仿生機械鶴的機械機構(gòu)設(shè)計及運動仿真【含Creo三維及6張CAD圖帶開題報告-獨家】.zip,含Creo三維及6張CAD圖帶開題報告-獨家,仿生,機械,機構(gòu),設(shè)計,運動,仿真,Creo,三維,CAD,開題,報告,獨家 開題報告 課題名稱 機械鶴的機械機構(gòu)設(shè)計及運動仿真 課題類型 實踐應(yīng)用型 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義 一、 仿生學(xué)的研究現(xiàn)狀 1、仿生機械學(xué)是上世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)的一門綜合性的新興邊緣學(xué)科，它是生命科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)相互滲透，相互結(jié)合而形成的。包含著對生物現(xiàn)象進行力學(xué)研究，對生物運動、動作進行工程分析，并把這些成果根據(jù)社會的要求付之實用化。仿生機械學(xué)是以生物科學(xué)的進步為基礎(chǔ)、實際工業(yè)生產(chǎn)中的需求為動力而發(fā)展起來的?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展在促進機械這門古老專業(yè)發(fā)展的同時,也對其自身受力結(jié)構(gòu)、能量消耗和運動的可靠性提出了更為嚴苛的要求。怎樣才能使古老的機械學(xué)科適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展、在現(xiàn)代社會重新煥發(fā)生機呢？ 20世紀(jì)60年代后期，隨著生物科學(xué)的蓬勃發(fā)展和仿生學(xué)研究的興起，機械學(xué)研究者發(fā)現(xiàn)了新的研究方向。他們把仿生學(xué)的原理融入到機械學(xué)中，以機械學(xué)為主體，以仿生學(xué)為雙翼，開啟了仿生機械學(xué)的研究。研究者們模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理，設(shè)計制造出功能更集中、效率更高并具有生物特征的機械。由于結(jié)合仿生學(xué)而設(shè)計出來的機械系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能、材料、控制、能耗等諸方面更加合理，因而仿生機械學(xué)的研究目前也得到了更多的重視。 2、仿生機械的種類有很多，按功能劃分大致可以分為抓取、移動、飛行、游動等四類。 本課題的主要研究方向為仿生學(xué)在飛行機械中的應(yīng)用更多的是在微型飛行器方面（簡稱MAV）,尤其是微型撲翼飛行器（簡稱FMAV）,這是一種模仿鳥類和昆蟲飛行,基于仿生學(xué)原理設(shè)計制造的新型飛行機器。不同于傳統(tǒng)飛行理論,FMAV的研究主要從兩個方面展開:非定常高升力機理分析和柔性撲翼的氣動特性分析。由于沒有具體的理論和經(jīng)驗公式可以遵循,目前對FMAV空氣動力學(xué)問題的研究還處于起步階段。 二、國內(nèi)外仿生機械學(xué)研究進展 1、國外發(fā)展 20世紀(jì)50年代末,美國就已經(jīng)在機械手和操作機的基礎(chǔ)上,采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人一經(jīng)誕生就得到了廣泛的應(yīng)用，許多單調(diào)、頻繁或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),?如沖壓、壓力鑄造、熱處理等，均是由工業(yè)機器人“手”來完成的。 法國工程師曾模仿蝗螂的特點制成蝗螂機器人。螳螂機器人有兩條長而靈活的曲臂,可以從各個方向舉起40公斤的重物:依靠四只各自獨立驅(qū)動的輪子,能夠在高低不平的地面快速行走,并能夠爬坡和攀登樓梯。它的身體里還裝有攝像機,能夠把工作現(xiàn)場的情況反映給監(jiān)控者。這種機器人非常適宜在異常危險的地方進行搶險救護工作。在仿生移動機械方面，美國JPL的Go?-?For機器人和日本Tohoku大學(xué)的ChariotⅡ機器人是比較杰出的代表。而在仿生飛行器方面,美國、澳大利亞、俄羅斯、印度、以色列等國已成立專門研究機構(gòu),并投入專項研究經(jīng)費,正在研制和開發(fā)各種性能獨特的微型飛行器,其中有些微型飛行器已進入實用化研究階段。如加利福尼亞大學(xué)研制的“會飛的機器蒼蠅。”? 2、國內(nèi)發(fā)展 國內(nèi)的仿生機械學(xué)研究起步相對比較晚，但目前也已經(jīng)取得了一定的成果。如吉林大學(xué)地面機械仿生技術(shù)實驗所在對松軟地面仿生移動機械方面的研究處于比較領(lǐng)先的地位。上海交通大學(xué)、中科院沈陽自動化研究、國防科技大學(xué)等單位相繼研制出了蛇形機器人樣機。中科院?沈陽自動化研究所和北京航空航天大學(xué)機器人研究所也曾研制出機器魚樣機。? 在靈巧手方面的研究國內(nèi)也取得了相當(dāng)可觀的成果。北京航空航天大學(xué)機器人研究所在國家國家“863”智能機器人主題支持下，研制出了能實現(xiàn)簡單抓持和操作作業(yè)的3指9自由度靈巧手；哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所則研制出了高靈活性的仿人手臂及擬人雙足步行機器人。其仿人手臂具有工作空間大、關(guān)節(jié)無奇異姿態(tài)、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，通過軟件控制可實現(xiàn)避障、回避關(guān)節(jié)極限和優(yōu)化動力學(xué)性能等。雙足步行機器人為關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，具有12個自由度，可以完成仿人步行的動作? 