創(chuàng)新設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)范本

1、說(shuō)明：下面是一篇完整的設(shè)計(jì)說(shuō)書(shū)，可以參考說(shuō)明書(shū)的章節(jié)安排，不能抄襲內(nèi)容。 IT.U.T&S.M.E IT.U.T&S.M.E IT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)【小組成員】【指導(dǎo)老師】【實(shí)訓(xùn)日期】結(jié)題報(bào)告H|忖匕創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告網(wǎng)格式的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航楊紹瓊朱斌洪尤寶康王利波武剛2008年6月P.1用丄E#rk創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表學(xué)號(hào)姓名年級(jí)專業(yè)工作分工成績(jī)20051023楊紹瓊機(jī)械05-4班模型搭建年呈序編寫(xiě)論文撰寫(xiě)20051027朱斌洪20051020王利波機(jī)械05-4班模型搭建論文撰寫(xiě)20051025尤寶康造型設(shè)計(jì)整體評(píng)價(jià)性能(70%)美觀與創(chuàng)意（30%）評(píng)語(yǔ)：sFF

2、lvrimiBirIT.U.T&S.M.EsFFlvrimiBirIT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14I結(jié)題報(bào)告結(jié)題報(bào)告結(jié)題報(bào)告 IT.U.T&S.M.E #IT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14TOC o 1-5 h z一、機(jī)器人發(fā)展簡(jiǎn)述6 HYPERLINK l bookmark4 二、問(wèn)題的提出和分析7 HYPERLINK l bookmark16 三、方案選擇和模型搭建11 HYPERLINK l bookmark24 四、程序編制和程序說(shuō)明13 HYPERLINK l bookmark32 五、運(yùn)行結(jié)果和實(shí)訓(xùn)小結(jié)14 HYPERLINK l bookmark38 六

3、、鳴謝16七、參考資料17八、附件一：導(dǎo)航機(jī)器人程序全圖九、附件二：導(dǎo)航機(jī)器人程序流程圖結(jié)題報(bào)告結(jié)題報(bào)告 創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14一、問(wèn)題的提出和分析11問(wèn)題的提出創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程是利用樂(lè)高機(jī)器人套裝設(shè)計(jì)機(jī)器人完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)的。最后我們選擇的結(jié)課任務(wù)是基于網(wǎng)格式的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航它要求我們自主導(dǎo)航機(jī)器人，并編寫(xiě)導(dǎo)航控制程序。樂(lè)高機(jī)器人套裝中包括RCX控制器、馬達(dá)、角度傳感器、光線傳感器、觸動(dòng)傳感器、溫度傳感器以及近800件搭建機(jī)器人所用的基礎(chǔ)構(gòu)件等。利用這些器件，可方便搭建各種機(jī)器人。Robolab軟件是樂(lè)高機(jī)器人編程軟件，擁有圖形化的編程界面；運(yùn)用該軟件可方便快速的編寫(xiě)機(jī)器人控制軟件。自主導(dǎo)航機(jī)器人是

4、指移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在有障礙物的環(huán)境中面向目標(biāo)的自主運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)航主要解決的問(wèn)題：1）通過(guò)一定的檢測(cè)手段獲取移動(dòng)機(jī)器人在空間中的位置、方向以及所處環(huán)境的信息。2）用一定的算法對(duì)所獲信息進(jìn)行處理并建立環(huán)境模型。3）尋找一條最優(yōu)或近似最優(yōu)的無(wú)碰路徑，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人安全移動(dòng)的路徑規(guī)劃?？偨Y(jié)一下導(dǎo)航面對(duì)的問(wèn)題有三點(diǎn)：定位、建圖、路徑規(guī)劃。傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式：丨IT.U.T&S.M.EIT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告A.電磁導(dǎo)航（路徑地下埋電纜，流過(guò)不同頻率的電流，作為路徑信息）光反射導(dǎo)航（路徑上貼光反射條）視覺(jué)導(dǎo)航（實(shí)時(shí)性是關(guān)鍵）味覺(jué)導(dǎo)航（搜尋空氣污染源和化學(xué)藥

5、品泄露源）聲音導(dǎo)航（無(wú)方向性,時(shí)間分辨率高，能在黑暗中工作等優(yōu)點(diǎn)）前兩者多用于制造行業(yè)，目前已比較成熟。路徑規(guī)劃：移動(dòng)機(jī)器人按照某一性能指標(biāo)搜索一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最優(yōu)或次最優(yōu)的無(wú)碰路徑。（1）靜態(tài)路徑規(guī)劃：離線全局路徑規(guī)劃，環(huán)境信息完全已知。（2）動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃：在線局部路徑規(guī)劃，環(huán)境信息部分或者完全未知。12問(wèn)題的分析1、樂(lè)高組件：通過(guò)前三次認(rèn)真仔細(xì)的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)，我對(duì)樂(lè)高組件已經(jīng)有了更多的認(rèn)識(shí)。樂(lè)高組件是一種優(yōu)秀的科技教育產(chǎn)品，它將模型搭建和計(jì)算機(jī)編程有效的結(jié)合在一起，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)自己的機(jī)器人，在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)程序，然后通過(guò)與計(jì)算機(jī)相連的紅外發(fā)射器將程序下載到機(jī)器人的大腦RCX微型電腦，

