1、 本科毕业设计（论文）开本科毕业设计（论文）开 题题 报报 告告 书书 题 目： 爬杆机器人机械结构设计爬杆机器人机械结构设计 指导教师 ： 专业班级： 学 号： 姓 名： 日 期： 2009年 一、选题的目的、意义一、选题的目的、意义 1.1、 课题研究背景课题研究背景 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥， 又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行 动。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接 受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种 机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义
2、： “一 种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了 执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。 ” 而机器人学是一门高度交叉的前沿学科，是典型的的机电一体化技术系 统。 它涉及机械学电子工程学计算机科学与工程人工智能生物学人 类学社会等众多领域。 在机器人技术快速发展的今天， 不管是作为一名现代工程师， 还是理工科 大学学生，都有必要学习，掌握一些机器人学方面的知识，特别是机械专业的 学生，机器人技术可以说是一门必修课。 而现在，机器人在人们生活的各个领域都起着举足轻重的作用，在工业、 医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有它们的身影，并且起着重要 用途。总的来说
3、它把人从大量的烦琐的重复的危险的劳动中解放出来 节省出 人的脑力 物力 人力干别的创新之类的事情 。繁琐的，精密的，重复的甚至 是危险的工作则都可以交给机器人来完成。 在机器人用众多的种类中，爬杆机器人（Pole-Climbing Robot）是一类 应用几率较高的机器人， 随着人们生活水平的升高与科技的发展， 需要进行高 空作业的工程逐渐增多，如高楼建筑，清洗，救护亦或是高空电力系统的电缆 架设及维修等， 都需要爬杆机器人来代替人来完成。 因为这些高空作业不仅给 工人们带来很大工作上的不便与困难， 更重要的是也有很大的安全隐患， 尤其 是对于一些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬
4、较为困难。应 用带升降机的工程车进行作业，作业成本较高，而且对于狭窄的胡同，工程车 难以进入，造成作业困难，为了改善工作人员的工作条件，我们设计出一种能 爬杆(绳)的机器人。 该装置能按照人们预设的动作， 代替人完成各种高空作业。 因此，爬杆机器人的研制一直是研究的热点。 爬竿机器人的出现将为高空作业提供了方便。并且使工人们工作时的 危险系数降到最低，只需观察并操作爬杆机器人工作过程即可，通常该 种机器人的爬行方式有直线连续爬升、夹紧蠕动爬升、螺旋攀援爬升和 吸附爬升等。而本文中就将设计一种直线连续爬升的爬杆机器人的机械 结构设计。 1.2、爬竿机器人发展状况爬竿机器人发展状况 2004 年年
5、底苏州大学学生成功研制出能模仿人爬行动作的机器人。这种 机器人在研制上涉及的领域包括计算机、通信、自动控制、机械、气动等，具 有很强的使用价值。 2006 年 6 月哈尔滨工程大学设计了一种爬树机器人该机器人，该爬树机 器人机构设计采用曲柄滑块机构、凸轮机构等实现机器人的爬树程9 。 2009 年 1 月国防科技大学设计了一种全方位爬缆机器人该机器人能够实 现在缆索上的全方位运动,可适用于不同粗细的缆线,适合完成一系列缆索自动 维护工作10。 2009年1月由山东建筑大学和山东莱钢股份公司炼钢厂共同研制出一种基 于气动元件的爬杆机器人。 该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬 杆作业，
6、机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达 10kg， 可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。 1.3、本课题研究目的及意义 目的：完成一种爬竿机器人机械结构设计 意义：1、本课题拟将设计一种爬竿机器人机械机构，该机器人的机械结构 基本上全部由齿轮齿条机构实现，其结构相对简单； 2、利用相关课程，机械原理、机械设计等，对此机械结构进行设计 及计算。 3、此次的毕业设计，是对我四年所学知识的一个认证与考查，此外 对所学知识将有进一步加深理解。 二、本题的基本内容 1、方案的总体设计 2、模块化机械结构设计与计算 卡爪的设计与计算 减速器的设计与计算 齿轮齿条的设计计算 3、爬竿机器人三维建模 三、完成期限和主要措施 第 12 周（3 月 2 日3 月 16 日） 查找中文及外文文献，完成开题报告并翻译外文文献。 第 34 周（3 月 17 日3 月 30
