全国大学生机械产品数字化设计大赛作品说明书概要
第六届全国大学生机械创新设计大赛主题说明及创新作品说明书要求
第六届全国⼤学⽣机械创新设计⼤赛主题说明及创新作品说明书要求第六届全国⼤学⽣机械创新设计⼤赛⼀，主题设计的基本思想⼤赛主题“幻·梦课堂”内容为“教室⽤设备和教具的设计和制作”1，强调和重视课堂教学2，启发学⽣的想象⼒3，避免过去雷同作品⼆，注意之处：1，机械类课程----含各类机械专业课程，例如：轻⼯、道路、⽯油、印刷、动⼒、农业机械类课程；不包括化学、物理、电器、电⼦原理类课程2，课堂----⽤于学习机械类课程的教室、实验室等教学场所。
不包括化学、电⼦类、体育、农业、⽣物等课程的教室和场所。
3，⼤赛希望作品设计有创新，不希望重复制作各类⽰教板，创新拼接箱，不希望重复现有的教学模型（车模，机器⼈模型，⽣产线模型）4，改进设计，则要求说明书中，以及答辩中，指出参考的原教具、原模型。
创新作品说明书要求1、参加决赛作品介绍应包括以下⼏部分：1）题⽬、设计者、指导教师2）设计⽬的3）⼯作原理4）设计计算（突出现代设计与分析、传统设计过程可省略）5）主要创新点与特点（例如“机电结合”、“结构紧凑”等属于特点）6）作品外形照⽚（必须具备）7）参考⽂献2、篇幅要求以上内容篇幅严格控制在5000字内（含图⽚）——不超过7页篇幅3、格式要求A4纸版⾯，作品名称3号字⿊体居中；1级标题4号字⿊体；正⽂⼩4号字，1.25倍⾏距，上下左右页边距留2.5厘⽶。
⽤Word2003版本编辑，图直接插⼊正⽂中混排。
作品介绍的电⼦版请在6⽉5⽇前发⾄王丹邮箱1432537529@/doc/8515790336.html。
参考⽂献，格式如下：1）专著：主要责任者.书名.版本（第⼀版略）.出版地：出版社，出版年2）连续出版物中析出的⽂献：主要作者. ⽂献题名. 杂志名，年，卷（期）起⽌页码4、图、表的要求1）图的线条要清晰，图的内容、结构必须正确；若为复印图则必须修改清楚；2）必须采⽤有关制图的最新国家标准，并注意⼯程插图的零部件的清晰度；3）每图须有图号，图名（⽤5号字体）；4）尽量采⽤三线表格。
机械创新设计大赛说明书
[文档标题] [文档副标题]钱币分类清点装置设计者：指导老师：参赛单位：钱币分离清点装置设计者：指导老师：摘要：本装置围绕着服务社会的主题，主要针对目前城郊公交公司，商贸等需处理零钞而设计。
本装置主要作用是对混杂在一起的硬币、纸币进行分类、清点。
设计精巧，准确使用，可部分或全部代替人工，减少成本关键词：钱币分离、风扇、离心、直径、滑道、转盘、孔。
作品内容简介通过对第七届全国大学生的主题为“服务社会——高效、便利、个性化”、内容为“钱币的分类、清点、整理机械装置”详细分析，以及结合日常生活和市场调研，我们发现目前城市公交公司、超市和银行关于钱币的分类主要依赖于人工，人力成本高且效率低下，为此我们针对以上场合设计了一款钱币分类清点装置。
本装置主要由钱币分离模块和硬币分离清点模块构成，主要可用于分离出纸币以及新旧1元、新旧0.5元、新旧0.1元的硬币和硬币的清点。
本设计源自于流通市场实际需要，针对银行、公交以及超市等硬币流通的现状，开发设计符合实际、高效可靠的硬币清点分类装置，以适应市场的需求。
1.研究背景及意义在日常生活中，由人工对钱币进行清点是一件非常繁琐的工作，效率低，速度慢，造成了人力资源的巨大浪费。
钱币伴随着人们的衣食住行，在社会中大量流通，超市，公交公司，银行等地方是钱币大量集中的地点，每天都会有数以万计的钱币。