6、啟動(dòng)RCX的開(kāi)關(guān)，機(jī)器人就可以完全脫離計(jì)算機(jī)，按指令獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。LOGO電動(dòng)機(jī)，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)輪胎，可以用來(lái)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；7創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告LOGO光電傳感器，可以用來(lái)感知前方光源的變化；LOGO觸動(dòng)傳感器，只要接觸到物體就可以通過(guò)他傳輸?shù)絉CX微型電腦來(lái)改變命令;LOGO齒輪，可以用來(lái)傳遞各種運(yùn)動(dòng)；LOGO積木，可以達(dá)成各種形狀，實(shí)現(xiàn)多種功能。2、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)：【實(shí)訓(xùn)目標(biāo)】機(jī)器人導(dǎo)航運(yùn)行環(huán)境是用黑色紙帶拼成的網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸約20cm，以使各種尺寸的樂(lè)高機(jī)器人都能在一格內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度而不出界。網(wǎng)格至少為5X5格大小。背景為白色，這樣方便光線傳感器判斷網(wǎng)格邊界。導(dǎo)航功能如下：機(jī)器人開(kāi)始處于

7、某一單元格中，計(jì)為X0，Y0），由此開(kāi)始運(yùn)行到（X，Y）單元格處。然后返回（X0，Y0）處。在00某些單元格中，放置障礙物。要求機(jī)器人能繞過(guò)障礙物，自主規(guī)劃行走路線?！境醪椒治觥繉?dǎo)航機(jī)器人必須具備下面一些主要的功能：（1）行走功能，導(dǎo)航機(jī)器人的行走系統(tǒng)可由LEG0低速電機(jī)經(jīng)齒輪傳動(dòng)適當(dāng)組合進(jìn)行減速，驅(qū)動(dòng)輪子。這過(guò)程需要兩個(gè)個(gè)電動(dòng)機(jī)，用來(lái)給左右的兩個(gè)輪胎提供動(dòng)力，使其運(yùn)動(dòng)。（2）導(dǎo)航機(jī)器人開(kāi)始處于某一單元格中，計(jì)為（X0，Y0），由此開(kāi)始運(yùn)行到（X，Y）單元格處。在某些單元格中，放置障礙物。要nn求機(jī)器人能繞過(guò)障礙物，自主規(guī)劃行走路線，停在（X，Y）格內(nèi)。nn8 #IT.U.T&S.M.E IT

8、.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告三、方案選擇和模型搭建1、導(dǎo)航機(jī)器人的搭建。經(jīng)過(guò)上面的分析，本次實(shí)訓(xùn)的任務(wù)和目標(biāo)我們完全可以用實(shí)訓(xùn)四的小車加以改進(jìn)得到。所以我們把光電傳感器從新安放就得到了本次實(shí)訓(xùn)的機(jī)器人。2、光傳感器的放置。我們?cè)谠≤嚽岸说膬蓚?cè)空余地方裝上了兩個(gè)光傳感器，這是準(zhǔn)確判斷是不是再走黑線用的。并完成坐標(biāo)運(yùn)算中的計(jì)算（容器值的計(jì)算）。光敏傳感器2,用來(lái)Y軸計(jì)數(shù)光敏傳感器3,用來(lái)X軸計(jì)數(shù)GROUP14導(dǎo)航機(jī)器人傳感器布置創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告IT.U.T&S.M.EIT.U.T&S.M.E3、導(dǎo)航機(jī)器人的最后外型10結(jié)題報(bào)告結(jié)題

9、報(bào)告 IT.U.T&S.M.E #IT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14、程序編制和程序說(shuō)明ROBOLAB是樂(lè)高機(jī)器人專用的編程語(yǔ)言，它利用圖形化編程環(huán)境，使的我們特別容易掌握，ROBOLAB軟件編程不需要識(shí)記各種語(yǔ)句的格式，不需要在電腦上輸入語(yǔ)句，只要將所需要的圖標(biāo)邏輯性的連接起來(lái)就可完成程序的編寫(xiě)。程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，將近用了我們實(shí)訓(xùn)的一半時(shí)間，因?yàn)檫@里面需要考慮到太多的因素，時(shí)時(shí)都有新的想法出現(xiàn)。我們也是在摸索中不斷的完善我們的程序。程序全圖：見(jiàn)附件1導(dǎo)航機(jī)器人程序全圖程序流程圖：見(jiàn)附件2導(dǎo)航機(jī)器人程序流程圖程序說(shuō)明：程序總體上是利用分支結(jié)構(gòu)和事件監(jiān)控來(lái)完成設(shè)計(jì)所需任務(wù)的。事件的定義

