一、项目实施情况:
研究目标:
(1)完成一种自动巡检的四足机器人,并完成实时且有较高精度的力学建模。
(2)采用微型处理器并用各类传感器实现周围环境的事态感知。
(3)完成所需的驱动部分设计与实物部分设计,并绘制相应的三维模型。
研究过程:
第一阶段(准备阶段)
(1)先小组讨论,形成初步的实施计划,在向指导老师请教,进一步完善实施计划。
(2)在制作过程中我们采用边学习边制造的方法,在此过程中我们明白了本项目需要我们购买有关电子产品、3D打印所需要的工具等等一些产品,由于我们追求让产品有更好的性能所以我们不仅在网上进行咨询,也到实体店去询问我们所需的材料。在此过程中我们也学习到了许多的材料也我们对所使用的材料进行了一定深度的了解,例如在购买3D打印材料时,我们了解到①ABS塑料ABS是目前最广泛使用的聚合物。它结合了PS、SAN、BS的各种特性,其特点就是很硬。且具有优异的抗冲击强度、良好的尺寸稳定性、电性能、耐磨性、耐化学性、耐磨性、成型加工和机械加工。②PLA塑料聚乳酸是一种新型的生物可降解材料,是以玉米等可再生植物资源为原料制备的淀粉材料。聚乳酸具有良好的相容性、降解性、力学性能和物理性能。工艺简单,用途广泛。同时,它具有良好的光泽和透明度,良好的抗拉强度和延展性。
第二阶段(外壳设计阶段)
从网上查询相关材料,对这些材料进行整合。
用SOLIDWORKS先进行外壳设计,结合仿真组装出一个符合动力学的外壳。
使用3D打印技术,打印出机器人的外壳。
第三阶段(电子零件准备阶段)
(1)学习电焊仅能:购买电路板和电子元件学习电焊,我们采用的方法时利用焊条通过电弧高温融化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接操作。
(2)研究分立元件:了解使用的单片机,控制器,主板等电子元件,掌握元件各个引脚的功能及其使用方法。
(3)学习电子元件的组装:观察其内部结构,并在网上购买有类似资料、装配的电子元件,按照电路图去焊接。
第四阶段(组装阶段)
准备好要组装的零件,按准备好的电力图进行焊接。
组员一起完成机器人的初步制作。
对机器人进行步态调试,运行调试,直到达到预期目标。
研究成果:
2020年小组通过文献调研、知识产权调研、跨学科研究及系统科学法、系统分析等得到了四足无人巡视平台调查报告、项目计划书。
2022年发表有一篇关于四足无人巡检平台步态规划与仿真验证的学术论文。
2022年通过小组成员的努力下成功制作出四足无人巡检平台。
研究心得:
在研究四足机器人时我们发现最大的问题是如何完美的去操控机器人的平稳运动,其次在其仿生结构上的研究需要更加的深入,用以确保机器人可以有更加优异的美观的运动方式。在项目制作过程中,我们已经认识了基本的电子元器件和集成芯片。也学会了基本的逻辑时序电路设计和SOLIDWORKS的设计,3D打印的使用,电子焊接技术。掌握了小电子产品基本制作步骤。有利于我们学习能力的提高。这里所说的学习能力包括获取资料的能力、理解前人思路的能力、系统设计能力、动手能力。有利于我们团队精神的培养。创新创业竞赛要求组队参赛,集体计算成绩,这就要求五个人必须互相信任、互相配合、分工合作。在顺境时小组成员要相互提醒保持冷静,逆境时要相互鼓励共度难关,出现问题时不能相互埋怨。有利于我们应变能力的提高。我们必须在尽可能短的时间内解决问题,这就需要在平时的训练中提高的能力。
二、项目创新点与特色:
项目创新点:
本项目采用四足移动原理,其具有良好的可通过性,优秀地形适应能力,能在传统的轮式平台无法通过的地方执行作业任务。相较于传统的人力巡视,大大减少人力资源消耗,减少人员工作强度,一个人可以同时操作多个平台,增大巡视效率,便于规范化管理,且极大保障了人员的人生安全。特别是在边防巡逻,林业护理,牧区监视,反盗猎等领域发挥出极高的价值。
项目特色:
降低巡视成本,平台造价低,其控制简单,自动化程度高等特色,易于普及。平台的功能灵活性高。且作为一款基础性能优异的移动平台,可在农业,林业,军用等各种领域内,通过搭载不同的设备,实现不同功能的转化作业。
三、项目成果:
项目申请书中的预期成果及成果提交形式
公开发表论文:1(篇),专利:0(项),调查报告:1(份),软件、著作:0(份)实物:1(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目结题时取得的成果
公开发表论文:1(篇),专利:0(项),调查报告:1(份),软件、著作:0(份)实物:1(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目主要研究成果情况
序号 | 成果名称 (获奖名称及等级) | 成果形式 | 作者(获奖者) | 出版社、发表刊物 或颁奖单位 | 时间(刊期) |
1 | 四足巡检机器人步态规划与仿真验证 | 论文发表 | 钟平 | 科技潮 | 2022年6月中旬第11期 |
四、研究体会和心得:
研究体会:在研究四足机器人时我们发现最大的问题是如何完美的去操控机器人的平稳运动,其次在其仿生结构上的研究需要更加的深入,用以确保机器人可以有更加优异的美观的运动方式。
研究心得:我们在以后的研究中要更加注重设计其运动编程,还有在材料上的选择要更加注意其轻量化设计从而提高其续航能力。
五、经费使用明细情况:
项目获批总经费:10000(元),项目实际投入经费:4050(元),实际使用资金:4050(元),结余资金:0(元)
项目经费开支情况
名目 | 用途 | 金额(元) | 备注 |
论文版面费 | 论文发表 | 1050 | |
专利申请费 | | | |
调研、差旅费 | | | |
打印、复印费 | | | |
资料费 | | | |
试剂等耗材费 | | | |
元器件、软硬件测试、小型硬件购置费 | 相关零件购买,软件使用 | 3000 | |
其它 | | | |
指导教师意见:该方案用单片机做为主控制器,运用微机接口原理及传感器检测技术,使机器更加智能化。外部框架部分采用铝材,电机和电路处采用亚克力板,其具有安全便捷。资金使用合理。