科技创新立项目答辩.pptx

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1、组长：林崇浩组员：刘江伟桂大海孔德智肖冬根科技创新立项目答辩组长：林崇浩组员：刘江伟桂大海孔德智肖冬根现在仿生机器人的在仿生机器人的发展已展已经到达一个相当全面的到达一个相当全面的阶段，从段，从地上跑的（四足，六足机器人），天上地上跑的（四足，六足机器人），天上飞的（扑翼机器人），的（扑翼机器人），到水里游的（机器到水里游的（机器鱼）。但是，在）。但是，在对于水面划行于水面划行这一个仿生一个仿生领域域还介入相介入相对较少。所以我少。所以我们就借就借鉴了水蜘蛛（水了水蜘蛛（水黾）的运）的运动机理，机理，设想了仿制成想了仿制成为一个水面划行的机器人。一个水面划行的机器人。这种运种运动灵活，灵活，移

2、移动速度迅速的机器人，速度迅速的机器人，对于未来的海面清于未来的海面清污以及水以及水质的勘的勘测，水域的水域的监控都有着巨大的前景。控都有着巨大的前景。项目简介项目简介Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5+7%水蜘蛛的如下几个特点：水蜘蛛的如下几个特点：1.后腿夹水产生一个跳跃式推力2.中腿掌握平衡和控制方向3.前腿捕食和感受4.腿的表面是与水面接触而不插入水中，在水面划行。我我们的的项目目进行的仿生行的仿生：动力系力系统:后腿用连杆机构或凸轮机构模拟脉冲式的划水方向系方向系统:中浆由舵机控制，通过角度改变控制

3、方向、腿部系腿部系统:通过疏水性材料，或者根据流体力学设计特殊形状，实现低阻尼划行平衡系平衡系统:首先由中浆两点，以及机身一点，这三个浮力点定位，保证无论遇到什么水面都能接触保持平稳，然后在此基础上，由加装传感器，反馈至舵机中，改变两个中浆的角度使中心维持稳定Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5立项背景立项背景：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5现如今的研究状况：通过上述的表格可以看出，发展的趋势主要在于电机的微型化还有腿部的疏水材料的研究上。但是对于需要承载一定功能的机身而言，本身的重量限制将大大的限制其功能，而且成本也太过高昂。而对于腿部运

4、动机构的模拟还是相对空白，这使得我们的项目具有了一定的新型性。从考虑实际的角度出发，对于各个系统的折中的开发，将产生一个更好的应用效果。Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5相关资料：水面行走机器人-孙春雷等珠海首创水质监测机器人-http:/ 1Part 2Part 3Part 4Part 5动力系统：动力系统：以步进电机为驱动，中间加之以连杆机构，利用其形成急回运动，形成强大脉冲推力，模拟腿部的蹬腿夹水运动。或者利用凸轮机构实现。在此之前应做相应的受力分析，不至于产生腿部的收回运动太短而导致的前后摆动而不前进的现象。还应计算出机身重量所需的推力下限（保证前进），以及上

5、限（保证不翻到）。此外动力系统会串联至中浆的方向系统，实现简单的控制电机的开闭，使之做到方向确定后才开始行进。方向系统：方向系统：由一个舵机实现，通过编程实现手动的对舵盘的角度控制。进一步的设计将是通过受力计算，计算出相应的运动曲线，而通过编程实现自身的逐渐的舵机自动角度调整，实现半自能化的转向。腿部机构：腿部机构：首先根据水面的力学规律设计腿部选用的浮力材料（设想用空心的疏水塑料，在加之一定打打磨使表面粗糙，减小阻尼）和腿部的形状，然后根据动力系统，平衡系统的要求还有机身重量，实现具体的浮块大小以及腿部的形状长短等。还有就是机身的设计和制造。这将视各个系统的形状以及重量而定。还有防水盖的设计

6、，以及轮系的防水设计。平衡系统：平衡系统：首先是三个主浮力点的确定，使静止机身重量最为稳定。其次是在此基础上以中腿上的另外两个浮力点为调节点，以中力传感器的数据为反馈量，输入至舵机中，在通过编程控制舵机的角度移动（在对一般的三个方向各种角度的倾斜水面水面进行计算分析，预设一一对应的反馈量）。另一种方案为设计一套悬块滑动机构实现自平衡。供电系统：供电系统：这个将分成两块电路板分别供给动力系统和舵机但是由同一个电源供电（为了减小重量）。由于单个舵机所以相对的电力供给要求不是太高。创新和特色创新和特色：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5腿部结构创新：腿部结构创新：不同于插入

7、水面的船舰，在水面滑动，减小阻力。运动形式创新：运动形式创新：不同于普通的涡轮，相当于弹射的前进方式，适应力某些特殊要求，移动灵活。平衡系统创新：平衡系统创新：一般船舰没有平衡系统，我们的机器人相对微型，面对较大的水面波动时的自平衡系统提高了适应性。项目安排：项目安排：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5小组成员分工小组成员分工负责电路板的路板的设计及制作，以及各个系及制作，以及各个系统间的配合和的配合和经费管理。管理。应熟悉熟悉电路仿真路仿真软件，及一定的件，及一定的动手制作能力。手制作能力。负责动力系统的连杆或者凸轮的设计，以及平衡系统的结构设计。熟悉matlab或

8、其他数学工具，进行参数的求取。负责力学分析，计算动力，水面摩擦力，验证机构的力学性能是否合理，计算平衡系统的稳定，模拟运动以及平衡的参数用于设计。熟悉matlab等计算工具和力学基础负责腿部机构的形状设计，还有机身，腿部的材料选取和加工，还有浮力材料的选取和制作。熟悉soildworks和cad等制图软件，还有一定动手加工能力。单片机的编程控制，负责平衡系统的控制，以及传感器的数据采集，和动力系统的开闭，这三部分的控制。熟悉c语言控制。项目安排：项目安排：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5进度安排进度安排时间预期目期目标完成情况完成情况大致确定机身，杆系总重量，购置完

9、成，舵机等设备，以此为参数进行动力和机构的设计。动力结构的设计完成，力学验证，力学分析基本完成，验证合理性完成。材料的选定和腿部，机身的模型制作完成，装上舵机进行方向系统调试，修正程序加装传感器，模拟个个倾斜面数据获得参数将外馈信息输入另外一个单片机控制中作为平衡系统项目安排：项目安排：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5中期目标以及考核方式中期目标以及考核方式中期目标完成动力系统的设计和制作。并且完成腿部形状的设计，机身粗模型的制作，能够装上动力系统，并实现前进运动，实现预期的低阻尼跳跃式前进。项目安排：项目安排：Part 1Part 2Part 3Part 4Part 5预算安排预算安排序号序号项目名称目名称数量数量单价价合合计用途用途备注注1舵机460240单片机33090电子元件若干50外部材料50其他50总计490元Thank you