全向移动机器人底盘的结构毕业设计说明书含开题报告、文献综述、外文翻译

'毕业设计开题报告（含文献综述、外文翻译）题目全向移动机器人底盘设计姓名***学号班级专业机械设计制造及其自动化学院机械工程学院指导教师（职称）1  开题报告1.选题的背景和意义1.1选题的背景机器人的应用越来越广泛，几乎渗透所有领域。进入九十年代以来，人们广泛开展了对服务机器人的研制和开发。各国尤其是西方发达国家正致力于研究、开发和广泛应用服务机器人。目前，在美国、日本等发达国家，机器人已应用于商场导购、物品移送、家居服务、展厅保安和大面积清扫等多个服务领域。随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，将势必会在各个领域广泛、大量地应用服务机器人。与普通工业机器人相比，服务机器人具有更大更灵活的工作空间，因此其往往是移动机器人。移动机器人狭义上指的是地面可移动机器人，是继操作手和步行机之后机器人技术的一个新的研究目标，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究方向。移动机器人目前主要包括军事和民用服务两大应用领域。在民用服务领域，美国和日本处于遥遥领先的地位，机器人被广泛应用于车站清扫、大面积割草、商场导游导购、导盲和保安巡逻等各个方面。在我国的移动服务机器人的研究和应用还处于起步阶段，上海大学、哈尔滨工业大学曾先后研制成功导购机器人、导游机器人和清扫机器人。随着我国经济建设的不断开展和人民生活水平的提高，广泛应用服务机器人必将成为趋势。1.2选题意义10  上述移动服务机器人的应用场合决定了要求具有能在狭窄、拥挤的场合灵活快捷地自由运动的性能，这也成为了机器人研究和设计的难点问题。能在工作环境内移动和执行功能是移动服务机器人的两大特点。因此，移动机构是组成移动机器人的重要部分，它是保证机器人实现功能要求的关键，其设计的成功与否将直接影响机器人系统的性能。目前，移动机构开发的种类已相当繁多，仅就平面移动而言，移动机构就有车轮式、履带式、腿足式等形式。各种移动机构可谓各有千秋，适应了各种工作环境的不同要求。但车轮式移动机构显得尤其突出，与步行式移动机构相比，它的优点很多:能高速稳定地移动、能源利用率高，机构简单、控制方便、能借鉴至今已很成熟的汽车技术和经验等等，它的缺点是移动场所限于平面。但是，目前机器人工作的场所几乎都是人工建造的平地，并且即使有台阶，只要以车轮式移动机构为基础再附加几个自由度便不难解决。因而，轮式移动机构在机器人技术中得到广泛应用，目前已成为移动机器人运动机构的最主要形式。本课题将对全向移动机器人底盘设计进行分析和研究。2.设计内容和关键问题2.1主要设计内容分析四个轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理，建立了该全方位移动机构的运动学、动力学模型，提出了四轮协调的控制策略。进行了轮廓参数设计和结构设计，设计制造装配零部件，制作成可全方位移动的机器人底盘。2.2拟解决的关键问题移动服务机器人的应用场合决定了要求具有能在狭窄、拥挤的场合灵活快捷地自由运动的性能，这也成为了机器人研究和设计的难点问题。能在工作环境内移动和执行功能是移动服务机器人的两大特点。因此，移动机构是组成移动机器人的重要部分，它是保证机器人实现功能要求的关键，其设计的成功与否将直接影响机器人系统。3.设计的方法及措施3.1方法及措施3.1.1三轮机构三轮移动机构具有一定的稳定性，是轮式机器人的基本移动机构之一，在机器人领域已经得到广泛的应用，而且在实现方式上也呈现多样化。1）两轮独立驱动机构10  两轮独立驱动机构是最常用的一种驱动机构。如图（1），该机构利用一个高精度驱动轮和两个随机轮构成。左右两个驱动轮由两个电动机经过减速器独立驱动，随机轮置于机器人底盘的前方位置。机器人的行进方向由两轮驱动机构的速度差值决定，通过对两个电机施加不同的速度可实现任意方向的驱动，因此属于差分驱动方式。这种结构的特点是运动灵活，机构组成简单；当两轮转速大小相等方向相反时，可以实现机器人本体的灵半径回转。该机构的缺点是对伺服系统的要求较高，如进行严格的直线运动则需保证左右两个轮子的旋转速度完全一样，且在加减速时的动态特性也应完全一致，这就要求伺服驱动系统要求有足够的精度和优异的动态特性，从而会导致机器人底盘的成本增加。2）前轮驱动前轮导向机构如图（2），该机构中的前轮既是驱动轮又是导向轮（操舵轮），采用两个电机分别控制：导向电机控制前轮的转向角度，驱动电机控制前轮的旋转速度。因此，通过对前轮的这两个自由度进行复合控制，可以同时实现对机器人本体的运行速度和运行方向的控制。两个被动后轮没有电机控制，完全是随机轮。该种移动机构的特点是控制比较方便，能耗低，对于伺服系统和制造装备精度要求不高，而且旋转半径可以从0到无穷大连续变化；缺点是由于导向和驱动的驱动器均集中在前轮部分，复合运动结构设计复杂，而且车体本身的运动并不十分灵活。10  3）后轮差动减速器驱动前轮导向机构该种机构如图（3），导向控制电机通过减速器控制导向前轮，决定了机器人本体的运动方向。驱动轮同驱动控制电机通过驱动齿轮箱体连接，在箱体内安装有全部传动系统的减速齿轮、差动器等传动零件，通过箱体两端的半轴带动左、右驱动轮运动。差速器的作用是在进行转弯操作是为左、右两轮分配不同的旋转速度。这种移动机构和驱动系统可以利用一些通用的传动系统零部件，传动效率较高，制造成本较低；但在传动模式上仍是机械传动模式，结构比较复杂，体积较大，质量也比较大，同时运动不灵活，不能实现机器人本体的小半径回转运动。4）两后轮独立驱动前轮导向机构由图（4）可以看出，该机构同后轮差速器驱动前轮导向机构在原理上具有相似之处，不同之处在于利用两个独立伺服驱动电机取代了差速器装置，用以分别控制左、右驱动轮。该机构在控制上需要按照机器人运动学模型把移动平台的整体运动分解为对三个电机的控制命令，然后控制导向轮的转动和两个驱动轮的差动实现本体运动。同后轮差动器驱动前轮导向机构相比，该机构采用纯粹的电气传动模式，结构比较简单，体积和质量能够得到很好的控制，且方向控制精度更高，运动更为灵活；缺点是需要对三轮进行协调控制，同步性要求较高，且自转时的本体方向定位精度较低。10  5）三轮全驱动全导向机构三轮全驱动全导向机构属于同步驱动的装置方式。如图（5）所示，在该机构中，三个轮子成120°放置，用齿轮或者链条将轮子同分别用以进行方向控制和驱动的电机相连。每个轮子都可独立地进行转向控制和速度控制，因此在结构和原理上类似于前轮驱动前轮导向机构的前轮。当三个轮子保持初始位置以相同的速度转动时，及其本体做原地零半径旋转运动；当三个轮子导向角度相同并以相同速度驱动时，本体按照该导向角方向做直线运动。施加适当的控制，利用该机构实现的机器人本体能够按照任意指定的轨迹运动，具有很高的运动灵活性。但是该机构的整体结构比较复杂，完成每个动作都需要对6个伺服电机进行合理控制，且对于方向和驱动控制精度有较高要求，因此控制难度较大。3.1.2四轮机构四轮机构在驱动方式上和结构上类似于三轮机构，其优点是驱动轮和负载能力更强，具有较高的地面适应能力和稳定性。同三轮机构相比，四轮机构的缺点在于其回转半径较大，转向不灵活。常见的几种四轮移动机构如图所示10  1）两轮独立驱动机构如图（6）所示，四轮机器人中的两轮独立驱动机构和三轮机器人中的两轮独立驱动机构在工作原理上完全相同，两者之间唯一的差别在于前者多用了一个随机轮，以增加平台的稳定性和伏在承受能力。2)四轮全驱动全导向机构如图（7）所示，该种移动机构同三轮机器人中的三轮全驱动全导向机构在工作原理上完全相同。由于增加了一个驱动轮，使得平台的地面适应能力、负载能力以及平稳性都得到提高。然而，该种机构的控制自由度变得更高，并且由于在运动过程中要求各个独立的导向机构相互协调，保持一定的相互关系，因此控制算法更为复杂。此外，更多的活动机构和过多的控制关节使系统复杂度升高、可靠性降低。3)四轮全驱机构10  四轮全驱机构如图（8）所示。同四轮全驱全导向机构相比，二者的四轮布局完全相同，差别之处在于：每个轮子均没有转向机构，只能进行前后方向上的旋转运动。机器人平台只能通过滑动转向方式进行方向控制，即完全靠两侧驱动轮独立驱动产生的速度差使车轮产生侧向滑动来完成转向操作。因此，这种机构的致命缺点是转向损耗较大。该机构的优点是可以实现不同半径甚至原地零半径的转向，可以满足崎岖地形移动机器人的的性能要求。此外，由于没有活动连接，结构简单可靠，以最简单的机构达到了很高的机动性。4)两轮独立驱动汽车转向机构如图（9）所示，该移动机构的两个驱动后轮分别利用独立地伺服电机进行驱动，实现机器人本体的运动速度控制。其优点在于：前端两个导向轮采用类似于汽车那样的艾克曼转向机构相连接，利用一个转向伺服电机实现机器人本体的方向控制。艾克曼转向时目前地面车辆最通用的转向机构，两个转向轮之间通过四连杆机构连接并确定转向角之间的相互关系，可以使转向轮得到基本满意的朝向。艾克曼通过机械结构确定转向轮之间的角度约束关系，整个机构只有一个自由度，因而控制简单、可靠。艾克曼转向机构技术成熟，在性能和可靠性之间得到较好的均衡。但是采用艾克曼转向机构的车辆转弯半径较大，给机器人的控制和路线规划带来较大难度。10  5）两轮差速器驱动汽车转向机构如图（10）所示，该种机构也采用艾克曼转向机构实现机器人的运动方向控制，而后面两个驱动则采用单伺服电机驱动差速器的方式实现。同图（d）所示机构相比，这种机构只利用两个电机就能实现四轮机器人的的速度和方向控制，控制更为简单，可靠性更高；但是由于转向轮角度约束与驱动轮速度差分制均采用机械方式实现，因此机械结构也变得更为复杂，据此实现的机器人平台往往体积更大，质量也更大。综上所述，从体积质量，伺服驱动系统精确度，成本，运动灵活性，能否实现小半径回转，稳定度，控制简单，设计简单角度总观：三轮机构中选用两轮独立驱动机构，四轮机构中选用两轮独立驱动机构。但是四轮机构比三轮机构多用了一个随机轮，增加了平台的稳定性和伏在承受能力。所以最终选用四轮机构中的两轮独立驱动机构3.2可行性分析四轮机构其优点是驱动轮和负载能力更强，具有较高的地面适应能力和稳定性。两轮独立驱动机构是最常用的一种驱动机构。该机构利用一个高精度驱动轮和两个随机轮构成。左右两个驱动轮由两个电动机经过减速器独立驱动，随机轮置于机器人底盘的前方位置。机器人的行进方向由两轮驱动机构的速度差值决定，通过对两个电机施加不同的速度可实现任意方向的驱动，因此可以实现全向移动。这种结构的特点是运动灵活，机构组成简单；当两轮转速大小相等方向相反时，可以实现机器人本体的灵半径回转。4．预期设计成果依照设计任务书要求，设计完成时将产生如下成果：10  1.设计底盘全向移动驱动轮传动机构，并绘制零件图与装配图；2.设计底盘辅助轮机构，并绘制零件图与装配图；3.设计底盘全向运动整体机构，并绘制零件图与装配图；4.对底盘做运动仿真分析，并对主要受力部件进行有限元分析；5.撰写毕业设计说明书；基本要求：结构布局合理、可行，传动顺畅、高效。