这些钱币如果由人工清点，将会造成巨大的人力资源浪费，因此用机械来代替人工进行清点将是以后发展的趋势。
近年来，伴随科学家们在各个领域的突破，计算机和机械设备的结合并应用于日常生活中，为人们的生活提供了极大的便利。
无论是硬币还是纸币都是人们生活中不可或缺的东西，每天数以万计的钱币需要清点，为了解决这一生活中的难题，今年来越来越多的人开始关注这方面的问题，也有研究所开始着手设计制造钱币自动分选机构，现在已有多种钱币自动分拣机构，但是还不广泛，这些机构也未在社会上广泛使用。
随着工业生产自动化的发展，能将大量的混杂在一起的纸币与硬币快速且准确的分类与清点的机械将拥有巨大的市场前景。
机械创新设计大赛作品设计说明书格式
机械创新设计⼤赛作品设计说明书格式第三届全国⼤学⽣机械创新设计⼤赛决赛参赛作品设计说明书格式要求说明1．总体要求全⽂控制在8～15页以内，并按以下顺序编排：作品名+“设计说明书”、设计者、指导教师、学校名＋院系名＋学校所在城市＋邮编、摘要、关键词、正⽂[可⾃⾏组织，但应包括下列内容：作品背景（国内外相关研究现状）、设计制作中解决的关键技术问题的描述、作品实物或实物模型的照⽚、创新特⾊、预计应⽤前景等]、参考⽂献。
可不加封⾯。
采⽤word 2003版本编排。
2．页⾯要求A4页⾯。
页边距：上25mm，下25mm，左、右各20mm。
标准字间距，单倍⾏间距。
不要设置页眉，页码位于页⾯底部居中。
3．图表要求插图按序编号，并加图名（位于图下⽅），采⽤嵌⼊型版式。
图中⽂字⽤⼩五号宋体，符号⽤⼩五号Times New Roman（⽮量、矩阵⽤⿊斜体）；坐标图的横纵坐标应标注对应量的名称和符号/单位。
表格按序编号，并加表题（位于表上⽅）。
采⽤三线表，必要时可加辅助线。
4．字号、字体要求油罐车注油⾃动控制系统设计说明书[r1]设计者：×××，×××，×××，×××，×××[r2]指导教师：×××，×××[r3]（XX⼤学机电学院，西安710056）[r4]（空⼀⾏）[url=]作品内容简介[/url][I5]通过实验设计了⼀套⾃动加油系统……（400—600字以内）。
联系⼈、联系电话、EMAIL（空⼀⾏）1 研制背景及意义在新疆塔⾥⽊⽯油基地，⽬前从油井打出的原油储存到储油罐后，从储油罐向油罐车注油时，⼀个⼈需站在油罐车上注油⼝旁观察油罐是否加满，⽽另⼀个⼈关闭阀门。
因在原油内含有⼤量的有毒⽓体（硫化氢）,从安全⾓度考虑站在油罐车上的⼈必须戴上防毒⾯具……2设计⽅案[r6]2.1 电磁控制⽤电磁控制⽐较容易实现，但是因为防⽕、防暴的原因，加油区不得⽤电，⽆法⽤电磁控制…………2.2 ⽓动控制⽤⽓动控制，⽓源的空⽓压缩机也要⽤电，但可以将空⽓压缩机放置在远离加油区的位置。
机械创新设计大赛全国一等奖说明书
第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品多功能救灾背包设计说明书设计者：杨凯，徐超，张恩，吴刚亮，杨飞指导教师：朱育权，万宏强西安工业大学机电学院2010年10月多功能救灾背包设计者：杨凯，徐超，张恩，吴刚亮，杨飞指导教师：朱育权，万宏强（西安工业大学机电工程学院，西安710032）摘要：以便捷、实用、高效的解决救灾过程中的运输、医疗救治、住宿、饮食问题的设备为研究对象。
提出了一种可分离的四折叠框架结构，再巧妙地配以折叠帆布和帐篷，便制成了一种可运输物资又可变为担架、帐篷的背包。
实验结果表明，该设备工作稳定，性能可靠，功能实现效果良好。
