工業機器人畢業論文范文

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第1篇

光陰似箭，歲月如梭。轉眼間，四年的本科生涯已經接近尾聲?；叵肫疬@幾年的學習生活，回想起這些年經歷與成長，回想起那些幫助過我的人，感激之情，油然而生。

衷心感謝我的指導老師谷良賢教授。從課題選題到論文結束，谷老師不僅給我提供了便利的工作條件和工作環境，還對我悉心的指導和熱情的鼓勵，使我能夠順利地完成畢業論文。谷老師與航天四院聯系，才使我得到了寶貴了資料與模型。在完成論文的過程中，谷老師提出了許多寶貴的方法，對我論文的結構與內容提出了很多細致的修改意見。谷老師嚴謹的治學態度，認真負責的精神深深影響著我，將成為我今后人生道路上的一筆寶貴的財富。

衷心感謝我的研究生導師龔春林副教授。在保研之前就聽說龔老師，工作認真、學術嚴謹，對待學生真誠友善。在完成論文的這半年多時間里，深刻感受到了龔老師治學、為人的人格魅力。由于龔老師的指導，使我對火箭總體設計、氣動特性參數化設計、彈道數值仿真計算有了更深層次的理解，還培養了我提出問題與解決問題的好習慣。

感謝航天四院中天火箭公司為我畢業設計提供寶貴的數據與模型，是他們的技術支持，才讓我的畢業論文順利完成有了保障。

感謝航天系統工程系教研室、陳兵、郭金雷、王昂、仇理寬等師兄，王青、張青等師姐。他們在我做畢業設計的半年多時間內，一直給我提供無私的幫助。在彈道設計、氣動特性計算、結構仿真方面，不僅給我提供了大量的有價值的參考資料，還詳細給我解釋了我所遇到的學術上的許多難點和疑點，教我做科研的方法和思路，使我能更快地適應今后的學習和工作。

感謝康博翼、趙成澤同學對我畢業論文中彈道計算與仿真的幫助；感謝胡寒棟、方海同學對我氣動特性設計與仿真的幫助；感謝樊健平、朱海珍同學在結構機構設計與仿真中給我的支持；還感謝那些給予我幫助、支持與鼓勵的同學，這里就不一一例舉了。從確定保研至今，在航天北樓503教研室學習近10個月，這段時間跟同學們一起學習生活，不僅增長了知識，更增加了友誼，成為了我記憶中又一段美好的時光。

感謝航天學院09本科生輔導員顧振芳老師，從入學開始到現在，他對我學業、社會活動、科技競賽上的關心與指導，才使我從大一的迷茫中走出來，才使我找到一條合適自己發展的道路。感謝機電學院王淑俠副教授、劉援越副教授，是她們對我在三維設計方面的指導，才使我多次獲得國家級競賽獎勵。感謝西北工業大學教務處李輝副處長和舞蹈機器人創新實踐基地指導老師黃英亮老師，在他們的支持下，完成了大型項目救援機器人的設計與實現，使我和我的團隊的學術水平得到了進一步提高。

深深感謝含辛茹苦將我養育成人的父母，他們出身卑微、生活艱苦、工作勞累，卻在我十八年的寒窗求學生涯中，無時無刻地牽掛著我的學習與生活，不僅為我提供可靠的物質基礎，讓我得以安心學習；更是給了我無盡支持與鼓勵，讓我在挫折與失敗中能夠重新獲得力量。父母自力更生、艱苦奮斗的精神時刻鞭策著我，不僅促使我順利完成本科生階段的學習，更使我養成了自強不息的人生品格。感謝與我一起成長的姐姐，她一直對我關愛有加，使我有個快樂童年，得以健康成長。在小學與中學階段，還對我學業給予指導。我們一起分享生活中的苦與樂，感受親情的溫暖。

最后，再次向所有給予我指導、關心、幫助、支持與鼓勵的師長、親人、朋友和同學致以深深的敬意和衷心的感謝，衷心地祝福他們身體健康，工作順利，平安幸福！

2013年6月

第2篇

關鍵詞 畢業設計 機器人 本體設計 本科生

中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.04.019

Abstract Robots are the hot topic in graduation design of many undergraduates from engineering majors currently. Body is the most important part of a robot， and its design is the basis of other parts of the robot， such as control， vision and touch. In this paper， the common mistakes of graduation design of undergraduates about robot bodies are summarized and the corresponding solutions are provided. This work will help undergraduates to design robot bodies better， and to give some references to the relevant instructor to control the quality of graduation design.