能承载200Kg重量，能实现全向运动。5．设计工作进度计划本毕业设计的阶段划分与进度安排如下：第7学期第7周—第12周收集资料，撰写开题报告、文献综述、外文翻译。第13周—第13周修改、打印、上交开题报告、文献综述、外文翻译。第14周—第15周设计全向移动机器人底盘驱动轮传动机构。第16周—第16周前期检查。第17周—第18周设计全向移动底盘驱动轮传动机构，并绘制与装配图。第8学期第1周—第1周设计底盘辅助轮机构，并绘制零件图与装配图。第2周—第3周设计全向移动底盘整体机构，并绘制零件图与装配图。第4周—第5周对底盘做运动仿真，并对主要受力部件进行有限元分析。第6周—第6周撰写毕业设计说明书。中期检查。第7周—第7周撰写毕业设计说明书。第8周—第8周审查。第9周—第9周准备答辩材料，答辩。10 移动机器人设计1.国内外研究现状1.1国外研究现状(1)室外几种典型应用移动机器人美国国家科学委员会曾预言:“20世纪的核心武器是坦克,21世纪的核心武器是无人作战系统,其中2000年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队,并走向战场”。为此,从80年代开始,美国国防高级研究计划局(DARPA)专门立项,制定了地面天人作战平台的战略计划。从此,在全世界掀开了全面研究室外移动机器人的序幕,如DARPA的“战略计算机”计划中的自主地面车辆(ALV)计划(1983—1990),能源部制订的为期10年的机器人和智能系统计划(RIPS)(1986—1995),以及后来的空间机器人计划;日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划;欧洲尤里卡中的机器人计划等。初期的研究,主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理,并建立实验系统进行验证。虽然由于80年代对机器人的智能行为期望过高,导致室外机器人的研究未达到预期的效果,但却带动了相关技术的发展,为探讨人类研制智能机器人的途径积累了经验,同时,也推动了其它国家对移动机器人的研究与开发。进入90年代,随着技术的进步,移动机器人开始在更现实的基础上,开拓各个应用领域,向实用化进军。由美国NASA资助研制的“丹蒂II”八足行走机器人,是一个能提供对高移动性机器人运动的了解和远程机器人探险的行走机器人。它与其他机器人,NavLab,不同之处是它于1994年在斯珀火山的火山口中进行了成功的演示,虽然在返回时,在一陡峭的、泥泞的路上,失去了稳定性,倒向了一边,但作为指定的探险任务早己完成。其它机器人在整个运动过程中,都需要人参与或支持。丹蒂计划的主要目标是为实现在充满碎片的月球或其它星球的表面进行探索而提供一种机器人解决方案。美国NASA研制的火星探测机器人索杰那于1997年登上火星,这一事件向全世界进行了报道。为了在火星上进行长距离探险,又开始了新一代样机的研制,命名为Rocky7,并在Lavic湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的实验。德国研制了一种轮椅机器人,并在乌尔姆市中心车站的客流高峰期的环境和199818 年汉诺威工业商品博览会的展览大厅环境中进行了实地现场表演。该轮椅机器人在公共场所拥挤的、有大量乘客的环境中,进行了超过36个小时的考验,所表现出的性能是其它现存的轮椅机器人或移动机器人所不可比的。这种轮椅机器人是在一个商业轮椅的基础上实现的。国外还研制了一种独轮机器人,它与具有静态稳定性的多轮移动机器人相比,具有很好的动态稳定性,对姿态干扰的不敏感性,高可操作性,低的滚动阻力,跌倒的恢复能力和水陆两用性。这是运动性的一种新概念。(2)高完整性机器人没有一个系统可以做到100%可靠。一个可靠机器人是指它一直正常地工作。一个高完整性机器人则时刻监视自己的行为,一旦发现异常,立即停止运转。因此,一个高完整性机器人并不一定要连续工作,但工作时,一定是正确的。(3)遥控移动机器人对机器自主性的挑战来自要求完成的任务和高度非结构化和变化的环境。在大多数室外环境中,要求机器完全自主地完成任务,目前还有一定的困难。远程操作的半自主机器人,毫无疑问,是一个发展方向。因此先进的远程操作技术是将来必需的。完全遥现是实现远程操作一个或几个移动机器人的最佳可能方案,但太贵。研制一套适于远程操作的、使用起来既自然又容易的人机交互方案是必需的。在未知和变化的环境中,头部跟踪系统有帮助,且是可行的。。(4)环境与移动机器人集成H.Ishiguro通过对以前机器人研究工作的回顾,发现过去智能机器人的工作主要集中在自主性上。因此,他提出了一个新概念:感知信息基础设施。就象人需要道路、交通信号灯等一样,机器人为了在一个动态变化的环境中行动,也同样需要基础设施。作者将一个用于导航移动机器人的分布式视觉系统作为例子,进行了解释和说明。实验在一个缩小了1/12的城镇模型中进行,内有阴影,树的结构,草地和房屋,足够代表室外环境的真实情况,并安装了用于机器人导航用的16个摄像机智能体,实现了移动机器人与环境的融合。(5)生态机器人学(生物机器人学)生态机器入学就是把生态学的原理应用到移动机器人设计中去的实践。目前所用到的原理,现简述如下:◆由于机器人和环境的不可分离性,因此应将其作为一个整体来看待。◆机器人的行为是由这个系统的动力学创现出来的。◆基于感知和行为的直接关系,为了达到系统的一个期望状态,机器人的任务就是将已有的信息映射到受其管理的控制参数上。◆环境提供足够的信息以使产生自适应行为成为可能。◆因为机器人在环境中,因此环境不必在机器人之中。也就是说,无需一个中心模型,但要留出空间用于具体任务记忆和学习。(6)多机器人系统18 美国DARPA的战术移动机器人计划,是一个4年研究计划,于1998年开始。分两阶段进行:技术开发和系统设计。技术开发包括三个方面:机器感知、半自主操作和机器人运动。目的是研究和开发由许多小的、低价的、半自主的移动机器人组成的机器人团队的协调与控制技术并将其应用于战略重要情况。如正在发生军事冲突的市区的侦察任务,在这种情况下,市区中人口稠密,建筑物多,涉及的人员分布在其里里外外、上上下下,从而使作战部队处于危险和不可预测的境地。因此,本项目的一个长期目标,就是在发生战斗的条件下,使用机器人团队,在现场的内外,为部队提供支持。附带的另一个长期目标是建立和发展一个自制的工业标准基础,以迎接将来国防对军用机器人的需求。美国的MDARS项目是在著名的保安机器人RO2BART的基础上建立的一个多移动机器人平台,用来在指定地点执行随机巡逻任务。第一期任务是用于国防部仓库和储蓄场自动化闯入探测和库存量的查定。关于第一期任务,在经历了实验室到模拟实验场地之后,已经在一个作战用的真实仓库环境内,进行了成功的演示。第二期任务主要强调在国防部的室外仓储地的应用。美国的FETCH计划是在BUGS计划的基础上,研究使用一群小的、坚固的自主移动机器人去清除地表上的未爆炸的M42炮弹。首先建立一个实验床,由四个机器人和一个陪同的操作员控制单元组成,研究如何确定任务要求和一个有效的机器人解决方案的参数。在这些参数中,要考虑自主与半自主机器人控制的比较,用于定弹药位置的随机与直接搜索策略的比较,整个场地与有限移动驱动系统的比较。决定性的因子来自于任务的进一步细化和实际的性能。整个计划的最终目标是用一到两个得到基本训练的爆炸物处理专家,监控多达50个机器人,在一个足球场大小的现场上,并行地工作,清除军用品。任务完成的标志是,在有限的时间内,搜集尽可能多的手榴弹。对机器人的要求:一是小且轻,以便搬运到现场,能在铺满自然障碍物和冲突后的残骸的现场中导航,能在现场的边界上停留,提高操作速度;二是成本不高,以便意外损坏是可以容忍,装有适应的和可重用的部件。机器人正在从工厂的结构化环境进入人们每天的生活环境———医院、办公室、家庭、建筑工地和其它杂乱及不可控环境。要求机器人不仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务。这就需要机器人具有下述能力:移动和操作集成于一体的能力,在多机器人之间的协作能力,与人的交互能力和无碰路径的实时修改能力。Khatib等讨论了这个问题,并给出了有关的模型、策略和算法的开发,并在斯坦福大学的两个完整性移动平台上进行了演示。自从1996年成功地举行了第一次世界机器人足球赛以来,现在,一年一度的世界机器人足球赛已经吸引了越来越多的团体参加,极大地推进了多移动机器人技术的研究,成为研究和验证人工智能成果的实验床。关于多移动机器人的一些新的提法,如认知机器人学、生态机器人学、协作机器人学、社会机器人学以及广义社会学等。18 1.2国内研究现状国内在移动机器人的研究起步较晚,大多数研究尚处于某个单项研究阶段,主要的研究工作：(1)清华大学智能移动机器人于1994年通过鉴定。涉及到五个方面的关键技术:基于地图的全局路径规划技术研究(准结构道路网环境下的全局路径规划、具有障碍物越野环境下的全局路径规划、自然地形环境下的全局路径规划);基于传感器信息的局部路径规划技术研究(基于多种传感器信息的“感知一动作”行为、基于环境势场法的“感知一动作”行为、基于模糊控制的局部路径规划与导航控制);路径规划的仿真技术研究(基于地图的全局路径规划系统的仿真模拟、室外移动机器人规划系统的仿真模拟、室内移动机器人局部路径规划系统的仿真模拟);传感技术、信息融合技术研究(差分全球卫星定位系统、磁罗盘和光码盘定位系统、超声测距系统、视觉处理技术、信息融合技术);智能移动机器人的设计和实现(智能移动机器人THMR—III的体系结构、高效快速的数据传输技术、自动驾驶系统)。(2)香港城市大学智能设计、自动化及制造研究中心的自动导航车和服务机器人。(3)中国科学院沈阳自动化研究所的AGV和防爆机器人。(4)中国科学院自动化所自行设计、制造的全方位移动式机器人视觉导航系统。(5)哈尔滨工业大学于1996年研制成功的导游机器人等。2.移动机器人发展史1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。1954年18 美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统。1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1973年世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T3。1978年美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。1984年18 英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。2006年6月，微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。3.