一种写字绘画机器人的机械系统设计开题报告
2022-02-10 22:20:03
1. 研究目的与意义
机器人不只是简单意义上代替人工劳动的工具，它还是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的机械电子装置。其特点是，即有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作的、准确度高的能力。它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可或缺的自动化设备。中国要实现智能制造离不开机器人，而下一代“人机共融”的机器人将是中国的机会，也是应当着力突破的方向。机器人是智能制造的支撑设备，必将助力中国的智能制造发展，满足中国的民生需求。与人共融是下一代机器人的本质特征。各个学科的交叉结合将为机器人带来新的发展机会。所以我们应该关心它、抓住它为我们服务。
书写与绘画是人类的重要特征之一，因此研制能模仿人类的书写和绘画功能的机器人是人类的愿望之一。对其的深入研究也是在传承中国文化和艺术，以高新技术为载体发扬华夏文明。写字和绘画的机器人可运用于教学、科普和日常生活当中。在研究方面，可涉及到理论力学、驱动与控制、轨迹规划等领域。在教学方面可为高等学府的机械、电子、计算机、软件等专业开出机器人写字试验、绘图试验、机器人机构学试验、计算机应用试验、机器人数控编程试验等。在科普方面，可以陈列于各种城市科学馆、少年馆，作写字绘画表演，激发新一代青少年对机器人的兴趣等。在日常生活方面可以进行大面积的壁画和围墙的绘画和写字作业等。
2. 研究内容和预期目标
| 2．本课题主要研究内容和预期目标 研究内容： 对本机构中的各杆件长度、电机、执笔器等重要部件进行设计； 1、外部结构设计。因为悬挂式控制、结构均比较简单，并且可靠性也较高，所以本机构拟采用悬挂式整体结构来实现汉字书写、简易图画绘制等。将丝杠作为主要构件，以步进电机为驱动元件，简单直观的实现纸面的全面覆盖。
1、X轴电机 2、固定座 2、X轴丝杠 4、执笔器 5、Y轴丝杠 6、Y轴电机 2、X、Y、Z轴驱动设计。因精度较高、成本较低，所以拟选用步进电机作为驱动元件。因此需要经过计算论证后，选取合适的电机型号。X、Y轴丝杠型号也应根据设计精度来选型。 3、对结构进行分析论证 4、整体分析性能 预期目标：能对写字机器人有详细全面的认识，机器人能够实现汉字书写、简易图案绘制。以下是写字绘画机器人的设计思路。
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3. 研究的方法与步骤
研究方法：
写字绘画机器人是一种可以根据用户特定需求来书写绘制相应文字图画的机器人。本课题通过机械结构设计加上后期的仿真来论证机器人写字绘画的可行性。
1、工作空间仿真。根据已知的工作空间确定各杆件的初始长度并进行工作空间仿真，确定目前的方案是否可行。若不可行，则需要微调杆件长度以提高工作空间的覆盖率
4. 参考文献
[1] 马晓花. 四自由度串联机械手轨迹规划研究[d].内蒙古工业大学,2010.
[ 2] 王光建,廖志勇,陈雪华. 机器人写字技术及其运动参数[j]. 重庆大学学报(自
科学版),2003,12:6-9.
5. 计划与进度安排
1) 2022-12-20～2022-2-24查阅文献资料，进行文献综述，翻译英文文献。
2) 2022-2-25～2022-3-20 撰写开题报告，识读产品零件图，并采用cad软件绘制符合机械制图国家标准规范要求的系统零件图图纸；用三维造型软件进行产品零件的立体造型设计。
3) 2022-3-21～2022-4-10 查阅相关资料，进行蛇形机器人硬件设计。
