《大學生課外科技創新競賽獲獎作品精析》是2013年9月1日機械工業出版社出版的圖書，作者是羅慶生、韓寶玲。
基本介紹
- 中文名：大學生課外科技創新競賽獲獎作品精析
- 類型：教育
- 出版日期：2013年9月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111434405
- 作者：羅慶生 韓寶玲
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：436 頁
- 開本：16 開
編輯推薦,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,序言,
編輯推薦
《大學生課外科技創新競賽獲獎作品精析(機械/機電/控制類)》在介紹和論述過程中著力突出大學生課外科技創新活動的新理念、新技術、新方法和新成果，以期對從事課外科技創新活動的指導老師和大學生提供助益和啟發。
內容簡介
《大學生課外科技創新競賽獲獎作品精析(機械/機電/控制類)》對作者的團隊參加大學生課外科技創新競賽的獲獎作品進行了詳盡的介紹和剖析，所述作品的研究背景、設計理論、基本構成、機構特點、運動特性、關鍵技術、創新成果、發展前景均是作者根據實際工作總結而成，展示了他們參與大學生課外科技創新活動的水平和成果，也代表著作者對大學生課外科技創新活動的認識與把握。
作者簡介
羅慶生，北京理工大學教授，國內著名的大學生課外科技創新指導專家。主要從事特種機器人、機電一體化技術、機電產品創新設計、大學生創造學、創新思維與創新技法等方面的教學和科研工作。在“挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽”、“全國大學生創新性實驗計畫項目競賽”、“全國大學生機械創新設計大賽”三大賽事中，羅慶生教授五年來指導的獲獎項目就有十餘項，其中更有一些是名列前茅、獨占鰲頭的。
韓寶玲，北京理工大學教授，主要研究從事機械CAD、仿生機器人技術、機器人視覺與圖像處理技術和光機電一體化設計等方面的教學與科研工作。與羅慶生教授共同指導了以上賽事中多個獲獎項目。
圖書目錄
凝心聚力，幫助大學生科技創新起跑和騰飛（代序）
前言
第1章 新型多用途反恐防暴機器人 1
1.1 作品研究的背景及意義 1
1.2 作品概述 2
1.2.1 研究內容概述 2
1.2.2 技術指標 4
1.3 關鍵技術 4
1.3.1 結構造型技術 4
1.3.2 機器人視覺技術 9
1.3.3 鉛酸動力電池組技術 14
1.3.4 控制與無線通信技術 19
1.3.5 機器人研發實驗 30
1.4 主要創新點及取得的成果 33
1.4.1 作品主要創新點 33
1.4.2 作品取得的成果 33
1.5 總結與展望 33
1.5.1 作品研發工作總結 33
1.5.2 作品套用範圍及前景分析 35
參考文獻 35
第2章 新型特種搜救機器人 36
2.1 作品研究的背景及意義 36
2.2 作品概述 38
2.2.1 研究內容概述 38
2.2.2 技術指標 40
2.3 關鍵技術 40
2.3.1 結構造型技術 40
2.3.2 機器人視覺系統 43
2.3.3 電源系統控制技術 48
2.3.4 運動控制技術 52
2.3.5 無線通信技術 60
2.4 主要創新點及取得的成果 62
2.4.1 作品主要創新點 62
2.4.2 作品取得的成果 63
2.5 總結與展望 63
2.5.1 作品研發工作總結 63
2.5.2 成果套用範圍及前景分析 64
參考文獻 64
第3章 新型輪腿式機器人 66
3.1 作品研究的背景及意義 66
3.2 作品概述 68
3.2.1 研究內容概述 68
3.2.2 技術指標 69
3.3 關鍵技術 70
3.3.1 機器人結構設計 70
3.3.2 機器人步態分析 74
3.3.3 機器人控制系統設計 78
3.3.4 機器人運動仿真與樣機實驗 87
3.4 主要創新點及取得的成果 91
3.4.1 作品主要創新點 91
3.4.2 作品取得的成果 92
3.5 總結與展望 92
參考文獻 93
第4章 新型節肢機器人 94
4.1 作品研究的背景及意義 94
4.2 作品概述 95
4.2.1 研究內容概述 95
4.2.2 技術指標 98
4.3 關鍵技術 98
4.3.1 結構設計技術 98
4.3.2 控制系統與多軸運動控制技術 102
4.3.3 步態控制理論與技術 108
4.3.4 感測探測技術 110
4.3.5 無線通信技術 112
4.3.6 電源管理技術 113
4.3.7 軟體程式開發技術 114
4.4 主要創新點及取得的成果 117
4.4.1 作品主要創新點 117
4.4.2 作品取得的成果 117