工业智能机器人技术工业机器人可用于承担常规的、冗长乏味的装配线工作，或执行那些对工人也许有危害的工作。例如，在第一代工业机器人中，曾有一台被用于更换核电厂的核燃料棒,从事这项工作的工人可能会暴露在有害量的放射线下。工业机器人也能够在装配线上操作——安装小型元件，例如将电子元件安装在线路板上。为此，工人可以从这种冗长乏味任务的常规操作中解放出来。通过编程的机器人还能去掉炸弹的雷管、为残疾者服务以及在我们社会的众多应用中发挥作用。目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下9个方面：1．工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。2．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。3．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。18 5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。6．虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。7．多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。8．微型和微小机器人技术（micro/miniaturerobotics）:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。　9．软机器人技术（softrobotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。4.总结与展望4.1总结机器人在我国未来20年必得到跨越式发展。理由有三：1.随着中国经济快速的发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右，人民消费水平大大提高，作为制造业主力的农民工也从早期的解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高要求。这些情况使得许多企业从劳动密集型向技术密集型转变，对产品质量提出了更高的要求。利用机器人技术无疑是发展的大方向！2.机器人技术在日美等国得到了很好的应用，给社会带来了长足发展。而随着我国机器人知识的普及，利用机器人技术提升我国工业发展水平，从制造大国向强国转变，提高人民生活质量成为了全社会的共识。3.从863计划以来，国家政府对工业机器人的研发和应用及给予了大力的支持，机器人进口量连年成倍增长。18 4.2展望1机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降。2机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。3机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。5机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。18 参考文献[1]白井良明.机器人工程[M].北京:科学出版社，2001.[2]迟建男，徐新和.移动机器人即时定位与地图创建问题研究[J].机器人，2004,26（1）：92-96.[3]蒋新松等.机器人学学论[M].辽宁：科学技术出版社,1993.[4]付京逊等.机器人学[M].北京：中国科学技术出版社，1989.[5]罗荣华，洪炳熔.移动机器人同时定位与地图创建研究进展[J].2004,26（2）：182-186.[6]于金霞.移动机器人定位的不确定性研究[D].长沙：中南大学信息科学与工程学院，2007.[7]刘方湖等.五轮铰接式月球机器人的运动学建模[J].机器人，2001,23（6）：481-485.[8]蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社，2000.[9]MurphyRR.人工智能机器人学导论[M].北京：电子工业出版社，2004.[10]马建光，贾云得.一种基于全向摄像机的移动机器人定位方法[J].北京理工大学学报，2003,23（3）：317-321.[11]魏芳，董再励等.用于移动机器人的视觉全局定位系统研究[J].机器人，2001,23（5）：400-403.[12]张毅，罗元等.移动机器人技术及其应用[M].北京：电子工业出版社，2007.[13]于金霞、王璐、蔡自兴等，位置环境中移动机器人自定位技术[M].北京：电子工业出版社，2011.[14]熊有伦.移动机器人导航控制研究的重要进展[J].控制理论与应用，2009,26（7）：819.[15]徐德，邹伟.室内移动式服务机器人的感知、定位与控制[M].北京：科学出版社，2008.[16]丹尼斯克拉克，迈克尔欧文斯.机器人设计与控制[M].北京：科学出版社，2004.[17]王志文、郭戈，移动机器人导航技术现状与展望[J].机器人，2003,25（5）：193-197.[18]王炎、周大威，移动服务机器人的展望现状及我们的研究[J].电气传动，2000，（4）：3-7.[19]CraigJJ.机器人学导论[M].北京：机械工业出版社，2006.[20]李磊、叶涛、谭明等，移动机器人技术研究现状与未来[J].机器人，2002,24（5）：475-480.[21]吕伟文.全方位轮移动机构的结构设计[J].机械与电子，2006，（12）：63-65.[22]姜山.服务机器人[J].机器人技术与应用，2004，（2）：10-14.[23]肖雄军，蔡自兴.服务机器人的发展[J].自动化博览，2004，（6）：1-5.20 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毕业设计说明书这一章讨论如何移动机器人平台,它带来一个随时间变化的函数来控制。有许多不同的类型，如61页到63页所示的机器人平台。但我们在本章将考虑只有两种机器人平台具有重要意义。第一种平台是一个轮子，像一辆汽车,在二维世界运行。它可以改变轮子的角度使汽车向前或向后移动并控制方向的变化。第二个平台是一个直升机,在三维运动中，这是一种典型的机器人直升机正变得越来越流行。平台就像一个机器人，因为他们可以很容易地被模仿和控制。4.1灵活性我们已经谈到的多样性和移动机器人的运动方式，在这个部分中我们将讨论有关机器人平台的灵活性与及它如何在空间移动。我们先来考虑一下这个简单的例子：一列火车。从一些资料上显示，火车在轨道运行，可以通过它的距离来描述它的位置。通过一个标量参数q，火车可以被完全的描述，叫做广义。集合所有可能的配置就是配置空间，用q∈C来表示。在这种情况下C⊂R。我们也说火车上有一个自由度，因为q是一个标量。这趟列车也有一个驱动器(电机),驱使它沿轨道向前或向后。火车通过电机和自由度充分的驱动,可以到达任意配置空间，就是说可以沿轨道的任何位置。另一个重要的概念,移动装置ξ∈T是一套任务空间所有可能的姿势。这项任务空间取决于应用程序或任务。如果我们的任务是沿轨道运动，那么T⊂R。如果我们只关心这个火车的位置，那么在一个平面上T⊂R2。如果我们认为是一个三维世界，那么T⊂SE(3)，它的上下移动可以改变高度的变化。不清楚这这种情况下，如果这项任务超出尺寸的空间配置空间，火车就不能达到一个任意的位置，因为火车是不得不沿着固定轨道前进的。既然这样，我们说火车沿着一个移动空间有一个映射q⊂ξ。有趣的是,许多汽车有共同的特性。它们擅长于向前移动,但不擅长于其他方向的移动。汽车、汽垫船、船舶和飞机，它们所有的特点和复杂的操纵都是为了可以向各个方向移动而设计的。这个设计方法是一个非常明智的选择，因为它针对我们最常见的运动车辆。不常见的运动如停车、两艘船的对接或更复杂的飞机着陆,这也不是不可能的,人类可以学习这个技巧。这种类型的设计优点简化非常,特别是执行机构的要求数量越少越好。下一个考虑是气垫船，它的下面有两个螺旋桨，但轴平行但不在同一直线上。提供的总向前力产生的扭矩会使气垫船转向偏移。气垫船在平面移动及其配置上完全是由三个广义坐标表示q=(x,y,θ)∈C。配置空间有三维空间，因此它有三个自由度。气垫船2 毕业设计说明书只有两个执行机构，比汽车少一个自由度，因此它是欠驱动系统。利用这个限制方式可以自由移动。在任何时候我们可以控制前进（平行于推力矢量）、加速和旋转。加速度为零的气垫船没有横向加速度,因为它不产生任何侧向推力。然而一些熟练的操纵，就像汽车能在遵循的路线上把它带到开始地方的另一侧。欠驱动系统的优点就是可以减少执行机构的数量，缺点就是是汽车无法直接移动到任何一个地方及其配置的空间，因为它必须遵循一定的路径。如果我们增加了第三个螺旋桨，那么气垫船就可以实现全向移动。气垫船的任务空间就是T⊂SE(2)，对于配置空间是等效的。一架直升飞机有四个执行机构。其大小主要是由转轴产生推力矢量控制的横向、纵向循环。第四个驱动器后面的转子提供了一个横摆力矩。直升机的配置可以描述为六个广义坐标q=(x,y,z,θr,θp,θy)∈C，那是其位置与方向在三维空间的取向角。配置空间C⊂R3×S3有六个维度,因此车辆有六个自由度。直升机是欠驱动系统,它没有旋转加速，因为直升机保持自由是不需要操作的，机尾的朝向保持稳定的均衡力，因此可以做俯仰运动。重力就像一个额外的驱动器,它提供一个向下的力，这使得直升机加速侧推力矢量水平分量的垂直分量推力由重力抵消，如果没有重力直升飞机是飞不起来的。直升机的工作空间就是T⊂SE(3)。一个固定翼飞机前进,也有4个极其有效地执行机构：前进、副翼、升降、方向。对飞机来说飞机的推力加速度在不同时刻都会对方向和控制产生不同的影响：方向舵（偏航力矩）、副翼（轧辊扭矩）、升降（旋转扭矩）。飞机的配置空间是相同的,有6个尺寸。欠驱动系统的飞机没有侧向方向的加速。直升机的工作空间就是T⊂SE(3)。在62页的深井热量探测器显示的水下机器人也有一个配置空间C⊂R3×S3，是六个维度的，但是相比之下是完全启动的。车辆的执行机构可以运用六个方面对任意一个力及力矩平衡，它可以使任意方向轴的加速。它的工作空间是T⊂SE(3)最后,我们来到了轮子———人类伟大的成就。轮子是在公元前3000年左右发明的,两个轮子的车是在公元前2000年左右发明的。今天四个轮子的交通工具是无处不在的,拥有的人数接近十亿。汽车的有效性和我们对它的熟悉让它们可以在平台上自由移动。一辆滚滑驾驶的车辆,比如一辆坦克，可以在危险中移向一边并立即停下来。这是一个机动时变控制策略的特点,是一种不完整的系统。坦克有两个执行机构，就像在每条赛道上,一辆车就是一个欠驱动系统。机动车辆参数表,我们讨论的是在表4.1。第二栏是大量的自由度的车辆或其设置的空间维度，第三栏是大量的执行机构，第四栏的是是否完全驱动的车辆。