相比國外而言，國內(nèi)的仿生學(xué)機械仍要落后一些，仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α? 三、研究目的及意義 仿生機械鳥是模仿鳥類的飛行原理，與普通飛行器相比，尺寸較小、便于攜帶、飛行靈活，可原地或在很小場地起飛，并具有較好的飛行特性和空中懸停能力，能完成其他飛行器所無法執(zhí)行的任務(wù)等優(yōu)點。仿生機械鳥在礦井救災(zāi)、搶險、有毒害環(huán)境下搜救及在日常生活方面有較好的應(yīng)用， 在礦井及有毒害環(huán)境下可進行搜救、探測與環(huán)境監(jiān)測，在日常生活中可提供空中拍攝和短距離小物品送達等。相比較現(xiàn)在的四軸飛行器如知名的大疆無人機，撲翼飛行鳥有更小的噪音，和更長的續(xù)航里程。 課題類型：課題類型： A-理論探究型 B-實踐應(yīng)用型 本課題的研究內(nèi)容 1、 研究內(nèi)容 通過分析鳥類飛行原理，設(shè)計出一種模擬鳥類撲翼飛行姿態(tài)的機構(gòu)，依仿生鳥的受力情況，確定其的驅(qū)動方式、關(guān)節(jié)傳動方式。 利用 Pro/E 對機構(gòu)進行三維建模、運動仿真分析，通過對樣機相關(guān)的試驗，驗證機構(gòu)的可行性和合理性。 1、 收集資料（相關(guān)的書籍5本以上，文獻資料不少于10篇）； 2、 繪制工作原理圖（機械、電氣圖）； 3、 將機械圖繪制成三維裝配圖，并能夠?qū)崿F(xiàn)運動仿真； 4、 撰寫論文要符合論文規(guī)范要求，不少于10000字； 5、 翻譯相關(guān)英文文獻一篇，不少于3000字（英譯漢）。 本課題研究的實施方案、進度安排 2、 仿生機械鳥機構(gòu)設(shè)計方案 仿生機械鳥運動系統(tǒng)由翅膀撲翼飛行機構(gòu)、翅膀折疊機構(gòu)、頭部搖擺機構(gòu)、尾部變向機構(gòu)和腿部行走機構(gòu)等組成，如圖 1 所示。 圖1 仿生機械鳥設(shè)計方案 1. 頭部搖頭機構(gòu) 2. 翅膀撲翼機構(gòu) 3. 翅膀折疊機構(gòu) 4. 尾部變向機構(gòu) 5. 腿部行走機構(gòu) 頭部和尾部的搖擺采用并聯(lián)的曲柄搖桿機構(gòu)；驅(qū)動頭部搖擺和尾部轉(zhuǎn)向的電動機選用微型直流電機；翅膀折疊采用平行四邊形機構(gòu)，翅膀的上下?lián)鋭邮褂们鷵u桿機構(gòu)；驅(qū)動翅膀上下?lián)鋭雍驼郫B的電動機選用微型直流電機。 腳部直線行走選用單自由度六桿步行機構(gòu)，驅(qū)動行走的電機選用微型直流電機。 整機總重量控制在 1 kg 以下。 3、進度安排 1、1—3 周，主要進行畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，進行畢業(yè)實習(xí)， 2、4—5周，明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案； 3、6—7周，開題報告，翻譯相關(guān)英文文獻； 4、8—9周，設(shè)計計算，繪制工作原理圖（機械、電氣圖）； 5、10周，繪制成三維裝配圖，并能夠?qū)崿F(xiàn)運動仿真； 6、11—13周，編寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯 已查閱的主要參考文獻 ［1］周驥平,武立新,朱興龍. 仿生撲翼飛行器的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)［J］.機器人技術(shù)與應(yīng),2004(6):12-17. ［2］余聯(lián)慶,趙毅,杜利珍.小型雙足步行機器人機械機構(gòu)設(shè)計［J］. 中國水運（理論版）,2007,2(7):183-184. ［3］唐為民,劉正平,路英華.Pro/E 機構(gòu)仿真模塊行走機器人創(chuàng)新設(shè)計［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012,25(4):16-18. ［4］張學(xué)軍,張欣,叢佩超.移動式救援機器人的轉(zhuǎn)鉸空間軌跡跟蹤控制問題研究［J］.制造業(yè)自動化,2014,36(7):20-24. [5] 王為 汪建曉 主編，機械設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2016 [6] 余聯(lián)慶,趙毅,杜利珍,等. 小型雙足步行機器人機械機構(gòu)設(shè)計［J］. 中國水運（理論版）,2007,2(7):183-184. [7] 唐為民,劉正平,路英華.Pro/E 機構(gòu)仿真模塊行走機器人創(chuàng)新設(shè)計［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2012,25(4):16-18. [8] 張學(xué)軍,張欣,叢佩超.移動式救援機器人的轉(zhuǎn)鉸空間軌跡跟蹤控制問題研究［J］.制造業(yè)自動化,2014,36(7):20-24. [9] 易建軍,張明,徐中耀.汽車齒輪修形的研究[ J].汽車技術(shù),1997(12):29- 30. [10] 孫月海,張策,熊光彤,等.減小齒輪傳動誤差波動的漸開線直齒輪齒廓修形研究[J].天津大學(xué)學(xué)報,2001,34(2):214- 215. [11] 王炎,馬吉勝,劉海平.重載車輛變速箱齒輪齒廓修形技術(shù)研究[J].機械傳動,2011,35(11):12- 14. [12] 詹東安,唐樹為.高速齒輪齒部修形技術(shù)研究[ J].機械設(shè)計,2000,17(8):8- 10. [13] 魏延剛.漸開線直齒圓柱齒輪的邊緣效應(yīng)與齒向修形初探[J].中國機械工程,2011,22(12):1413- 1417. 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日