4.5 總結與展望 117
參考文獻 118
第5章 新型仿生六足機器人 123
5.1 作品研究的背景及意義 123
5.2 作品概述 124
5.2.1 研究內容概述 124
5.2.2 技術指標 125
5.3 關鍵技術 125
5.3.1 典型昆蟲觀測試驗 125
5.3.2 機器人結構設計 133
5.3.3 機器人運動學分析 137
5.3.4 機器人控制系統 144
5.3.5 機器人感測探測技術 151
5.3.6 機器人原理樣機試驗 164
5.4 主要創新點及取得的成果 170
5.4.1 作品主要創新點 170
5.4.2 作品取得的成果 171
5.5 總結與展望 171
5.5.1 作品研發工作總結 171
5.5.2 作品套用範圍及前景分析 172
參考文獻 172
第6章 新型工業焊接機械臂 174
6.1 作品研究的背景及意義 174
6.2 作品概述 174
6.2.1 研究內容概述 174
6.2.2 技術指標 176
6.3 關鍵技術 176
6.3.1 機械結構設計 176
6.3.2 嵌入式控制系統設計 180
6.3.3 運動控制算法設計 187
6.3.4 上位機軟體設計 207
6.3.5 運動控制算法實驗 216
6.4 主要創新點及取得的成果 225
6.4.1 作品主要創新點 225
6.4.2 作品取得的成果 226
6.5 總結與展望 226
6.5.1 作品研發工作總結 226
6.5.2 展望 227
參考文獻 227
第7章 邊緣救援平台 229
7.1 作品研究的背景及意義 229
7.2 作品概述 230
7.2.1 研究內容概述 230
7.2.2 技術指標 231
7.3 關鍵技術 232
7.3.1 救援平台工作流程 232
7.3.2 拖拽系統設計計算 233
7.3.3 救援擔架系統設計 238
7.3.4 自平衡控制系統 241
7.4 主要創新點及取得的成果 245
7.4.1 作品主要創新點 245
7.4.2 作品取得的成果 245
7.5 總結與展望 246
參考文獻 246
第8章 千足蟲寵物機器人 248
8.1 作品研究的背景及意義 248
8.2 作品概述 248
8.2.1 研究內容概述 248
8.2.2 技術指標 249
8.3 關鍵技術 249
8.3.1 機械結構設計 249
8.3.2 運動仿真及步態設計 259
8.3.3 控制系統硬體電路設計 263
8.3.4 控制系統軟體程式設計 273
8.4 主要創新點及取得的成果 276
8.4.1 作品主要創新點 276
8.4.2 作品取得的成果 277
8.5 總結與展望 277
8.5.1 作品研發工作總結 277
8.5.2 作品套用範圍及前景分析 278
參考文獻 278
第9章 “外骨骼”智慧型健身與康復機器人 280
9.1 作品研究的背景及意義 280
9.2 作品概述 283
9.2.1 研究內容概述 283
9.2.2 技術指標 285
9.3 關鍵技術 285
9.3.1 人體解剖學與肢體運動機理分析技術 285
9.3.2 機構設計技術 289
9.3.3 控制與驅動系統 301
9.3.4 安全保護裝置 306
9.4 主要創新點及取得的成果 308
9.4.1 作品主要創新點 308
9.4.2 作品取得的成果 309
9.5 總結與展望 309
9.5.1 作品研發工作總結 309
9.5.2 展望與規劃 310
參考文獻 311
第10章 高處空間物品存放及管理系統 313
10.1 作品研究的背景及意義 313
10.2 作品概述 315
10.2.1 研究內容概述 315
10.2.2 技術指標 316
10.3 關鍵技術 316
10.3.1 系統設計方案 316
10.3.2 機械結構設計 318
10.3.3 控制電路設計 328
10.3.4 驅動程式設計 332
10.3.5 系統軟體開發 334
10.4 主要創新點及取得的成果 344
10.4.1 作品主要創新點 344
10.4.2 作品取得的成果 345
10.5 總結與展望 345
10.5.1 作品研發工作總結 345
10.5.2 作品套用範圍及前景分析 345
參考文獻 346
第11章 壁面清潔智慧型機器人 347
11.1 作品研究的背景及意義 347
11.2 作品概述 348
11.2.1 研究內容概述 348
11.2.2 技術指標 348
11.3 關鍵技術 349
11.3.1 機器人結構設計 349
11.3.2 履帶吸盤式行走裝置力學分析 357
11.3.3 機器人控制系統設計 359
11.4 主要創新點及取得的成果 362
11.4.1 作品主要創新點 362
11.4.2 作品取得的成果 362