2 毕业设计说明书MobileRobotVehiclesThischapterdiscusseshowarobotplatformmoves,thatis,howitsposechangeswithtimeasafunctionofitscontrolinputs.Therearemanydifferenttypesofrobotplatformasshownonpages61–63butinthischapterwewillconsideronlytwowhichareimportantexemplars.Thefirstisawheeledvehiclelikeacarwhichoperatesina2-dimensionalworld.Itcanbepropelledforwardsorbackwardsanditsheadingdirectioncontrolledbychangingtheangleofitssteeredwheels.Thesecondplatformis2 毕业设计说明书aquadcopter,aflyingvehicle,whichisanexampleofarobotthatmovesin3-dimensionalspace.Quadcoptersarebecomingincreasingpopularasarobotplatformsincetheycanbequiteeasilymodelledandcontrolled.Howeverbeforewestarttodiscussthesetworobotplatformsitwillbehelpfultoconsidersomegeneral,butimportant,conceptsregardingmobility.4.1lMobilityWehavealreadytouchedonthediversityofmobilerobotsandtheirmodesoflocomotion.Inthissectionwewilldiscussmobilitywhichisconcernedwithhowavehiclemovesinspace.Wefirstconsiderthesimpleexampleofatrain.Thetrainmovesalongrailsanditspositionisdescribedbyitsdistancealongtherailfromsomedatum.Theconfigurationofthetraincanbecompletelydescribedbyascalarparameterqwhichiscalleditsgeneralizedcoordinate.Thesetofallpossibleconfigurationsistheconfigurationspace,orC-space,denotedbyCandq∈C.InthiscaseC⊂R.Wealsosaythatthetrainhasonedegreeoffreedomsinceqisascalar.Thetrainalsohasoneactuator(motor)thatpropelsitforwardsorbackwardsalongtherail.Withonemotorandonedegreeoffreedomthetrainisfullyactuatedandcanachieveanydesiredconfiguration,thatis,anypositionalongtherail.Anotherimportantconceptistaskspacewhichisthesetofallpossibleposesξofthevehicleandξ∈T.Thetaskspacedependsontheapplicationortask.IfourtaskwasmotionalongtherailthenT⊂R.IfwecaredonlyaboutthepositionofthetraininaplanethenT⊂R2.Ifweconsidereda3-dimensionalworldthenT⊂SE(3),anditsheightchangesasitmovesupanddownhillsanditsorientationchangesasitmovesaroundcurves.Clearlyfortheselasttwocasesthedimensionsofthetaskspaceexceedthedimensionsoftheconfigurationspaceandthetraincannotattainanarbitraryposesinceitisconstrainedtomovealongfixedrails.Inthesecaseswesaythatthetrainmovesalongamanifoldinthetaskspaceandthereisamappingfromqξ.Interestinglymanyvehiclessharecertaincharacteristicswithtrains–theyaregoodatmovingforwardbutnotsogoodatmovingsideways.Cars,hovercrafts,shipsandaircraftallexhibitthischaracteristicandrequirecomplexmanoeuvringinordertomovesideways.Neverthelessthisisaverysensibledesignapproachsinceitcaterstothemotionwemostcommonlyrequireofthevehicle.Thelesscommonmotionssuchasparkingacar,dockingashiporlandinganaircraftaremorecomplex,butnotimpossible,andhumanscanlearnthisskill.Thebenefitofthistypeofdesigncomesfrom2 毕业设计说明书simplificationandinparticularreducingthenumberofactuatorsrequired.Nextconsiderahovercraftwhichhastwopropellorswhoseaxesareparallelbutnotcollinear.Thesumoftheirthrustsprovideaforwardforceandthedifferenceinthrustsgeneratesayawingtorqueforsteering.Thehovercraftmovesoveraplanarsurfaceanditsconfigurationisentirelydescribedbythreegeneralizedcoordinatesq=(x,y,θ)∈CandinthiscaseC⊂R2×S.Theconfigurationspacehas3dimensionsandthevehiclethereforehasthreedegreesoffreedom.Thehovercrafthasonlytwoactuators,onefewerthanithasdegreesoffreedom,anditisthereforeanunder-actuatedsystem.Thisimposeslimitationsonthewayinwhichitcanmove.Atanypointintimewecancontroltheforward(paralleltothethrustvectors)accelerationandtherotationalaccelerationofthethehovercraftbutthereiszerosideways(orlateral)accelerationsinceitdoesnotgenerateanylateralthrust.Neverthelesswithsomeclevermanoeuvring,likewithacar,thehovercraftcanfollowapaththatwilltakeittoaplacetoonesideofwhereitstarted.Theadvantageofunder-actuationisthereducednumberofactuators,inthiscasetwoinsteadofthree.Thepenaltyisthatthevehiclecannotmovedirectlytoananypointinitsconfigurationspace,itmustfollowsomepath.Ifweaddedathirdpropellortothehovercraftwithitsaxisnormaltothefirsttwothenitwouldbepossibletocommandanarbitraryforward,sidewaysandrotationalacceleration.ThetaskspaceofthehovercraftisT⊂SE(2)whichisequivalent,inthiscase,totheconfigurationspace.Ahelicopterhasfouractuators.Themainrotorgeneratesathrustvectorwhosemagnitudeiscontrolledbythecollectivepitch,andthethrustvector’sdirectioniscontrolledbythelateralandlongitudinalcyclicpitch.Thefourthactuator,thetailrotor,providesayawingmoment.Thehelicopter’sconfigurationcanbedescribedbysixgeneralizedcoordinatesq=(x,y,z,θr,θp,θy)∈Cwhichisitspositionandorientationin3-dimensionalspace,withorientationexpressedinroll-pitch-yawangles.TheconfigurationspaceC⊂R3×S3hassixdimensionsandthereforethevehiclehassixdegreesoffreedom.Thehelicopterisunder-actuatedandithasnomeanstorotationallyaccelerateinthepitchandrolldirectionsbutcleverlytheseunactuateddegreesoffreedomarenotrequiredforhelicopteroperation–thehelicopternaturallymaintainsstableequilibriumvaluesforrollandpitchangle.Gravityactslikeanadditionalactuatorandprovidesaconstantdownwardforce.Thisallowsthehelicoptertoacceleratesidewaysusingthehorizontalcomponentofitsthrustvector,whiletheverticalcomponentofthrustis2 