部位。
(5)控制器（控制裝置）
控制器是用來控制一系列動(dòng)作的部位。為了使工業(yè)機(jī)器人的手腕和手爪部位活動(dòng)起來，需要控制器（控制裝置）來向安裝在這些部位的操作機(jī)構(gòu)和傳感器發(fā)送信號(hào)指令，使其接受位置信號(hào)?？刂破鲿?huì)把人類所要求的作業(yè)命令記錄起來，通過開始質(zhì)量那個(gè)讓其激活，再把必要的動(dòng)作指令傳送給手腕和手爪部位。
(6)操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源
操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源主要有液壓式、電動(dòng)式和啟動(dòng)式。
2．1 機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案
（1）傳感器的選擇: 選用E18-D80NK紅外避障傳感器，自發(fā)自收傳感器，探測(cè)距離為3-80cm[1]。其主要有兩種應(yīng)用方式[6][7]：
第一種：信號(hào)接單片機(jī)處理，作用方式表現(xiàn)如下：
第二種：信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，作用方式表現(xiàn)如下：
（2）針對(duì)避障原理及方略：隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)器人學(xué)科越來越具有強(qiáng)大的生命力,它在某種程度上已經(jīng)代表當(dāng)今信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)集成等技術(shù)的最新發(fā)展。從機(jī)器人的歷史和現(xiàn)狀出發(fā),對(duì)比了國(guó)內(nèi)外的不同發(fā)展?fàn)顩r,對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域的研究方向進(jìn)行了綜述。著重介紹了移動(dòng)機(jī)器人避障與路徑規(guī)劃中常用的方法,對(duì)其中的勢(shì)場(chǎng)法,柵格法、遺傳算法進(jìn)行了逐一的分析闡述。本文主要研究的是使用倉庫滅火機(jī)器人本體的傳感器來進(jìn)行機(jī)器人的避障與路徑規(guī)劃。移動(dòng)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中首先遇到的就是機(jī)器人本身的定位問題,確保機(jī)器人的初始位姿的準(zhǔn)確性是完成任務(wù)的前提。多功能倉庫滅火機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)控制一般有兩種,直線運(yùn)動(dòng)和圓弧運(yùn)動(dòng),通過這兩種典型分解運(yùn)動(dòng)的特性就能比較準(zhǔn)確的對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。其次,將倉庫滅火機(jī)器人的避障運(yùn)動(dòng)分解成兩種基本的動(dòng)作:避開前方和側(cè)面的障礙物,并對(duì)這兩種動(dòng)作做了深入的分析 [8][9]。
3 機(jī)器人結(jié)構(gòu)的選擇
移動(dòng)機(jī)構(gòu)作為倉庫滅火機(jī)器人的移動(dòng)載體,必須具備以下特點(diǎn):一定的移動(dòng)速度和低能耗;良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運(yùn)動(dòng)精度;能夠適應(yīng)各種各樣的地理環(huán)境,有一定的爬坡和越障能力。 現(xiàn)有的倉庫滅火機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有:無肢運(yùn)動(dòng)(以蛇形機(jī)器人為主) 、輪式、腿式、輪腿式和履帶式等。 蛇形機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好、適應(yīng)地形能力強(qiáng)和高的牽引力等特點(diǎn),但多自由度的控制困難,運(yùn)動(dòng)速度低;輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、輪式滾動(dòng)摩擦阻力小和機(jī)械效率高等特點(diǎn),但越過壕溝、臺(tái)階的能力差;腿式機(jī)器人具有適應(yīng)地形能力強(qiáng)的特點(diǎn),能越過大的壕溝和臺(tái)階,其缺點(diǎn)是速度慢；輪腿式機(jī)器人融合腿式機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)能力和輪式機(jī)構(gòu)的高速高效性能,其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜;履帶式機(jī)器人地形適應(yīng)能力強(qiáng),動(dòng)載荷小,設(shè)計(jì)緊湊,其缺點(diǎn)是重量大,能耗大。根據(jù)本題目的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)擬選擇履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)[10][11]。 圖1.履帶式結(jié)構(gòu)
4 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途
根據(jù)災(zāi)難發(fā)生的時(shí)間，對(duì)于一些存放(如紙制品)需要干燥環(huán)境而且不能受潮的產(chǎn)品的倉庫,由于倉庫十分干燥,所以及其容易引發(fā)火災(zāi)。這時(shí)如果使用水來滅火的話，雖然火被撲滅了，但是由于產(chǎn)品碰到了水，從而造成產(chǎn)品都報(bào)廢。根據(jù)這點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)了一款既能滅火又能保全倉庫里所有產(chǎn)品的滅火機(jī)器人。此時(shí)，全自動(dòng)倉庫滅火機(jī)器人的參與可以有效地提高救援的效率和避免公司的財(cái)產(chǎn)損失，它們不但能夠幫助工作人員執(zhí)行救援工作，而且能夠代替工作人員執(zhí)行搜救任務(wù)，在災(zāi)難救援中起著越來越重要的作用[14][15]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 羅志增主編. 測(cè)試技術(shù)與傳感器[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.
[2] 郭迎福主編. 測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理[M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.
[3] 毛宗源主編. 機(jī)器人智能控制方法[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社，2002.
[4] 霍偉主編. 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制[M]. 北京:高等教育出版社，2005.
[5] 曲凌主編. 慧魚創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)踐教程[M]. 上海交通大學(xué)出版社，2007.
[6] 濮良貴主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[7] 孫桓主編. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[8] (美)David Cook主編. 機(jī)器人制作[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.
[9] 錢煒編著. 越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究[J]. 上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002.
[10] 范永勝主編. 電器控制與PLC應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2007.
[11] 章宏甲主編. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.
[12] 朱世強(qiáng)主編. 機(jī)器人及其應(yīng)用[M]. 浙江：浙江大學(xué)出版社，2001.
[13] 吳振彪主編. 工業(yè)機(jī)器人[M]. 武漢: 華中理工大學(xué)出版社, 1997.
[14] 陳懇主編. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.
[15] 唐德修主編. 現(xiàn)代汽車機(jī)械基礎(chǔ)[M]. 西南交通大學(xué)出版社，2006.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1．研究的手段
本設(shè)計(jì)中多功能倉庫滅火機(jī)器人采用兩塊SPCE061A單片機(jī)作為檢測(cè)和控制的核心，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能控制，包括尋找火源、躲避障礙接近火源、啟用滅火裝置等功能?；鹪刺綔y(cè)使用紅外傳感器，障礙物判斷采用集成紅外傳感器，電機(jī)采用直流電機(jī)。電機(jī)控制核心采用SPCE061A單片機(jī)，控制系統(tǒng)與電路用光電耦合器完全隔離以避免干擾。實(shí)現(xiàn)的功能是：從安全區(qū)出發(fā)，自動(dòng)尋找火源并選擇路線滅火，避開障礙接近火源，啟用滅火裝置滅火源后，再回到原始出發(fā)點(diǎn)。其中該滅火機(jī)器人提供了兩種滅火方案：①利用二氧化碳來進(jìn)行滅火②利用風(fēng)來滅火。
2．需要解決的問題
（1）傳感器的選擇。
（2）避障原理及越障原理的分析。
（3）機(jī)械手臂及滅火的裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（4）程序的分析及校核。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日