11.5 總結與展望 363
11.5.1 作品研發工作總結 363
11.5.2 作品套用範圍及前景分析 363
參考文獻 364
附錄 365
附錄A 輕型履帶式機動平台減震懸掛裝置專利 365
附錄B 輕型履帶式機動平台履帶自動張緊裝置專利 367
附錄C 小型四履帶移動機器人驅動裝置專利 369
附錄D 小型六履帶全地形移動機器人專利 374
附錄E 仿生多關節型機器人腿部驅動傳動裝置專利 383
附錄F 多足式機器人足端壓力感測器專利 386
附錄G 一種適用於特種機器人的超音波測距系統專利 389
附錄H 一種基於模組化的多關節鏈節式機器人專利 393
附錄I 一種節肢機器人的輪腿式運動足設計專利 398
附錄J 外骨骼穿戴式健身與康復機專利 404
附錄K 穿戴式腰背部健身與康復機專利 415
附錄L 室內高處空間物品存放及管理系統專利 422
附錄M 履帶吸盤式壁面清潔機器人專利 427
附錄N 一種可用於爬壁機器人的履帶吸盤組合式行走裝置設計專利 433
序言
廣泛、深入、成功地開展大學生課外科技創新活動是我國高等教育創新型人才培養目標的重要體現，其作用和意義十分重大。當前，我國各高等院校及各專業學科都十分重視大學生課外科技創新活動的開展與實施，都把這種活動看成是促進大學生創新型人才培養的加速器和孵化器。作者及其學術團隊堅持大學生課外科技創新指導工作已有多年，在指導大學生課外科技創新活動方面成果豐富、水平突出，所指導的大學生課外科技創新項目獲得過多項國家級獎項，羅慶生教授、韓寶玲教授也是國內最著名的大學生課外科技創新活動指導專家。
一個國家、一個民族、一個社會、一個團隊，其發展前景與創新密切相關，而創新需要創新型人才；創新型人才除了需要創新意識、創新精神、創新激勵以外，還需要創新思考、創新實踐和創新訓練。為了提升我國大學生在開展課外科技創新活動時的創新思考水平、創新實踐能力和創新訓練難度，使更多的大學生在開展課外科技創新活動時有經驗可以借鑑、有方法可以參考、有技術可以複製、有成果可以移植，我們精選了近年來由團隊主要成員指導的在“挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽”、“全國大學生創新性實驗計畫項目競賽”、“全國大學生機械創新設計大賽”中大放異彩、引領潮流的11項獲獎作品，將其研究背景、立項依據、主體思路、關鍵技術、創新成果編撰成書，以饗讀者。
本書介紹的這些作品因完善的功能配備、獨特的方案設計、巧妙的結構安排、合理的決策規劃、優異的運動特性、穩定的性能表現、高效的控制機理、新穎的感測技術、完備的能源管理、科學的實驗方法、有益的經驗體會、廣闊的套用前景而引人入勝。本書以這些作品的研發思路為主線，核心技術為依託，創新成果為抓手，總結團隊在指導大學生課外科技創新活動中設計的新理念、探索的新思路、研發的新技術、實驗的新方法、工作的新成果，系統地介紹給讀者，以推動大學生課外科技創新活動在我國各高等院校更加普及、更加深入的開展。
本書所述作品的研究背景、設計理論、基本構成、機構特點、運動特性、關鍵技術、創新成果是作者根據實踐工作總結而成，展示了大學生課外科技創新活動的水平和成果，也代表著作者對大學生課外科技創新活動的認識與把握。本書在介紹和論述過程中著力突出大學生課外科技創新活動的新理念、新技術、新方法和新成果，以期對從事課外科技創新活動的大學生們能夠有所助益和啟發。
本書共十一章，系統闡述了“新型多用途反恐防暴機器人”、“新型特種搜救機器人”、“新型輪腿式機器人”、“新型節肢機器人”、“新型仿生六足機器人”、“新型工業焊接機械臂”、“邊緣救援平台”、“千足蟲寵物機器人”、“‘外骨骼’智慧型健身與康復機器人”、“高處空間物品存放及管理系統”和“壁面清潔智慧型機器人”的研究背景及意義、作品概述、關鍵技術、主要創新點及取得成果、總結與展望。本書由羅慶生、韓寶玲負責編著，羅霄、李華師、葛卓、樊紅亮、藺偉、張輝、參與了大量的寫作工作，楊成偉、逯鵬、向前有、李喜玉、何灝、楊繼偉、趙小川、蘇曉東、龔漢越、劉禕緯、梁冠豪、牛鍇、黃瑩、岳凱、向程勇、吳帆、張葉青、周雙、趙欣馳、馮達、羅翔輝、曹虹蛟、李金科、莫洋、魏天騏、王勇、智耕、王帥、范昊參與了部分章節的撰寫和相關資料的整理工作。
當前，我國大學生課外科技創新活動的熱潮風起雲湧，作者所開展的工作及其成果只是滄海一粟。要使我國大學生課外科技創新活動的水平能夠真正滿足創新型人才培養的需要，還需集眾人之智、眾人之力才能有所作為，希望本書的出版發行能起到拋磚引玉的作用，同時也希望廣大專家、讀者對本書的謬誤之處不吝賜教。
最後，向支持我國大學生課外科技創新活動的各級領導、專家和同事們表示衷心的感謝，向本書所引用參考文獻的作者和支持本書出版發行的機械工業出版社表示誠摯的敬意。
作 者