Key words graduation design； robot； body design； undergraduates

0 引言

C器人作為“制造業皇冠頂端的明珠”，其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志，是中國實現中國制造2025的關鍵。機器人已成為高校工科專業關心的熱門主題，許多工科專業本科生的畢業論文主題與機器人有關。畢業設計是普通高等學校培養人才極為重要的教學環節，旨在煅煉學生綜合應用所學的各種理論知識和技能進行全面、系統地解決實際問題的能力。然而，許多本科生在畢業設計中對機器人本體進行設計時，對一些重要的設計方法理解不到位，進行了錯誤的設計。

1 機器人本體運動學計算分析中的常見錯誤分析

機器人的運動學分析包含位置正反解、速度正反解和加速度正反解。運動分析是機器人力學分析、工作空間分析和控制系統設計的基礎。因此，只要本科生的畢業設計中涉及機器人本體設計，必然包含運動學分析。運動學分析的核心是建立位置正反解、速度正反解、加速度正反解的數學模型。許多本科生在進行機器人的運動學計算分析時常出現如下錯誤。

1.1 位置分析中運用解析法和數值法的錯誤分析

位置求解的本質是求解一組有約束方程構成的非線性方程組。解析法是指從約束方程求解出描述機器人的驅動輸入角（線）位移與末端執行器輸出位姿之間關系的一個嚴格的函數表達式。這種函數表達式的重要特征是給出任意的自變量就可以求出其因變量。數值法是指在給定驅動輸入位移（或末端執行器輸出位姿）條件下對約束方程采用某些數學算法，如數值逼近法、插值法等獲得一個近似于真實末端執行器輸出位姿（或驅動輸入位移）的解。一般而言，位置分析更希望得到解析解，因為有了解析解，后續的運動性能分析、力學性能分析和工作空間分析更加方便，但很多時候只能得到位置分析的數值解。

對于機器人位置分析，本科生在畢業設計中常見的錯誤如下：

（1）誤判解析解和數值解。根據機器人中的幾何限定關系列出約束方程后，僅僅從方程的形式上很難判斷出它們是否能被解析法求解。由于有的解析求解過程較為復雜，許多本科生在求解過程遇到困難時就斷定沒有解析解，但實際上解析解卻存在。

（2）把解析法誤認為數值法。有的學生在畢業設計中求解機器人本體的位置正解和反解時，有時把平臺參數和桿長參數指定為具體數值，能夠方便得到求解結果，卻稱這是數值解。

（3）亂用數學算法方法求得數值解。對于解析解分析過程太過復雜或用現有的數學手段無法得到解析解時，數值解是必然選擇。但數值算法有很多，許多本科生在畢業設計中不知該選擇那種算法才有效，大多是憑感覺選擇。

對于上述錯誤，本科生在進行相關的畢業設計時應該掌握的一個一般規律：串聯機器人位置反解和并聯機器人的位置正解一般很難得到解析解，大多數只能通過數學算法得到數值解。其次，應該注意解析法和數值法的內涵區別，只有用了數值逼近、迭加或搜索等算法才能稱為數值法。目前較為有效的數值算法是牛頓-拉夫遜方法，其要點是把非線性方程求解過程變成反復地對相應的線性方程進行求解的過程。

1.2 用求導法建立速度和加速度模型的錯誤分析

如果求出的位置解表達式不復雜，對其直接求導能得到速度模型，對其求二次導就可以得到加速度模型。但當位置解表達式很復雜導致它的導數不能求出時，只能采用別的方法進行速度和加速度模型。

本科生在畢業設計中一般都采用求導法來分析機器人的速度和加速度。如確實能求導的他們就列出求導后的結果。如本來不能求導的他們就只列出表示求導的式子，只是形式上完成了速度和加速度分析，這種做法實質上是錯誤的。

對于不能用求導法進行速度和加速度分析的機器人，基于螺旋理論的影響系數法是一個很好的方法。該方法不需要求導，能極簡單顯示表達出機器人本體的正反速度和加速度模型。

2 仿真分析中的錯誤分析

為了證明已建立的機器人的運動學數學模型是否正確，往往需要用計算機軟件建立機器人的仿真模型進行分析驗證。常用來建立機器人仿真模型的軟件有Solidworks、UG、Matlab、Adams、Ansys等。只有當仿真結果與計算結果一致時，數學模型才能被認為是正確的。進一步才能將數學模型用于控制算法中，或用來分析機器人的性能。只有在正確的數學模型上所開展的研究才是有意義的。