毕业设计说明书counteractedbygravity–withoutgravityahelicoptercouldnotflysideways.ThetaskspaceofthehelicopterisT⊂SE(3).Afixed-wingaircraftmovesforwardveryefficientlyandalsohasfouractuators(forwardthrust,ailerons,elevatorandrudder).Theaircraft’sthrustprovidesaccelerationintheforwarddirectionandthecontrolsurfacesexertvariousmomentsontheaircraft:rudder(yawtorque),ailerons(rolltorque),elevator(pitchtorque).Theaircraft’sconfigurationspaceisthesameasthehelicopterandhassixdimensions.Theaircraftisunder-actuatedandithasnowaytoaccelerateinthelateraldirection.ThetaskspaceoftheaircraftisT⊂SE(3).TheDEPTHXunderwaterrobotshownonpage62alsohasaconfigurationspaceC⊂R3×S3ofsixdimensions,butbycontrastisfullyactuated.Itssixactuatorscanexertanarbitraryforceandtorqueonthevehicle,allowingittoaccelerateinanydirectionoraboutanyaxis.ItstaskspaceisT⊂SE(3).Finallywecometothewheel–oneofhumanity’sgreatestachievements.Thewheelwasinventedaround3000bceandthetwowheeledcartwasinventedaround2000bce.Todayfourwheeledvehiclesareubiquitousandthetotalautomobilepopulationoftheplanetisapproachingonebillion.Theeffectivenessofcars,andourfamiliaritywiththem,makesthemanaturalchoiceforrobotplatformsthatmoveacrosstheground.Askid-steeredvehicle,suchasatank,canturnonthespotbuttomovesidewaysitwouldhavetostop,turn,proceed,stopthenturn–thisisamanoeuvreortime-varyingcontrolstrategywhichisthehallmarkofanon-holonomicsystem.Thetankhastwoactuators,oneforeachtrack,andjustlikeacarisunder-actuated.MobilityparametersforthevehiclesthatwehavediscussedaretabulatedinTable4.1.Thesecondcolumnisthenumberofdegreesoffreedomofthevehicleorthedimensionofitsconfigurationspace.Thethirdcolumnisthenumberofactuatorsandthefourthcolumnindicateswhetherornotthevehicleisfullyactuated.2 毕业设计说明书摘要随着移动机器人在现代制造业的广泛应用，对机器人的移动能力有了更高的要求。因为全向移动机器人具有平面运动的全部三个自由度，前后、左右和自转，所以理论上在机器人所处的运动平面上它可以向任何方向运动，并且它的机动性要优于非全向移动机器人。本文的主要设计内容是全向移动机器人底盘的结构设计，达到能承载200重量，并能实现全向运动的全向移动。论文主要介绍全向移动机器人传动机构的设计，并通过UG、SolidWorks等软件零件的三维建模和运动仿真在理论上证明设计的可行性。关键词：移动机器人；传动机构；全向移动底盘2 毕业设计说明书AbstractWiththewideuseofmobilerobotinthemodernmanufacturing,thereisahighrequesttotherobot’smobility.Becauseomni-directionalmobilerobothasthreefreedomofflatmotion,front,back,right,leftandrotation,itcanmoveatanyspeedanddirectioninthesportplane,andithasanadvantageofmobilityoverthenon-omni-directionalmobilerobot.Themaincontentofthispaperisthedesignofomni-directionalmobilerobot’schassiswhichcancarryup200Kgweight,andtherobotchassiscanletOmni-directioncometrue.Themechqnicaldrivingsystemwasdesignedinthispaper.UGandSolidWorksisusedtoprovethefeasibilityofthedesign.Keywords:mobilerobot;omni-directionalwheels;omni-directionalmobilechassis2 毕业设计说明书目录摘要ІAbstractІІ第1章绪论11.1移动机器人的设计背景和意义11.2设计的内容和思路2第2章机器人全向移动底盘总体设计方案22.1功能要求22.2指标要求22.3总体方案设计3第3章电动机的选择43.1驱动系统的选择43.2驱动电机型号的选择4第4章传动机构的设计64.1圆柱齿轮的设计64.2锥齿轮的设计104.3蜗轮蜗杆的设计164.4轴的设计21第5章其它零件的选取335.1联轴器的选取335.2轴承的选取335.3键的选取33第6章UG运动仿真336.1UG运动仿真简介336.2基于UG的运动仿真34第7章SolidWorks有限元分析347.1有限元分析简介347.2基于SolidWorks的有限元分析35参考文献39致谢412 毕业设计说明书第1章绪论1.1移动机器人的设计背景和意义机器人的应用越来越广泛，几乎渗透所有领域。进入九十年代以来，人们广泛开展了对服务机器人的研制和开发。各国尤其是西方发达国家正致力于研究、开发和广泛应用服务机器人。目前，在美国、日本等发达国家，机器人已应用于商场导购、物品移送、家居服务、展厅保安和大面积清扫等多个服务领域。随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，将势必会在各个领域广泛、大量地应用服务机器人。与普通工业机器人相比，服务机器人具有更大更灵活的工作空间，因此其往往是移动机器人。移动机器人狭义上指的是地面可移动机器人，是继操作手和步行机之后机器人技术的一个新的研究目标，也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究方向。移动机器人目前主要包括军事和民用服务两大应用领域。在民用服务领域，美国和日本处于遥遥领先的地位，机器人被广泛应用于车站清扫、大面积割草、商场导游导购、导盲和保安巡逻等各个方面。在我国的移动服务机器人的研究和应用还处于起步阶段，上海大学、哈尔滨工业大学曾先后研制成功导购机器人、导游机器人和清扫机器人。随着我国经济建设的不断开展和人民生活水平的提高，广泛应用服务机器人必将成为趋势。上述移动服务机器人的应用场合决定了要求具有能在狭窄、拥挤的场合灵活快捷地自由运动的性能，这也成为了机器人研究和设计的难点问题。能在工作环境内移动和执行功能是移动服务机器人的两大特点。因此，移动机构是组成移动机器人的重要部分，它是保证机器人实现功能要求的关键，其设计的成功与否将直接影响机器人系统的性能。目前，移动机构开发的种类已相当繁多，仅就平面移动而言，移动机构就有车轮式、履带式、腿足式等形式。各种移动机构可谓各有千秋，适应了各种工作环境的不同要求。但车轮式移动机构显得尤其突出，与步行式移动机构相比，它的优点很多:能高速稳定地移动、能源利用率高，机构简单、控制方便、能借鉴至今已很成熟的汽车技术和经验等等，它的缺点是移动场所限于平面。2 毕业设计说明书但是，目前机器人工作的场所几乎都是人工建造的平地，并且即使有台阶，只要以车轮式移动机构为基础再附加几个自由度便不难解决。因而，轮式移动机构在机器人技术中得到广泛应用，目前已成为移动机器人运动机构的最主要形式。本课题将对全向移动机器人底盘设计进行分析和研究。1.2设计的内容和思路本课题的主要设计内容是设计出一个能够实现机器人全向移动的底盘，要求底盘结构布局合理、可行，传动顺畅、高效，能够载重200Kg，外形尺寸为长×宽×高600mm´560mm´180mm，能够实现全向移动，最大行驶速度为。1.3解决的主要问题(1)移动服务机器人的应用场合决定了要求具有能在狭窄、拥挤的场合灵活快捷地自由运动的性能，在设计过程中要兼顾到机器人底盘的功能特点和运动性能，使得移动机器人底盘运动灵活，便于控制，内部结构安排合理，整体设计紧凑牢靠，便于拆卸，这也成为了机器人研究和设计的难点问题。(2)利用三维建模软件对全向移动机器人底盘的主要受力零件进行有限元分析，校核零件的强度和位移形变，使得其在工作中满足强度的要求。第2章机器人全向移动底盘总体设计方案2.1功能要求结构布局合理、可行，传动顺畅、高效。能承载200重量，能实现全向运动。预计底盘以的速度移动。