关键词：背包；担架；帐篷；多功能；救援避难作品内容简介本作品跟据本届机械创新设计大赛的主旨要求而设计，属于“救援、避难类机械”。
此背包主体为金属框架结构，宽50cm，厚30cm，高70cm，净重8kg。
背包状态可用来运送物资。
卸下物品后开启侧连接机构，展开背包变为担架，担架长200cm，宽50cm。
翻转担架并开启开合装置，揭开粘扣，向两侧拉开担架，拉出帐篷与担架布面结合，再由折叠杆撑起即变为帐篷，底面边长2m×1.8m，高145cm，可容纳三人居住。
此背包设计容量90L，内装供三人三天使用的食物，饮用水及药品。
再放入轻薄的防潮垫和三个睡袋以结合帐篷使用。
这样每个背包就可解决三个人灾后三天内的基本生存问题，还可用担架将受伤严重的人抬出至附近的基站救治。
联系人：万宏强联系电话：EMAIL：1 研制背景及意义在像玉树地震、舟曲泥石流等这类自然灾害发生时，由于道路损毁、大型救援设备数量不足，都会造成很多民众被困重灾区。
短期内面临没有食物、饮用水、药品以及住所等问题。
没有大型设备的帮助，到达灾区外围的士兵往往没有高效的救援方法，而是以人力一次又一次的向灾区运送单一物资，很难满足灾民短期生存的多种需求。
对于这类自然灾害救援过程中存在的问题我们应当考虑如下几点：1）运送的物资应当具有集成性，以便于之前的统一生产、调配与运输；2）送入灾区的设备应当尽可能多的解决灾民所面临的各种基本困难，如温饱、住宿以及医疗救治问题；3）送入灾区的设备除了消耗品外可以反复再利用。
机械创新设计大赛作品设计说明书格式
第三届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品设计说明书格式要求说明1．总体要求全文控制在8～15页以内，并按以下顺序编排：作品名+“设计说明书”、设计者、指导教师、学校名＋院系名＋学校所在城市＋邮编、摘要、关键词、正文[可自行组织，但应包括下列内容：作品背景（国内外相关研究现状）、设计制作中解决的关键技术问题的描述、作品实物或实物模型的照片、创新特色、预计应用前景等]、参考文献。
可不加封面。
采用word 2003版本编排。
2．页面要求A4页面。
页边距：上25mm，下25mm，左、右各20mm。
标准字间距，单倍行间距。
不要设置页眉，页码位于页面底部居中。
3．图表要求插图按序编号，并加图名（位于图下方），采用嵌入型版式。
图中文字用小五号宋体，符号用小五号Times New Roman（矢量、矩阵用黑斜体）；坐标图的横纵坐标应标注对应量的名称和符号/单位。
表格按序编号，并加表题（位于表上方）。
采用三线表，必要时可加辅助线。
4．字号、字体要求油罐车注油自动控制系统设计说明书[r1]设计者：×××，×××，×××，×××，×××[r2]指导教师：×××，×××[r3]（XX大学机电学院，西安710056）[r4]（空一行）[url=]作品内容简介[/url][I5]通过实验设计了一套自动加油系统……（400—600字以内）。
联系人、联系电话、EMAIL（空一行）1 研制背景及意义在新疆塔里木石油基地，目前从油井打出的原油储存到储油罐后，从储油罐向油罐车注油时，一个人需站在油罐车上注油口旁观察油罐是否加满，而另一个人关闭阀门。
因在原油内含有大量的有毒气体（硫化氢）,从安全角度考虑站在油罐车上的人必须戴上防毒面具……2设计方案[r6]2.1 电磁控制用电磁控制比较容易实现，但是因为防火、防暴的原因，加油区不得用电，无法用电磁控制…………2.2 气动控制用气动控制，气源的空气压缩机也要用电，但可以将空气压缩机放置在远离加油区的位置。