但是關于仿真分析，一些本科生在進行畢業設計中出現了如下錯誤：

（1）將Matlab計算結果誤認為是仿真結果。由于運動學分析中涉及的約束方程一般需要借助Matlab 軟件編程求解。在程序中給定輸入值可以得到輸出值，進一步根據這些值可以繪制出曲線。一些本科生在畢業設計中誤認為這些值和曲線就是Matlab仿真得到的。

（2）缺少計算值與仿真值的對比。一些本科生在畢業設計中雖然完成了仿真分析并列出了仿真結果，卻沒有和計算分析的結果進行對比。

（3）誤認為毫米級誤差就可以算正確。一些本科生在畢業設計中雖然進行了仿真結果和計算結果的對比，但有的出現了毫米級的誤差，就認為這樣的誤差是可以忽略的，認為建立的數學模型是正確的。

τ諫鮮齟砦螅本科生在進行相關的畢業設計中應該正確認識用Matlab軟件進行計算和仿真的區別：編寫程序求解約束方程是計算而非仿真，Matlab軟件中用于機器人本體仿真的模塊是SimMechanics。僅僅列出仿真結果和計算結果，而不進行對比分析，那么仿真是沒有意義的。由于計算機軟件的計算和仿真默認的數值精度是10～8毫米，考慮到截斷誤差和累積誤差，計算結果和仿真結果的誤差一般是微米級。出現毫米級誤差說明計算結果和仿結果是不一致的，需要重新檢查數學模型和仿真模型，直到誤差很小。

3 基于雅克比矩陣進行性能評價的錯誤分析

早期，關于機器人的研究主要集中在串聯機器人。雅克比矩陣的條件數被用來評價串聯機器人的靈活性和可操作性。近幾十年，并聯機器人取得了蓬勃發展。許多本科生在畢業設計中進行并聯機器人的本體設計時，也用雅克比矩陣的條件數來評價其性能。然而， 2006年法國著名機器人專家Merlet 教授論證了不能用條件數來評價含有轉動和移動輸出的并聯機器人。究其原因是有混合輸出的并聯機構的雅可比矩陣量綱不一致，將導致條件數沒有明確的物理意義。

2006年后，許多并聯機器人的專家開始了新的性能評價指標研究，主要集中在基于螺旋理論的力傳遞指標與運動傳遞指標。近些年機器人領域的國際和國內權威期刊上的論文基本沒有用條件數來評價有轉動和移動輸出的并聯機器人。因此，對于畢業設計中涉及有轉動和移動輸出的并聯機器人，用雅克比矩陣的條件數來評價其性能是錯誤的，建議從力傳遞性能和運動傳遞性能指標來進行評價。

4 結論

機器人已成為高校工科專業師生研究的熱門主題，許多大學生畢業論文大多涉及機器人本體設計。本文對本科生畢業設計中涉及機器人本體運動學計算分析，仿真分析和性能評價中的常見錯誤進行了分析，并提供了解決辦法。本文的工作有助于本科生正確地進行機器人本體設計，提高畢業設計的質量。

參考文獻

[1] 張付祥，李文忠.現代設計方法在機械學科本科畢業設計中的應用[J].中國現代教學裝備，2011（11）.

[2] 薛彩霞.本科畢業設計（論文）存在問題及質量控制措施[J].高教論壇，2011（11）.

[3] 熊有倫，丁漢，劉恩滄.機器人學[M].北京：機械工業出版社，1993.

[4] 黃真，趙鐵石，趙永生.高等空間機構學[M].北京：高等教學出版社，2006.

第3篇

第1章 引言1

第2章 設計思想2

第3章 編碼數據設計4

3.1 控制系統的選擇4

3.2 系統控制的編碼設計4

3.2.1 編碼器和計數器的原理及選擇4

3.2.2 系統控制的參數設計7

3.3 計數器的控制與工作方式10

3.3.1 計數器的工作方式10

3.3.2 計數器的管理與控制10

3.3.3 計數器I/O端口分配11

心得體會 12

自動跟蹤（AutoTrack）高速運動體的測量儀，它可以通過編程執行“智能巡邏”，即按照預先編程的巡邏路線掃描1個區域，當發現運動后，攝像機會停止繼續執行巡邏的程序，而對目標圖像變焦放大，并跟蹤目標，以便將運動錄像，并發出報警。這些動作都不需要操作人員的幫助，使操作人員能處理報警或采取其它行動。目前這種儀器的應非常的廣泛，可廣泛用于大樓、銀行、機場、車站、海關、交通、電力、廠礦企業等安防監控場合，也在現代機器人尤其是工業機器人中應用，最為廣泛的是在交通方面。