2.2指标要求表2.1全向移动机器人底盘设计指标要求总体结构轮式结构结构指标自重50载重200尺寸机动指标转速2 毕业设计说明书转向能力全向移动2.3总体方案设计根据功能要求和指标要求设计传动装置运动，传动路线为：电机——联轴器——减速装置——轮子。该机器人底盘的结构包括电动机、联轴器、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、圆柱直齿轮传动装置、锥齿轮传动装置、滚动轴承以及其他标准件等。图2.1全向移动底盘总体布局图2 毕业设计说明书图2.2全向移动机器人底盘的三维示意图第3章电动机的选择3.1驱动系统的选择按已知的工作要求和条件，此电机属于小功率、载荷变化不大的工作电机，选用直流伺服电动机。直流伺服电动机具有结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点，能够满足设计任务中要求的设计条件及环境。3.2驱动电机型号的选择预计轮子摩擦因数为0.2，底盘自重为50Kg，载重200Kg。选用市面上常见的轮子型号，D=66.7mm，F=490N，假设底盘移动速度为0.2m/s其中是蜗轮蜗杆传动效率，是圆锥直齿轮传动效率，是圆柱直齿轮传动效率，是圆柱滚子轴承传动效率，是联轴器传动效率。（i属于7-40，这里取20）2 毕业设计说明书圆锥直齿轮呈90°的时候传动效率最高，可以达到0.88-0.90，这里取。（齿轮精度为7级）（圆柱滚子轴承）（弹性联轴器）通过比较，选用博山电机厂生产的S661DT1电磁式直流伺服电动机。参数：u=24V，有效功率250w，转速2400r/min－3000r/min,额定转矩1000.27。尺寸：总长，外径，轴径，质量。假设圆柱直齿轮和圆锥直齿轮都为等比传动，蜗轮蜗杆的传动比为i=20。所以把伺服电机的转速调成1140r/min。计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 （2）各轴输入功率各轴的输出功率：  2 毕业设计说明书（3）各轴输入转矩输出转矩：表2.1运动和动力参数结果轴名功率P（W）转矩T（N.m）转速r/min输入输出输入输出电动机轴147.41.2311401轴118.1105.720.019.6572轴103.0101.017.417.1573轴98.096.016.616.357第4章传动机构的设计4.1圆柱齿轮的设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)考虑功率及现场安装的限制，故齿轮都选用硬齿面渐开线直齿轮。2)选择7级精度（GB/T10095－88）。3）选择材料。由[1]表10-1选择齿轮选用45钢调质,硬度为162～207HBS。4)选择齿数Z1=Z2=24。2 毕业设计说明书2.按齿面接触疲劳强度设计由[1]公式（10-9a）进行试算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选由[1]图10-30，选取区域系数2）由[1]公式10-13计算应力值环数(齿数比为1,即)3）查[1]图10-19得：4）齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,查参考文献[1]公式10-12得:许用接触应力5）查[1]表10-6得：由[1]表10-7得:（2）计算1）小齿轮的分度圆直径d2 毕业设计说明书2）计算圆周速度3)计算齿宽b4)计算齿宽与高之比齿高5)计算载荷系数K使用系数根据,7级精度,查参考文献[1]图10-8得动载系数查[1]由表10-4得：查[1]由表10-13得:查[1]由表10-3得:故载荷系数:6)按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径7)计算模数2 毕业设计说明书3.齿根弯曲疲劳强度设计查参考文献[1]公式（10-5）得：⑴确定公式内各计算数值1)查[1]由图10-20c查的齿轮弯曲疲劳强度极限2)查[1]由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，查参考文献[1]由公式（10-12）得4）计算载荷系数K5）查取齿形系数查[1]由表10-5查得YFa1=YFa2=2.656）查取应力校正系数查[1]由表10-5查得YSa1=YSa2=1.587）计算齿轮的并加以比较两齿轮的数值一样大⑵设计计算2 毕业设计说明书对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数.于是由:取，那么。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度取，。4.2锥齿轮的设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)考虑功率及现场安装的限制，故齿轮都选用硬齿面渐开线锥齿轮。2)选择7级精度（GB/T10095－88）。3）选择材料。由[1]表10-1选择齿轮选用20Cr2Ni4（渗碳后淬火）,硬度为350HBS。4)选择齿数Z1=Z2=24。2.按齿面接触疲劳强度设计由[1]公式10-26得：2 毕业设计说明书(1)确定公式内的各计算值1）试选载荷系数初定螺旋角2）齿轮传递的转矩3）取齿宽系数=0.354）查[1]图10-21齿面硬度得齿轮的接触疲劳强度极限5）查[1]表10-6选取弹性影响系数6）查[1]公式10-13计算应力值环数7）查[1]图10-19得：8）齿轮的接触疲劳强度极限：取失效概率为1%,安全系数S=1,应用参考文献[1]公式（10-12）得:（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）查参考文献[1]公式10-26得：2 毕业设计说明书2）计算圆周速度3）计算齿宽b及模数4）确定螺旋角和中心距取，5）齿高6）计算载荷系数K查[1]由表10-2查得：使用系数使用系数=1；根据v=0.139m/s、7级精度，由参考文献[1]图10—8查得：动载系数；由参考文献[1]表10—3查得：齿间载荷分配系数；由参考文献[1]表10—3取轴承系数，齿向载荷分布系数=所以：7）按实际载荷系数校正所算得分度圆直径8）计算模数：2 毕业设计说明书3.按齿根弯曲疲劳强度设计m（1）确定计算参数1）计算载荷2）查取齿数系数及校正系数查[1]由表10—5得：，；，。3）由[1]图10—20c按齿面硬度查得齿轮的弯曲疲劳极限。4）查[1]图10—18查得弯曲疲劳寿命系数5）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4。6）计算大小齿轮的并加以比较，，两齿轮的数值一样大。（2）计算（按大齿轮）查[1]公式10-24得：对比计算结果，由齿面接触疲劳计算的模m2 毕业设计说明书大于由齿根弯曲疲劳强度的模数，又有齿轮模数m的大小要有弯曲强度觉定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。所以可取弯曲强度算得的模数1.91mm并就近圆整为标准值Mn=2mm（GB/T12368—1990），而按接触强度算得分度圆直径重新修正齿轮齿数，,取整，则。4.计算锥齿轮的基本几何尺寸（1）分度圆锥角：（2）分度圆直径：（3）齿顶高（4）齿根高（5）齿顶圆直径：（6）齿根圆直径：（7）锥距2 毕业设计说明书（8）齿宽，（取整）b=13mm。则：圆整后齿宽，齿宽。（9）当量齿数（10）分度圆齿厚5.修正计算结果：1）查[1]表10—5查得：=2.65，=1.58；=2.65，=1.58。2），再根据7级精度按参考文献[1]由图10-8计算载荷系数K，查[1]由表10-2查得：使用系数使用系数；根据v=0.149m/s、7级精度，查[1]由图10-8查得：动载系数；由参考文献[1]表10-3查得：齿间载荷分配系数=；由[1]表10-3取轴承系数，齿向载荷分布系数=3)所以：4)校核分度圆直径查[1]由表10-26得：2 毕业设计说明书5)计算两齿轮的并加以比较，，两齿轮的数值一样大。6)实际，，均大于计算的要求值，故齿轮的强度足够。表4.1锥齿轮传动尺寸名称计算公式计算值法面模数2mm锥角齿数2525传动比1分度圆直径50mm50mm齿顶圆直径52.83mm52.83mm齿根圆直径47.17mm47.17mm锥距35.35mm齿宽20mm15mm分度圆齿厚3.14mm2 毕业设计说明书4.3蜗轮蜗杆的设计1.选择蜗杆的传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开式蜗杆(ZI)2.选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC，蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。查[1]式（11-12），传动中心距⑴确定作用在蜗轮上的转矩T2:⑵确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数KB=1，查[1]表11-5，选取使用系数KA=1；由于转速不高，冲不大，可取载荷KV=1.05。⑶确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗轮相配，故⑷确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值，从[1]图11-18得。⑸确定许用接触应力2 毕业设计说明书根据蜗轮材料为铸锡磷青铜蜗轮，金属模铸造，蜗杆螺旋面齿面硬度>45HRC，查[1]表11-7查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数:寿命系数:⑹计算中心距:取中心距a=50,i=20，故从[1]表11-2中取模数m=1.6mm，蜗杆分度圆直径d1=20mm。这时，，查[1]图11-18中可查得接触系数，因为,因此以上计算结果可用。4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸⑴蜗杆轴向齿距:直径系数:分度圆直径：齿顶圆直径:齿根圆直径:分度圆导程角:2 毕业设计说明书轴向齿:宽度:齿宽:取b1=20mm⑵蜗轮蜗轮齿数，变为系数；验算传动比，这时传动比误差为，是允许的。分度圆直径：喉圆直径：齿根圆直径：咽喉母圆半径：宽度：；故取B=20mm顶圆直径：；故取；5、校核齿根弯曲疲劳强度2 毕业设计说明书当量齿数:根据，，查[1]图11-19中可查得齿形系数。螺旋角系数:许用弯曲应力查[1]表11-8中查得由ZCuSn10P1制造蜗轮基本许用弯曲应力。寿命系数,弯曲强度是满足的。6、验算效率 已知；；与相对滑速度有关。查[1]表11-18中用插值法查得，，代入式中得=0.876，大于原估计值，即，因此不用重算。