全国大学生机械创新设计大赛作品说明书
基于CPM康复理论的手肘运动康复训练器械设计说明书设计者：谢群，张万军，李建清指导教师：潘慧龙，周伦（西南交通大学机械工程学院，成都610031）[摘要]：本产品涉及一种运动功能障碍患者如肘部手术，长期卧床病患进行康复训练的设备，特别涉及一种针对前肢肘关节，腕关节功能康复训练，以促进运动功能恢复的CPM康复机器。
该产品突出解决康复器械机械传动和使用单片机和简化传感装置实现系统自动控制问题，具有一定的可移植性，用以提高康复器械的可靠性，实用性，易用性，实现康复机械的智能化。
[关键字]：肘关节；CPM机；单片机控制●技术领域本产品涉及一种运动功能障碍患者如肘部手术，长期卧床病患进行康复训练的设备，特别涉及一种针对前肢肘关节，腕关节功能康复训练，以促进运动功能恢复的CPM康复机器。
该产品突出解决康复器械机械传动和使用单片机和简化传感装置实现系统自动控制问题，具有一定的可移植性，用以提高康复器械的可靠性，实用性，易用性，便携性，实现康复机械的智能化。
●研究背景目前，我国每年有120-150万人患中风，其中多半残留严重的后遗症，影响生活质量。
由于受到各种因素的制约，多数不可能在医院长期接受康复治疗，出院后进行自主锻炼是一种有效的方法。
对于中风病人，对其偏瘫部位进行康复训练是十分重要和关键的医疗手段，及早进行康复训练可以大大减少残疾的可能性。
[1]另一方面，由于事故，运动意外伤害等引起的肢体受伤病人的临床症状也需要及时的康复训练。
运动康复训练是通过运动刺激，提高运动功能障碍患者患部运动功能的一个主要康复手段。
目前上述病人的康复训练或康复治疗，主要是由经验丰富的医生根据病人的病情和恢复情况，亲自操纵康复训练装置，对病人的肢体施加一定大小的作用力，引导病人进行往复的肢体运动锻炼。
在偏瘫上肢训练中引入机器人技术，其优点在于，机器人不存在疲倦问题，能够满足不同患者对训练强度的要求；实现自动控制，可以客观的记录训练过程中患者患肢的各种运动参数，供医生分析，以评价治疗效果；使用机器人技术，使得远程治疗和集中治疗（一名医生同时为多名患者提供指导）成为可能。
全国机械设计竞赛国赛说明书模板
往复式高楼逃生装置作品内容简介作品是采用二力平衡原理，使重物下降时的主轮受到的主动力矩与刹车的制动力矩相平衡，从而实现匀速下降的一种缓降器。
作品主要由摆线轮机构和刹车机构两部分组成。
摆线轮机构由一个主轮两个副轮构成，线绳嵌在主副轮的啮合面之间，参于啮合，以防止绳子与轮之间的打滑；当绳子受到重力时，缓降器上方受的拉力与重力相平衡，而吊钩下的楔形块将拉力转化为正压力，使刹车片产生摩擦力矩。
通过设计与实验，我们得到了合理的楔形块角度，对于不同重量的人或重物，使主轮受的主动力矩与刹车的制动力矩始终保持平衡，因而无需任何调整，均能实现匀速降落。
使用时，将卷线轮向楼下抛出，绳子被打开，人用绳子的一端向下缓降，当一人完成缓降后第二个人可用绳子的另一端进行逃生，来回往复以提高逃生效率。
作品重量轻，制造成本低，是一种便携式设计，市场前景大。
1 研制背景及意义随着城市化进程的加快，越来越多的人在高楼中居住和办公室。
在高楼大厦发生火灾等紧急状况、特别是楼梯等安全出口已无法使用时，仅仅等待消防人员的营救是不够的，若能有效自救会给受困人员带来更多机会。
在这种情况下，高楼逃生装置应运而生。
目前国内高楼逃生装置取得了较好的进展，典型的逃生装置有：高楼逃生绳，高楼逃生缓降器，高楼逃生伞，高楼逃生管，救生梯等，其中与本作品较为接近的产品是高楼逃生缓降器。
