隴東學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項申請表仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計與制造

1、 隴東學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申請書 項目名稱：仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計與制造 項目主持人: 閆 剛 所在單位： 隴東學(xué)院機械工程學(xué)院 起止年限： 2016.11-2017.11 隴東學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項申請表項目名稱仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計與制造項目類型創(chuàng)新實踐項目起止時間2016.11-2017.11申請人簡況姓名閆剛 學(xué)號2014471338學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化年級三年級身份證系電目組成員姓名學(xué)院專業(yè)聯(lián)系電話分工簽字閆剛機械工程學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動目負(fù)

2、責(zé)人于哲機械工程學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動械功能專責(zé)楊萌機械工程學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動計與制造專責(zé)聶生元機械工程學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動子與機械控制專責(zé)指導(dǎo)教師姓名職稱年 齡學(xué)院研究方向聯(lián)系電話簽字王建吉講師機械工程學(xué)院壓力鑄造成型136594806321.申請理由（包括項目具備的前期基礎(chǔ)、知識條件、發(fā)展前景等） 行進(jìn)機械到目前有大的兩個分支，分別為輪式行進(jìn)機械和支撐行走機械。傳統(tǒng)的輪式行進(jìn)機械如車輪行進(jìn)機械、履帶行進(jìn)機械在攀登、大跨度跨越方面由于其的自由度限制不能很好地完成任務(wù)。而支撐行進(jìn)機械由于其特有的作動與行進(jìn)

3、方式恰好滿足了在攀登、大跨度跨越等方面的要求。通過對機械原理與機械設(shè)計等課程的學(xué)習(xí)與對各種機加工手段的掌握從而設(shè)計制造一種仿照奇蹄目動物的行走方式的仿生學(xué)支撐行走機械，且拓寬其的應(yīng)用范疇。設(shè)計與制造仿奇蹄目動物行走仿生機械來拓寬現(xiàn)有行進(jìn)機械設(shè)計方向，將支撐行走類機械應(yīng)用到穩(wěn)定云臺與行進(jìn)勘探等方面。2.立項背景（研究現(xiàn)狀、趨勢、意義等，參考文獻(xiàn)和其他有關(guān)背景材料）研究現(xiàn)狀：以機構(gòu)的設(shè)計為基礎(chǔ)，現(xiàn)已建立運動數(shù)學(xué)模型。建立數(shù)學(xué)模型并設(shè)計了以四桿機構(gòu)與十字滑塊為主的運動執(zhí)行機械機構(gòu)，且完成了仿奇蹄目動物行走機械設(shè)計與制造項目方案與方案分析。按照仿奇蹄目動物行走機械設(shè)計與制造項目方案與方案分析，完成了執(zhí)

4、行與控制模塊的設(shè)計，完成了標(biāo)準(zhǔn)件與標(biāo)準(zhǔn)序列的選型選項，完成了數(shù)字模型的建立。通過數(shù)字模型，完成了機械在計算機環(huán)境下的ADMAS機構(gòu)仿真與擬態(tài)仿真。使用數(shù)字模型，完成了機械主要力學(xué)機構(gòu)部件在計算機環(huán)境下的ANSYS靜力學(xué)分析。對現(xiàn)有數(shù)學(xué)與數(shù)字模型進(jìn)行分析，完成且優(yōu)化了機械各部件的機加工流程與工藝。趨勢與意義：借助仿生學(xué)，我們可得，奇蹄目動物的身體結(jié)構(gòu)和行走方式在攀登、大跨度跨越方面有良好的性能。故設(shè)計仿生機械來模仿奇蹄目動物的身體機構(gòu)與行走方式是一個有著良好前景的項目。 現(xiàn)有的仿生機械中，大多數(shù)都大量的使用了電氣化設(shè)備，使得其的抗載荷表現(xiàn)不盡人意，也限制了其在技術(shù)方面的實用性。此次仿生機械設(shè)計中

5、，會采用機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)作動為主電子控制為輔的設(shè)計方案。參考文獻(xiàn)：1四足機器人爬行步態(tài)的正運動學(xué)分析 陳學(xué)東，郭鴻勛，渡邊桂吾 機械工程學(xué)報, 2003, 39(2):8-12 2四足機器人對角小跑步態(tài)的研究 陳佳品，馬培蓀 上海交通大學(xué)學(xué)報, 1997(6):18-23 3機械設(shè)計 第九版 濮良貴 陳定國 吳立言 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室 高等教育出版社 4機械原理 第八版 孫桓 陳作模 葛文杰 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室 高等教育出版社3.項目簡介（300-500字左右）1、設(shè)計機械機構(gòu)，使其完成傳動與作動，被設(shè)計機械應(yīng)完成對奇蹄目動物身體

6、結(jié)構(gòu)與行走方式的模仿。2、通過簡單的控制模塊使被設(shè)計機械具有實時的平面坐標(biāo)可操作性。3、要求被設(shè)計機械具有80MM以下的攀登能力與250MM以下的跨越能力。4、使用板材疊加成型技術(shù)制造機械機架與齒輪箱體等結(jié)構(gòu)部件。5、設(shè)計機械控制、傳動、執(zhí)行等機構(gòu)并配合作動，完成對被設(shè)計機械的完全控制。4.項目特色與創(chuàng)新點 采用機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)作動為主電子控制為輔的設(shè)計方案，可大量的避免程序控制方面的問題，而機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)由于其本身可操作性強。故項目整體可操作性強、技術(shù)可行性高。 完成對現(xiàn)有行進(jìn)機械的改進(jìn)，從而設(shè)計與制造具有較高機動性與可操作性的支撐行進(jìn)機械。5.項目方案（科學(xué)性、創(chuàng)新性、技術(shù)可行性、進(jìn)程計劃、