2 毕业设计说明书7、精度等级公差和表面粗糙度确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从(GB/T10089-1988)圆柱蜗杆，蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f(GB/T10089-1988)，各加工表面粗糙度Ra值表4.2所示：表4.2各加工表面粗糙度Ra值加工表面精度789蜗杆涡轮0.8~1.61.6~3.23.2~6.3齿顶圆3.2~12.5轴孔1.6~3.2与轴肩相配端面3.2~6.3其他加工表面6.3~12.58、热平衡计算(1)估算散热面积A(2)验算油的工作温度室温：通常取。传热系数：。油温未超过限度。9、润滑方式根据，并结合实际，不需要采用润滑油。4.4轴的设计4.4.1蜗杆轴的设计2 毕业设计说明书1.输出的功率转速和转矩2.求作用在齿轮上的力因已知低速级齿轮的分度圆直径为，圆周力，径向力，轴向力的方向如[1]图15-24。3.初步确定轴的最小直径按[1]公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据[1]表15-3，取A0=103,于是得输出轴的最小直径显然是安装连轴器处轴的直径Ⅰ-Ⅱ为了使所选的轴直径Ⅰ-Ⅱ与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查[2]选用选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N.mm。半联轴器的孔径Ⅰ，故取Ⅰ-Ⅱ=14mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4.轴的结构设计2 毕业设计说明书（1）拟定轴上零件的装配方案（2）根据轴向定径的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联轴器的轴向定径要求，I-Ⅱ轴段左端需制出一轴肩，由于是蜗杆轴，右端总长为100mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=15mm。2)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据Ⅰ-Ⅱ=14mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30202，其尺寸为。故Ⅲ-Ⅳ=15mm。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由[1]表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为10mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选择用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸，查[1]表15-2，取轴端倒角。5.求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算筒图，在确定轴承的支点位置的，作为筒支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩，然后按下式计算总弯矩并做出M现将计算出的截面处的相关值求得如下2 毕业设计说明书表4.3低速轴设计受力参数载荷水平面H垂直面V支反力，，弯矩M总弯矩,扭矩T6.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据[1]公式15-5及上列的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理，由[1]表15-1查得，因此，故安全。4.4.2轴1的设计1.输出的功率转速和转矩2 毕业设计说明书2.求作用在齿轮上的力因已知低速级齿轮的分度圆直径为圆周力，径向力，轴向力的方向如参考文献[1]图15-24。3.初步确定轴的最小直径按[1]公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据参考文献[1]表15-3，取A0=103，于是得4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30202，其尺寸为2 毕业设计说明书。故。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由参考文献[1]表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为10mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选择用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸，参考表15-2，取轴端倒角。5.求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算筒图，如下图，在确定轴承的支点位置的，作为筒支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩，然后按下式计算总弯矩并做出M。现将计算出的截面处的相关值求得如下2 毕业设计说明书表4.4低速轴设计受力参数载荷水平面H垂直面V支反力，，弯矩M总弯矩,扭矩T5.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据[1]式15-5及上列的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理，由[1]表15-1查得，因此，故安全。4.4.3轴2的设计1.输出的功率转速和转矩2.求作用在齿轮上的力因已知低速级齿轮的分度圆直径为2 毕业设计说明书圆周力，径向力，轴向力的方向如参考文献[1]图15-24。3.初步确定轴的最小直径按[1]公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据参考文献[1]表15-3，取A0=103，于是得4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力的作用，故选用与蜗杆轴一样的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30202，其尺寸为。故。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由[1]表6-1查得平键截面2 毕业设计说明书，键槽用键槽铣刀加工，长为10mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选择用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差（4）确定轴上圆角和倒角尺寸，查[1]表15-2，取轴端倒角。5.求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算筒图，如下图，在确定轴承的支点位置的，作为筒支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩，然后按下式计算总弯矩并做出M。现将计算出的截面处的相关值求得如下表7.2低速轴设计受力参数载荷水平面H垂直面V支反力，，弯矩M2 毕业设计说明书总弯矩,扭矩T6.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据式15-5及上列的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45钢，调质处理，由[1]表15-1查得，因此，故安全。4.4.4轴3的设计1.输出的功率转速和转矩2.求作用在齿轮上的力因已知低速级齿轮的分度圆直径为圆周力，径向力，轴向力的方向如[1]图15-24。2 毕业设计说明书3.初步确定轴的最小直径查[1]公式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据[1]表15-3，取A0=103，于是得4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力的作用，故选用与蜗杆轴一样的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30202，其尺寸为。故。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由[1]表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为10mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选择用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸，参考文献[1]表15-2，取轴端倒角。5.求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算筒图，如下图，在确定轴承的支点位置的，作为筒支梁的轴的支撑跨距2 毕业设计说明书。根据轴的计算，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩，然后按下式计算总弯矩并做出M。现将计算出的截面处的相关值求得如下表4.5低速轴设计受力参数载荷水平面H垂直面V支反力，，弯矩M总弯矩,扭矩T6.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据[1]式15-5及上列的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力2 毕业设计说明书已选定轴的材料为45钢，调质处理，由[1]表15-1查得，因此，故安全。第5章其它零件的选取5.1联轴器的选取输出轴的最小直径显然是安装连轴器处轴的直径Ⅰ-Ⅱ为了使所选的轴直径Ⅰ-Ⅱ与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号，联轴器的计算轴最大转矩按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查[1]选用选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N.mm。