一． 本课题来源、可行性方案、对设计或研究的要求

本课题来源于2020年上海海洋大学大学生创新创业项目以及实际生产生活实践观察。

可行性方案分析：对于中国城镇化的快速发展，居民住宅的数量急速增加，其中存在相当一部分老旧住宅面临无电梯，楼道空间狭小，留守老人人数的增多。老人体质较差，如果住在高层，较重的生活日用品的搬运，如：大米、饮用水，存在极大的不便。一味的利用人工搬运，不仅浪费时间，也极大的浪费了人力、物力。针对上述问题，设计一种可搬运重物的爬行机器人，能够将重物快速搬运至高层，也可将重物运输到底楼。上楼时，老人走在爬行机器人的前方，下楼时，老人走在其后方，这样，不仅保障了运输效率，也保证了老人们的人身安全。爬行机器人具有机动性好、运动灵活、机构简单、成本低廉等特点。不仅可以在平地上快速运动，同时配合具有自稳功能的放置平台，可在上下楼时保证物体不会掉落。克服了人工搬运的局限性，同时安全可靠，降低危险系数。

本课题对设计需要研究者熟练掌握高等数学、现代工程图学、机械零件及装配体测绘、电工技术基础、工程力学、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、工程材料、机械三维设计CAD/solidworks等，并有实际工程应用问题的综合分析能力。

二． 毕业设计或研究的目标、内容、拟解决的关键问题

设计的目的：

集本科4年所学专业知识，通过运用高等数学、现代工程图学、机械零件及装配体测绘、电工技术基础、工程力学、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、工程材料、机械三维设计CAD/solidworks等知识对智能搬运机器人进行结构设计及优化。得到优化设计方案，从而为更好地实现及推广应用创造条件。

设计工作主要内容：

对智能搬运机器人的原理、控制系统、控制方式的设计选择；结构及传动系统的控制；零部件图及三维模型的创建，仿真运动的实现；关键部位的应力分析与强度校核，材料选择；整体负载测试及实物搭建；相关技术创新及功能优化。

拟解决的关键问题如下：

（1）搬运机器人整体方案的设计。

（2）搬运机器人机械结构设计及关键部件的应力分析和强度校核。

（3）搬运机器人爬楼、下楼和避障等功能的具体实现方案及结构优化。

（4）搬运机器人液压系统和嵌入式系统的设计及开发板和电机的选型及程序的编写。

（5）搬运机器人的技术创新及功能优化。

关键问题：

（1）熟练使用CAD/solidworks画搬运机器人的零部件图。

（2）最优运动方案、结构及算法的选择。

（3）关键结构的应力分析与强度校核。

（4）整体负载测试及实物搭建。

三． 计划进度

查阅文献，了解现今国内老旧小区现状，理清设计思路。               20210101-20210120

查阅、撰写文献翻译和综述。                                       20210120-20210228

对课题进行简单介绍、对所研究搬运机器人的原理及控制进行简要概述。 20210301-20210310

通过对控制方式、驱动方式进行选择选择最优控制方案及硬件选型。     20210310-20210315

画零部件图 20210315-20210320

三维建模与仿真设计 20210320-20210415

对机械结构设计及关键部件的应力分析与强度校核。                   20210415-20210420

监控系统等其他优化                                               20210420-20210501

精修论文及答辩。                                                 20210501-20210510

四． 预期结果

（1）充分锻炼学生应用专业知识独立自主的完成一个课题的分析和研究问题的能力。

（2）得到对搬运的设计及结构优化设计方案。

五． 经费预算

w 调研、资料、图书等费用 100元

w 实物材料300元

六． 毕业设计（论文）工作中具体要求（前期准备、调研、图表、作图、编程等）

（1）做好文献资料的收集与整理工作，提交文献综述和外文资料的翻译，要求资料详尽而准确；

（2）调查了解国内外关于搬运机器人的研究现状；

（3）运用专业知识进行关键部位的应力分析与强度校核；

（4）通过对比各类控制方式及驱动方式选择最优设计方案；

（5）对控制程序进行设计调控、进行零部件图纸绘制、三维建模与仿真设计。

七．主要参考文献（文献不能少于10个）

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[2]李伟光,许阳钊.搬运机器人的轨迹规划[J].组合机床与自动化加工技术,2010(05):83-85.

[3]王文凭,李天培,冯根生.一种智能搬运机器人的设计与实现[J].计算机测量与控制,2011,19(02):395-398.

[4]黄佳怡. 柔索驱动并联机器人的理论及其应用研究[D].南京航空航天大学,2010.

[5]康鹏桂. 袋装物料搬运机器人动力学研究[D].济南大学,2009.

[6]余亮,苗磊,高鲁文.一种三自由度搬运机器人的设计[J].邵阳学院学报(自然科学版),2020,17(06):59-66.

[7]章仁辉. 基于二维码导航定位的搬运机器人研究[D].苏州大学,2019.

[8]张亚强. AGV在智能停车领域的设计与实现[D].郑州大学,2020.

[9]李奇. 自动化药房搬运机器人的研究[D].华北理工大学,2020.

[10]陆佳艳. 搬运机器人视觉检测技术研究[D].天津职业技术师范大学,2020.

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[12]于殿勇,刘兴义.基于PLC与触摸屏控制的搬运机械手的应用[J].制造业自动化,2009,31(08):121-123+127．

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