高楼逃生缓降器：是在绳子上加一装置，人在下降过程中，该装置利用摩擦阻力来克服重力加速度，使人获得低速降落的救生装置。
浙江江山浙安消防器材厂的缓降器是这类产品中的一种典型，其主要原理是装置内的行星轮减速机构及摩擦轮毂内的摩擦块的作用，保证使用者依靠自重始终保持一定速度安全降至地面。
这类产品使用时具有一定实用性，其主要缺陷是一方面需要使用者根据自身体重调节摩擦力的大小，二是对于不同体重的人下降的速度差距较大。
当灾害发生时，人们总是处在慌乱的情绪中，这种时候为了更好地逃生，逃生装置最好有以下特征，一是安全可靠；二是使用时方便快捷；三是这种装置应能最大限度地适应每一个受灾者，无论男女老少均能使用；四是这种装置对于不同体重的人，最好是不需进行任何调整均能直接使用，并且能表现出相同的特性，如速度基本一致等。
方案书
学生机械创新设计大赛作品设计说明书健身洗衣车指导老师：*********杜鹏飞谢中淮付舒婷目录第一章设计背景 (2)第二章相关产品概况 (3)第三章作品设计概述 (4)3.1基本设计思路 (4)3.2基本原理概述 (4)3.3作品创新点 (4)3.4作品技术关键 (5)3.5主要技术指标 (5)3.6材料 (6)第四章作品科学性详述 (7)4.1作品主体结构及工作原理 (7)4.2作品可靠性分析 (8)4.2.1锥齿轮的可靠性分析 (9)4.2.2皮带机皮带轮的可靠性分析 (10)4.2.3轴的可靠性分析 (10)4.2.4其他构件的可靠性分析 (14)第五章产品使用说明 (15)第六章总结与展望 (16)6.1作品优势 (16)6.2推广前景 (16)参考文献 (17)第一章 设计背景伴随着现今社会的高速发展，人们对能源的需求在日益的增加，与此同时带来的是地球资源的匮乏和环境的不断恶化。
当代地球人已开始逐渐认识到这个问题的严重性，纷纷投入“节能环保”的大军中，从我做起，从点滴做起，拯救早已不堪重负的地球母亲。
现如今的人们越来越追求高效率的生活，生活节奏不断的加快、工作压力不断的加重。
工作总是坐在电脑前，出门则有各种交通工具代步。
各种新技术的引人，给我们的生活带来许多便利。
然而体力劳动强度的大幅降低加之体育锻炼的缺乏正在严重威胁着我们的身体健康，因此各种健身设备充斥着市场。
“健身洗衣车”这个集节能环保、健身锻炼于一体的创新性设计也就孕育而生了。
图1-1 环境的不断恶化 图1-2 生活压力的加大第二章相关产品概况健身车洗衣机虽然未被推广上市，但已有一些利用自行车带动洗衣机的创意作品。
但大多都是国外的作品，国内还很少出现。
1．据《朝鲜日报》报道，美国密西根州科学家发明了一款“自行车洗衣机（如图2-1所示）”，其原理是人踩动脚踏板使车后轮转动，再利用自行车后轮带动发电机，并利用发出的电带动洗衣机的电机，从而使洗衣机工作。
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全国大学生数字化机械产品设计大赛作品说明书聚会用快速布场机器人作者:王腾丁振宇时贝超(排名不分先后指导老师:朱衍飞学校:合肥工业大学2目录作品背景 (4作品特点 (4作品结构 (5作品工作原理 (51.攀爬系统工作原理 (6①爬壁机构工作原理 (6②跨墙壁攀爬工作原理 (92.悬挂横幅系统工作原理 (93.控制系统工作原理 (94.供电系统工作原理 (125.传感器系统工作原理 (136.电机系统工作原理 (157.功能系统工作原理 (15作品主要创新点 (16作品市场潜在价值 (17参考文献 (18附录 (19一,作品背景现代社会,人与人之间交流越来越频繁,交流的形式也多种多样,其中,聚会作为极为重要的一种形式,已越来越被人们青睐。