半联轴器的孔径Ⅰ，故取Ⅰ-Ⅱ=14mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度5.2轴承的选取初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30202，其尺寸为。5.3键的选取半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由[1]表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为10mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选择用平键，半联轴器与轴的配合为2 毕业设计说明书，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差。第6章UG运动仿真6.1UG运动仿真简介UG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。本章主要介绍UG模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG的功能建立一个三维实体模型，利用UG的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。6.2基于UG的运动仿真运动仿真功能的实现步骤为：(1)选择运动仿真的环境：在本文中选择了动态分析；(2)创建连杆：选择UG仿真模型中零件，将蜗轮蜗杆、锥齿轮和直齿轮设为连杆。而一些固定机架则可设置为固定连杆。(3)创建运动副：在本文中只选用了一种运动副形式。将模型中的蜗杆、蜗轮、轴、直齿轮、锥齿轮、轮子的配合以及整个顶盘转动均设置为旋转副。其中对顶盘中的零件（轴、轴轮、轴上零件及圆锥齿轮）设置了第二连杆（顶盘的外框架），使之各自转动的同时，还随着顶盘的外框架一起转动。(4)给予驱动力：本文中给予了一个恒定驱动，即恒定的速度和加速度。双击已创建的运动副，点击驾驶员选项，选择恒定驱动，设置速度。2 毕业设计说明书(5)创建解算方案：当连杆、运动副、驱动力均设置完成后，就可创建解算方案，设置运动分析的时间与步数。(6)通过求解，就可看到模型的仿真运动过程，并可到处动画。第7章SolidWork有限元分析7.1有限元分析简介有限元分析（FEA，FiniteElementAnalysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。7.2基于SolidWorks的有限元分析有限元分析功能实现的一般步骤为：（1）建立几何模型；（2）定义材料属性；（3）定义边界条件(约束和载荷)；（4）划分网格；（5）求解；（6）查看和评估结果；2 毕业设计说明书图7.1蜗杆轴的有限元分析按设计要求，选用材料为45钢，蜗杆轴受到的的应力为1.23MPa。如图7.1所示，由应力图可知，最大应力为27.7Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。图7.2轴1的有限元分析按设计要求，选用材料为45钢，蜗杆轴受到的的应力为19.6MPa。如图7.2所示，由应力图可知，最大应力为572.8Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。2 毕业设计说明书图7.3轴2的有限元分析按设计要求，选用材料为45钢，蜗杆轴受到的的应力为17.1MPa。如图7.3所示，由应力图可知，最大应力为222.5Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。图7.4轴3的有限元分析按设计要求，选用材料为45钢，蜗杆轴受到的的应力为16.3MPa。如图7.4所示，由应力图可知，最大应力229.2Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。2 毕业设计说明书图7.5圆柱直齿轮的有限元分析按设计要求，选用材料为45钢，蜗杆轴受到的的应力为255.5MPa。如图7.5所示，由应力图可知，最大应力为1926.9Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。图7.6直齿锥齿轮的有限元分析按设计要求，选用材料为20Cr2Ni4，蜗杆轴受到的的应力为1080MPa。如图7.6所示，由应力图可知，最大应力为4110.6Mpa，屈服力为220.6Mpa，强度设计符合要求。2 毕业设计说明书图7.7涡轮的有限元分析按设计要求，选用材料为ZCuSn10P1，蜗杆轴受到的的应力为17.4MPa。如图7.7所示，由应力图可知，最大应力为209.3Mpa，屈服力为220.6Mpa，静强度设计符合要求。2 毕业设计说明书参考文献[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2010.[2]朱家诚.机械设计课程设计[M].合肥:合肥工业大学出版社，2009.[3]成大先等.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，2005.[4]付京逊等.机器人学[M].北京：中国科学技术出版社，1989.[5]黄大绪等.使用微电机手册[M].辽宁：辽宁科学技术出版社,2000.[6]白井良明.机器人工程[M].北京:科学出版社，2001.[7]蒋新松等.机器人学学论[M].辽宁：科学技术出版社,1993.[8]蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社，2000.[9]MurphyRR.人工智能机器人学导论[M].北京：电子工业出版社，2004.[10]马建光，贾云得.一种基于全向摄像机的移动机器人定位方法[J].北京理工大学学报，2003,23（3）：317-321.[11]魏芳，董再励等.用于移动机器人的视觉全局定位系统研究[J].机器人，2001,23（5）：400-403.[12]张毅，罗元等.移动机器人技术及其应用[M].北京：电子工业出版社，2007.[13]于金霞、王璐、蔡自兴等.位置环境中移动机器人自定位技术[M].北京：电子工业出版社，2011.[14]熊有伦.移动机器人导航控制研究的重要进展[J].控制理论与应用，2009,26（7）：819.[15]徐德，邹伟.室内移动式服务机器人的感知、定位与控制[M].北京：科学出版社，2008.[16]丹尼斯克拉克，迈克尔欧文斯.机器人设计与控制[M].北京：科学出版社，2004.[17]王志文、郭戈.移动机器人导航技术现状与展望[J].机器人，2003,25（5）：193-197.[18]王炎、周大威.移动服务机器人的展望现状及我们的研究[J].电气传动，2000，（4）：3-7.[19]CraigJJ.机器人学导论[M].北京：机械工业出版社，2006.2 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致谢在此我要感谢老师对我的悉心指导，感谢所有给与我帮助的老师们。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，虽然经历了不少艰辛，但收获很多。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。毕业设计能够顺利的完成与指导老师的指导是分不开的。遇到的问题和自己不能设计的步骤，都是在指导老师的指导下得到满意的答案，从而加快了自己设计的进度和设计的正确性、严谨性。对学校要求的设计格式，刘鹏玉老师也反复的检查每一个格式和布局的美观，这样我才能设计出符合标准的设计。时间就这样在自己认真设计的过程中慢慢的过去了，一个学期的时间过的有效而且充实。到最后看到自己设计的题目完成后心情是非常喜悦的。因为这凝结了自己辛苦的劳动和指导老师的悉心指导，所以说这次完成的设计收获甚多。最后在感谢老师的同时，也要对在百忙中认真评阅我设计的学院领导表示感谢，你们丰富的专业知识能给我们提出很多可行的方案。再次由衷的表示谢意！ 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 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（在所选等级前的□内画“√”）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 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经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注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：□公开□保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日 独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名:二〇一〇年九月二十日 致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。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 独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:年月日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名:年月日 基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。毕业论文的基本教学要求是：1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。撰写意义： 1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。 论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。 按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的总结性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际问题的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或理论 问题进行科学研究探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。 致谢这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。'