7、成員分工等），1500字左右，不夠可以附件補充仿奇蹄目動物仿生行走機械效果圖：圖一圖二圖三 圖一：仿奇蹄目動物行走仿生機械樣機效果圖 圖二：機械原動與傳動機構(gòu)、機架與齒輪箱體效果圖 圖三：執(zhí)行機構(gòu)效果圖項目可行性論證： 行進(jìn)機械到目前有大的兩個分支，分別為輪式行進(jìn)機械和支撐行走機械。傳統(tǒng)的輪式行進(jìn)機械如車輪行進(jìn)機械、履帶行進(jìn)機械在攀登、大跨度跨越方面由于其的自由度限制不能很好地完成任務(wù)。而支撐行進(jìn)機械由于其特有的作動與行進(jìn)方式恰好滿足了在攀登、大跨度跨越等方面的要求。 借助仿生學(xué)，我們可得，奇蹄目動物的身體結(jié)構(gòu)和行走方式在攀登、大跨度跨越方面有良好的性能。故設(shè)計仿生機械來模仿奇蹄目動物的身體機

8、構(gòu)與行走方式是一個有著良好前景的項目。 現(xiàn)有的仿生機械中，大多數(shù)都大量的使用了電氣化設(shè)備，使得其的抗載荷表現(xiàn)不盡人意，也限制了其在技術(shù)方面的實用性。此次仿生機械設(shè)計中，會采用機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)作動為主電子控制為輔的設(shè)計方案。 技術(shù)可行性：采用機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)作動為主電子控制為輔的設(shè)計方案，可大量的避免程序控制方面的問題，而機械結(jié)構(gòu)與機構(gòu)由于其本身可操作性強。故項目整體可操作性強、技術(shù)可行性高。 管理可行性：項目執(zhí)行已明確人員分工，有專職協(xié)調(diào)管理人員，比如協(xié)調(diào)機構(gòu)設(shè)計與零件設(shè)計，因此管理具備可行性；因此項目具備可執(zhí)行性。 該項目是仿生行走機械設(shè)計與制造，主要應(yīng)用于日后行進(jìn)機械的發(fā)展與改良、用作偵查與運

9、輸機械的基本平臺。進(jìn)程與具體計劃：2016年9月10日-2016年9月20日完成項目設(shè)計方案確定與技術(shù)可行性論證2016年9月21日-2016年9月30日完成項目設(shè)計方案分析與設(shè)計方案選優(yōu)2016年10月1日-2016年10月10日完成具體的機械機構(gòu)設(shè)計、計算與立項報告文案工作2016年10月11日-2016年10月31完成具體機械機構(gòu)的零件數(shù)字模型建立（包括裝配、運動仿真與效果圖導(dǎo)出）、重要零件的有限元模型建立和標(biāo)準(zhǔn)件的選型選項2016年11月1日-2016年12月1日完成零件與機構(gòu)的有限元分析（重要零件的ANSYS應(yīng)力分析與ANSYS模態(tài)分析）與機械整體的擬態(tài)仿真(ADAMS運動擬態(tài)仿真)

10、2016年12月1日-2017年2月1日完成根據(jù)重要零件的ANSYS應(yīng)力分析與ANSYS模態(tài)分析對已有零件的數(shù)字模型進(jìn)行修改與優(yōu)化2017年2月1日-2017年3月1日完成所有零件工程圖的導(dǎo)出與公差配合的計算工作2017年3月1日-2017年7月1日完成所有零件與封裝的加工、電子控制設(shè)備的制作和控制程序的編寫2017年7月1日-2017年9月1日完成機械與電子部分的裝配與調(diào)試2017年9月1日-2017年11月1日完成技術(shù)文件的整理與編譯、完成設(shè)計使用說明說、完成結(jié)項報告等文案工作人員責(zé)任劃分：閆剛 項目負(fù)責(zé)人 材料成型專責(zé) 完成整機零部件的機加工與裝配工作，完成整機零部件配合等計算工作、協(xié)助

11、完成仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計說明書等技術(shù)文案工作。于哲 機械功能專責(zé) 完善機械功能與理論分析工作，完成仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計說明書等技術(shù)文案工作。楊萌 規(guī)劃協(xié)調(diào)項目進(jìn)程，完成機械機構(gòu)、結(jié)構(gòu)等方面的主要設(shè)計工作，完成機械在ADMAS環(huán)境下的擬態(tài)仿真，完成典型力學(xué)機構(gòu)部件的ANSYS靜力學(xué)分析。聶生元 電子與機械控制專責(zé) 完成機械控制所需的硬件與軟件，完成原動機與電子控制系統(tǒng)的配合與控制工作。王建吉 項目指導(dǎo)老師 完成對項目的督導(dǎo)工作，協(xié)助項目組成員。6. 擬利用資源（實驗室、研究所、設(shè)備、資料等） 實驗室：1、隴東學(xué)院機械工程學(xué)院實訓(xùn)中心 2、隴東學(xué)院機械工程學(xué)院機械實驗中心 3、隴東學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地?zé)o人機設(shè)計工作室 設(shè) 備：1、車床銑床等機加工設(shè)備 2、隴東學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院分析用工作站 資 料：1、隴東學(xué)院圖書館 2、CNKI數(shù)據(jù)庫7. 項目預(yù)期成果 設(shè)計并制造仿奇蹄目行走仿生機械樣機 出具仿奇蹄目動物行走仿生機械設(shè)計說明書 出具非標(biāo)準(zhǔn)件工程圖8.項目執(zhí)行環(huán)節(jié)(在需要執(zhí)行的環(huán)節(jié)前內(nèi)打“”)文獻(xiàn)查閱；社會調(diào)查；方案設(shè)計；建立理論模型； 實