聚会,就要有聚会的场合。
聚会的场合不同于教学,办公场合那样有固定的场合,它是随着聚会的内容,聚会的人员,聚会的时间,聚会的地点而决定的。
而日常生活中所能提供的场所又相对固定,那么可以解决人们与日俱增的聚会次数,多种多样的聚会形式和固定单调的聚会场所之间的矛盾么?答案是肯定的。
随着科技的飞速发展,机器人技术正在悄悄改变着我们的生活。
爬墙机器人作为机器人家族中重要的分支,已被越来越多的人所重视。
我们将先进的机器人技术用于解决实际生活中的问题,基于爬墙机器人工作原理,设计出聚会用快速布场机器人,可以很好的解决这样的问题。
二,作品特点1.内置储存卡和音响,用户可将聚会时所需的音乐拷贝至储存卡中,再由机器人沿室内墙壁爬至天花板,用机器人强大的吸力将自己牢牢固定在天花板上,这时机器人就成为了一个高品质的音响,可为用户聚会时提供全环绕,堪比舞厅的音乐环境。
2.可平稳地在各种墙壁上自由移动,遇墙角可自动翻转,由一墙壁跨至另一墙壁。
3.拥有强大的灯光辅助系统,在需要进行聚会时,由机器人附着在天花板上,启动灯光辅助系统,可迅速营造出用户所想要的聚会气氛。
4.在聚会时,有时需要悬挂横幅。
本机器人自带挂横幅支持功能。
自带伸缩臂和横幅挂钩。
从此悬挂横幅无局限。
5.具有长时间续航功能,来自于本身所用的大容量锂电池包。
连续工作6小时以上没有问题,可支持几场聚会的连续使用。
同时电池可拆卸,聚会时更无后顾之忧。
6.产品拆卸方便,安装便捷,配有专用防尘塞,机器不用时,可将腿部拆下,装上防尘塞,保护机器且易于储存。
7.体积小,便于携带,且防水抗风防尘,经久耐用。
8.预留功能接口,用户可根据自己的实际需要加装其他工具(如加装摄像头,可在聚会时进行全程录像等。
9.用户可用手柄进行远程操控,操作方便。
三,作品结构本作品主要包括攀爬系统,供电系统,悬挂横幅系统,功能系统(包括灯光辅助系统,用户预留功能接口,照相机,音响等,传感器系统,控制系统,电机系统七大系统组成。
作品三维效果图如图所示:四,作品工作原理1.攀爬系统工作原理①爬壁机构工作原理使用在履带上装吸盘来实现机器在墙壁上攀爬。
使用履带是为了保证爬行的速度。
使用吸盘是为了保证足够的吸力。
吸盘由真空泵加单片机进行控制。
当机器在墙壁上进行攀爬时,履带保持不停转动,真空泵在单片机的控制下,控制履带前端的吸盘的吸力逐渐变小,在履带后端的吸盘履带的吸力逐渐变大,这样,保证吸盘吸附和履带移动互不影响,同时进行。
关于吸盘的设计:本作品吸盘使用真空式吸盘。
真空吸盘又称真空吊具或真空吸嘴。
真空吸盘品种多样,橡胶制成的吸盘可在高温下进行操作,由硅橡胶制成的吸盘非常适于抓住表面粗糙的制品;由聚氨酯制成的吸盘则很耐用。
另外,为避免制品的表面被划伤,还可以选择由丁腈橡胶或硅橡胶制成的带有波纹管的吸盘。
用户可根据实际情况选择吸盘的种类。
真空吸盘的工作原理:首先将真空吸盘通过接管与真空设备(本作品选择真空泵接通,然后与待提升物接触,起动真空设备抽吸,使吸盘内产生负气压,从而将待提升物吸牢,即可开始搬送待提升物。
当待提升物搬送到目的地时,平稳地充气进真空吸盘内,使真空吸盘内由负气压变成零气压或稍为正的气压,真空吸盘就脱离待提升物,从而完成了提升搬送重物的任务。
真空吸盘的特点:①易使用。
不管被吸物体是什么材料做的,只要能密封,不漏气,均能使用。
