排爆机器人毕业设计开题报告.doc

PAGE 南 京 理 工 大 学 毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名： 叶楠 学 号： 0501500449 专 业： 机械工程及自动化 设计(论文)题目： 排爆机器人 ——机械手设计 指 导 教 师: 冯虎田 2009 年 03 月 25 日  开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 一．排爆机器人现状 目前排爆机器人大都通过无线电缆或遥控进行远距离控制，机器人车上装有一台摄像机用来对爆炸物及周围情况进行观察，同时配有一个多自由度的机械手，用它的手爪抓起爆炸物放入防爆罐中，并把防爆物运走进行处理；车上还可将机械手换装成猎枪，用于击毁爆炸物的定时装置或引爆装置，或者进入歹徒控制的场所与其作战,大体上此类机器人体积都比较小，运动灵活，便于在各种环境下工作[1]。比较具有代表意义的有由ABP公司生产的“独眼龙”， Vanguard公司的MK II多功能小型排爆机器人[2]。 排爆机器人在火场侦查，反恐反爆，军事事业，核设施的检查与维修等多种情况下都起了很大的作用，就连在2008年我国的奥运会上就有这些机器人的身影，如文献[3]中提到的我国IPAPTOR排爆机器人，其外形紧凑、坚固可靠，可在会场过道、飞机机舱中自如活动，在各种大型机器人无法进入的环境中执行任务。附加各种探测和执行部件，而且都可以迅速拆装，遥控距离300-500米。 二．排爆机器人的组成 在文献[4]中提到基本上大部分排爆机器人有两个重要组成部分：机械手和移动平台（底盘），而参考[5]机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托特型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需要5个自由度，它是机械手设计的相关参数，自由度越多，机械手灵活性越大，通用性越广，但其结构也越复杂。 三．排爆机器人的建模、控制以及优化设计 综合文献[6、7]，移动机械手有多种实现形式，就平台而论，主要分为全方位移动平台和差分驱动平台。其中差分平台由于机械结构的限制，不能沿差动轮系的轴向运动，由此产生的非完整约束给这种类型的系统带来很多问题，而全方位移动机械手由于采用全方位移动平台，从根本上解决了非完整约束所带来的困难。近年来，国外很多学者就全方位移动机械手的建模与控制做了大量工作。CAMPION等对这类机器人的运动学模型进行了分析和讨论，并对控制方法做了初步研究。TAN等就一个由XR4000全方位移动平台和PUMA560机械臂组成的移动机械手进行了深入研究，建立了笛卡尔空间一体化动力学模型，利用非线性负反馈对该模型进行了线性化和解，并设计了一种基于事件的协调控制方案，充分利用全方位移动机械手的运动冗余性，实现了力与位置的同时控制。HOLMBERG等设计了一种完整的全方位移动机械手，并导出了动力学模型，提出了一种鲁棒的控制方法。而[8]中有一种机械手系统可以分成移动平台和机械臂两个子系统，对两个子系统进行独立建模，并分别设计了控制器，把系统的动力学耦合和不确定性看作是外界干扰，在干扰有界的情况下实现系统的渐近稳定，缺陷是他们只考虑了平台移动的情况。 因为模型的不同，控制方法也各异，在文献[9]中有总结到全方位移动机械手的控制，就模型而论，主要分为基于运动学模型的控制和基于动力学模型的控制，就控制策略而言，大体上又可分为两种类型：分散控制，亦即把移动平台和机械手看成两个子系统，分别建模与控制。集中控制，亦即把移动平台和机械手看出是一个整体，集中建模与控制。两种策略各有优劣，分散控制固