開

題

報

告

畢業設計（論文）題目

吸入式水面垃圾清理機器人設計

題目類型

論文類￡

作品設計類□

其他□

一、選題簡介、意義

水域是生命之源，生命搖籃。然而，水受到的污染正愈發嚴重。目前水面垃圾主要是塑料、泡沫和生活廢棄物，而這些難以降解的垃圾更容易被生物所寄居，助長物種入侵隱患。如果水面垃圾沒有及時清理，經過水浸泡和風吹，會危及水質，尤其是在夏天，漂浮物在高溫下霉爛，臭味傳到方圓幾公里，嚴重影響當地居民的生活質量，污染了當地的環境，也嚴重影響了居民的健康。

目前許多國家的河流、水域漂浮物污染十分嚴重，給人們的生存環境、投資環境和開發利用旅游資源等帶來負面影響。舉例來說：水葫蘆在我國和北美、亞洲、大洋洲和非洲十分肆虐，使得許多水域原有生物大量滅絕，嚴重地破壞了生物多樣性和生態平衡，導致河水發黑、發臭，河流、湖泊淤塞，相關水域赤潮頻發。

傳統的水面垃圾清理，主要是通過人為打撈，效率比較低，同時又消耗了大量的人力和財力，些是僅靠人力是很難完成的，而且生命安全很難保證。

本項目研制的吸入式水面垃圾清理機器人設計主要通過機械手段，同時有效利用電源來實現垃圾的收集。其最大的特點是效率大大提高，并且代替人為所不能進行作業的環境。本次設計模仿機器人的基本功能和設計思路，根據機器人要完成的任務和動作，結合機器人的特殊加工工藝，綜合運用所學的基本理論、基本知識和相關的機械設計專業知識，完成符合市場需求的低成本高技術含量的水面垃圾清理機器人模型的創新設計。其中包括機器裝置的原理方案構思和擬定；原理方案的實現、傳動方案的設計；單片機控制系統的設計；PRO/E

3D仿真設計和造型；關鍵技術的分析與實現、主要結構的設計簡圖；設計計算與說明、設計小結。

二、課題綜述（課題研究，主要研究的內容，要解決的問題，預期目標，研究步驟、方法及措施等）

研究內容：

本論文分為七章。第一章為緒論，主要介紹了選題目的、背景和意義及國內外的相關研究；第二章介紹了設計任務，包括設計的目標要求，動作要求等；第三章對水面垃圾清理機器人進行大體的介紹，包括整體機構和各機械機構；第四章是應用現代設計方法學對機器人的動作執行機構進行優化設計。所謂現代設計方法，就是就是區別于過去常用的傳統設計理論和方法，包括設計方法學、優化設計、可靠性設計、有限元法、動態設計、計算機輔助設計、人工神經元計算方法、工程遺傳算法智能工程、價值工程人機工程等。其特點主要有：系統性、社會性、創造性、最優性、動態性、智能化CA

化等。故用現代設計方法可以得到組成水面垃圾清理機器人的最優化機構，得到最優的方案。第五章介紹了水面垃圾清理機器人的控制系統，從經濟實用的角度出發，完成了機器人控制系統的模塊設計、電路設計及模塊選型。第六章對雙船體、槽輪等主要機構進行了理論計算，為設計提供了理論依據。第七章是在前幾章的論述的基礎上得出的結論，并對此次設計進行總結。

研究方法：

（1）

查閱相關資料

（2）

進行實地考察

（3）

向指導老師以及相關專業人員請假

三、設計（論文）體系、結構（大綱）

第一章

緒

論

1.1

選題目的、背景和意義

1.2

國內外文獻綜述

1.3

研究內容

第二章

設計任務

2.1

設計題目

2.2

設計的目標和要求

2.3

設計的內容

第三章

水面垃圾清理機器人概述

3.1

整體結構

3.2

整體結構說明

第四章

動作執行機構的優化設計

4.1設計方案

4.2功能提取與分解

4.3

原理求解的綜合4.4方案的評價指標及多級遞階結構圖

4.5方案概述

第五章

控制系統的設計

5.1視覺子系統

5.2

決策子系統

5.3

無線通訊子系統

第六章

理論設計計算

6.1雙體船的設計

6.2旋轉葉片主軸的設計

6.3槽輪的結構設計

6.4四桿和“風車”的結構和尺寸設計

6.5曲柄滑塊機構的設計、計算分析

6.6齒輪傳動計算

指導教師意見：

簽字：

****年**月**日

院（系）審批意見：

簽章：

****年**月**日