相比较而言,电磁吸盘就不行,它只能用在磁性材料上。
②无污染。
真空吸盘特别环保,不会污染环境,没有光、热,电磁等产生。
③不伤工件。
真空吸盘由于是橡胶材料所造,吸取或者放下工件不会对工件造成任何损伤。
而挂钩式吊具和钢缆式吊具就不行。
在一些行业,对工件表面的要求特别严格,他们只能用真空吸盘。
真空吸盘吸力计算:一个吸盘产生的吸附力:公式:式中:W--吸附力,NP--吸盘内真空度(相对压力,PaA--吸盘的有效吸附面积,m³f--安全系数通常取吸盘的有效吸附面积为吸盘面积的80%左右,真空度取最大值的90%左右。
安全系数随使用条件而异。
水平吸附时取f≥4,垂直吸附时取f≥8.安全系数除上述条件之外,还应该考虑以下因素:(1工作吸附表面的粗糙度。
(2工作表面是否有油脂附着。
(3工作移动的加速度。
(4工作重心与吸附作用线是否重合。
(5工件的材料。
要根据实际情况再增加1-2倍。
根据本产品实际需要,我们选择真空度最大值可达91%,使用压力为3MPa的真空发生器。
由实际情况可知,本产品工作时一部分时间为水平吸附,一部分时间为垂直吸附,f取8,整体机身重取3Kg,有效吸附面积取吸盘面积的80%,真空度取90%,吸盘有效吸附面积取48mm²,g取9.8m/s²,将有关数据带入公式可得需要同时起作用50个吸盘。
而本产品为了保证安全性,同时起作用的真空吸盘数量是大于50个的。
在同一墙面上攀爬时同时起作用吸盘可达到100个以上,在跨墙壁攀爬时,最小吸力情况下同时作用吸盘可达50个以上,既满足的了对吸力的要求又符合对经济性的要求。
在机器爬至用户指定位置之后,位于机器腹部的固定吸附装置会放下,固定吸附装置上附有吸附材料,吸附材料贴紧天花板,为机器提供吸附力,既可以提升整体机器的安全性,又减小了对履带吸盘吸附能力的要求,从而降低相关电机运行的功率,提高了机器的续航能力。
示意图:腿固定吸附装置②跨墙壁攀爬工作原理:当传感器感应到机器需要跨越墙壁攀爬时,位于机器运行前方的两只机械臂抬起,跨越至另外的墙壁上时,履带转动,带动机器向前运动,吸附稳定之后,机器后方两只机器臂在抬起,离开原墙壁,跨越至新墙壁,吸附稳定后,即完成跨越墙壁攀爬的动作。
运用四只机械臂来完成跨越墙壁的动作,机器可运行稳定,且前进,后退,转弯均可,动作灵活。
2.悬挂横幅系统工作原理在机器的左右耳上各装有两个伸缩杆。
伸缩杆由单片机和电机控制。
用户通过单片机控制电机,电机转动,带动和电机相连的齿轮转动,齿轮和一齿条相啮合,齿轮转动,使齿条向前向后运动,从而带动伸缩杆向前,向后运动。
在最内层的杆子上装有挂钩,方便用户悬挂横幅或彩带。
示意图:3.控制系统工作原理综合考虑控制距离远近,控制方法,控制效果之后,我们决定运用单片机为主要控制元件,再为单片机加上通信接口,联通手柄,提供给用户使用。
其中手柄右上方红色指示灯为工作指示灯,工作时,指示灯亮起。
主界面的上下左右按键分别控制机械的上下左右运动。
当机器运行到用户满意的地点时,按下OK按键,机器将吸附在该位置。
手柄两侧的OUT,IN按键用来控制安装在机器上的伸缩杆的伸出和缩入。
特点:1.控制稳定,可靠,且功耗低,成本也相对较小。
2.为单片机加上通信接口后,单片机可和手柄进行交互,即用户可通过手柄控制机器运行。
3.操作简单,易上手。
控制系统主要部件如图所示:①单片机:②手柄:4.供电系统工作原理机器的供电系统是为机器上所有系统提供能源的系统,通常小型或微型机器人采用直流电源作为电源。
在充分考虑到本作品的体积,尺寸,重量,使用时间,电机等主要耗能元件数量等的限制后,我们决定使用锂电池作为供电系统的主要部件。
本产品内安装两个锂电池,一个安装在箱体内,为机器整体运动提供电能,另一个安装在机器内部的托盘底部,专门为功能系统提供电能。
锂电池特点:①具有相对于其他种类电池更高的能量重量比,能量体积比。
②电压相对较高。
③自放电小,可长时间存放。
④锂电池内不含诸如镉,铅,汞之类有害金属,无污染。
⑤循环寿命高,在正常条件下,锂电池充放电周期远远超过其他种类电池。
⑥电池在充放电循环过程中,无电池容量减少的现象。
⑦充电快速,方便。
锂电池如图所示:5.传感器系统工作原理在充分考虑到成本,精度,距离等问题后,我们决定使用微型红外线测距传感器和微型光电传感器。
①微型红外线测距传感器工作原理:红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管,利用的红外测距传感器(例如LDM301型等发射出一束红外光,在照射到物体后形成一个反射的过程,反射到传感器后接收信号,然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。
经信号处理器处理后计算出物体的距离。
运用其工作原理,机器在墙壁上爬行时,持续检测自身和墙壁的距离,发现和墙壁的距离很近时,将信息反馈到控制系统单片机中,由单片机发出指令控制机器各项部件,自动完成跨墙壁攀爬动作。
特点:首先,其可实现远距离测量,在无反光板和反射率低的情况下也可以测量较远的距离。
且有同步输入端,可多个传感器同步测量。
测量范围广,响应时间短。
另外,其外形设计紧凑,价格便宜,易于安装,便于操作。
微型红外传感器如图所示:②微型光电传感器工作原理:光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分别是:发送器,接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源与半导体光源,发光二极管,激光二极管及红外发射二极管。
光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。
接收器有光电二极管,光电三极管,光电池组成。
在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面时检修电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
运用其工作原理,在机器悬挂横幅时,一端机器会发出光信号,机器发出信号的一端称为A面,另一端机器在相同位置会有光信号接收器,机器接收信号的一端称为B面,当一机器从横幅一端发出的信号被在横幅另一端的机器接收时,说明两机器处于同一高度,横幅呈水平挂置。
特点:检测距离长,对检测物体的限制少,且由于光本身为高速,传感器的电路都由电子零件构成,所以响应时间短,分辨率高,可对微小物体的位置进行高精度检测,且为非接触式检测,也便于调整。
微型光电传感器如图所示:6.电机系统工作原理:在本作品上,有驱动机械臂转动的电机,有控制伸缩杆伸缩的电机等各种用途的电机数十个。
电机系统在是驱动机械产品的核心系统。
鉴于本产品外形微小,且要方便掌握机器行进的距离,所以使用小型步进电动机等类型电机来完成主要驱动任务。
步进电机的优点:①由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性。