10、和監(jiān)控主要用來(lái)應(yīng)對(duì)導(dǎo)航機(jī)器人遇見(jiàn)障礙物后執(zhí)行的動(dòng)作任務(wù)。從（X,YJ開(kāi)始，直到導(dǎo)航機(jī)器人運(yùn)行到（X5,Y4）單元格，我們采用容器計(jì)數(shù)的方法，用紅色容器值表示X軸，用藍(lán)色容器值表示Y軸，當(dāng)光傳感器2，3每經(jīng)過(guò)一次黑線后各容器自動(dòng)減1。注意：X軸先減，減到0值后轉(zhuǎn)彎完成Y軸容器值的變化，最終完成到達(dá)目標(biāo)坐標(biāo)的任務(wù)。創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14-結(jié)題報(bào)告創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14-結(jié)題報(bào)告 #IT.U.T&S.M.E IT.U.T&S.M.E五、運(yùn)行結(jié)果和實(shí)訓(xùn)小結(jié)運(yùn)行結(jié)果:在輸入程序之后，兩小組機(jī)器人按照預(yù)先的指令實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)老師查看后進(jìn)行拍照、程序記錄。ii導(dǎo)航機(jī)器人在初始位置（X,Y）oO導(dǎo)航機(jī)器

11、人在行進(jìn)過(guò)程中的位置（X5，Y）導(dǎo)航機(jī)器人在目標(biāo)位置（X5，Y4）創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14結(jié)題報(bào)告 IT.U.T&S.M.E #IT.U.T&S.M.E實(shí)訓(xùn)小結(jié):經(jīng)過(guò)八個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我們迎來(lái)了創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程的結(jié)課設(shè)計(jì)，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程即將結(jié)課。短短八個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我感受到了巨大的提高。對(duì)于創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程和樂(lè)高組件，我有太多的感受。通過(guò)此次創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)結(jié)題實(shí)訓(xùn)，我們出色的完成了基于黑線網(wǎng)格的機(jī)器人導(dǎo)航任務(wù)。當(dāng)然過(guò)程中我們遇到了很多的困難，不過(guò)在老師的幫助下我們最后還是成功了。本次實(shí)訓(xùn)我們還錄制了視頻剪輯，對(duì)大家在完成任務(wù)過(guò)程中遇到的困難做了詳細(xì)的記錄，對(duì)大家來(lái)說(shuō)也是一個(gè)記憶和寶貴

12、的經(jīng)驗(yàn)。我們傳統(tǒng)的教學(xué)方式與教材，都傾向與就一個(gè)給定的問(wèn)題，告訴我們一個(gè)既定的答案，所以以前的我，思考問(wèn)題總是照著一條思路走,特別是對(duì)于課本上的知識(shí)，都是老師講什么我就接受什么。而現(xiàn)在，通過(guò)這個(gè)實(shí)訓(xùn)，通過(guò)樂(lè)高組件，給我提出了開(kāi)放性的問(wèn)題，可以讓我用不同的方法達(dá)到同一項(xiàng)目標(biāo)，這在很大的程度上鍛煉了我的想象力、創(chuàng)造性和開(kāi)放性思維。特別是在方案的選擇和程序的編寫(xiě)上，那不斷的改進(jìn)，都讓我不斷的開(kāi)闊了思維。我們的提高和學(xué)校開(kāi)設(shè)這門(mén)課程是息息相關(guān)的，我們要特別感謝學(xué)校以及學(xué)院給我們這樣一次機(jī)會(huì)，讓我們得到了鍛煉，讓我們充分認(rèn)識(shí)了創(chuàng)新能力的重要。結(jié)題報(bào)告 創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14六、鳴謝我們的提高和學(xué)校開(kāi)設(shè)這

13、門(mén)課程是息息相關(guān)的，我們要特別感謝學(xué)校以及學(xué)院給我們這樣一次機(jī)會(huì)，讓我們得到了鍛煉，讓我們充分認(rèn)識(shí)了創(chuàng)新能力的重要。另外要特別感謝武剛老師在整個(gè)過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助，老師總是耐心給我們講解這些知識(shí)，特別是在我們遇到困難的時(shí)候，總是熱情的啟發(fā)我們?nèi)ソ鉀Q，使我們順利完成了機(jī)器人的設(shè)計(jì)和編程，也讓我們充分發(fā)揮了我們的創(chuàng)新才能。還要感謝李輝同學(xué)提供了數(shù)碼相機(jī)，為我們拍照片，和錄制實(shí)訓(xùn)過(guò)程。造型專業(yè)王耀民同學(xué)對(duì)我們視頻做的非專業(yè)級(jí)別的剪輯。由LJLIL0ea0sr余Lg13AAAA&冏JLI置?？墒褂肬0ffi”ffl段囹&-H-0回將文本框放置在文檔中的任何令-HEJASSilLSI.具結(jié)題報(bào)告IT.U.T&S.M.E創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14-結(jié)題報(bào)告七、參考資料1,2,3,4,5,6,創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)GROUP14劉全良基于LEGO的工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3羅紹新機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003黃純穎機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社,2000樂(lè)高教育部門(mén)：/dacta/Robolab的官方網(wǎng)站：/dacta/robolab/ HYPERLINK http:/conexiones http: