登月車”模型玩具的相關(guān)機(jī)構(gòu)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ，前兩個(gè)階段主要是繪制月球全圖、發(fā)射月球車采集月球巖石并運(yùn)回地面進(jìn)行分析，以確定礦物含量及礦藏所在地。第三階段則是在 2022年后建立月球基地。此計(jì)劃將于 2022 年啟動(dòng)。　　此外，歐洲、日本、印度和中國等先后提出了探月計(jì)劃。日本將在 2022 年發(fā)射月球探測器“月球Ａ” ，它可通過在月球表面打入的地震計(jì)，根據(jù)月球發(fā)生的“地震”探測其內(nèi)部構(gòu)造，載有高清晰度照相機(jī)、繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)的探測器“月神”計(jì)劃在 2022 年發(fā)射。　　印度國家太空宇航研究所宣布，將在 2022 年獨(dú)立發(fā)射小型無人月球衛(wèi)星，2022 年向月球發(fā)射印度自行研制的第一艘飛船“月球飛船一號” 。中國航天機(jī)構(gòu)也表示，月球探測器發(fā)射計(jì)劃進(jìn)展順利。　2022 年 3 月 25 日，國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)在京召開“嫦娥工程”第一次工作會(huì)暨大總體協(xié)調(diào)會(huì)，會(huì)議首次明確， “嫦娥一號”繞月衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭將于 2022 年 10 月完成全部研制工作，待命出廠，力爭 2022 年 12 月發(fā)射升空。2022 年８月 10 日起，中國繞月探測工程正式轉(zhuǎn)入發(fā)射實(shí)施階段。8 月 16 日，中國衛(wèi)星專家表示，中國第一顆人造月球衛(wèi)星“嫦娥一號”的奔月路線已經(jīng)確定。　　東京時(shí)間 2022 年 9 月 14 日 10 時(shí) 31 分（北京時(shí)間同日 9 時(shí) 31 分） ，日本“月亮女神”繞月探測衛(wèi)星搭乘 H2A－13 火箭，從日本南部種子島宇宙中心升空，開始了它為期一年的探月之旅。　　2022 年 9 月，俄羅斯媒體援引俄航天署署長佩爾米諾夫的話說，俄羅斯計(jì)劃 2025 年前讓宇航員登月，并隨后在月球建立永久性基地。 2022 年 4 月 23 日，上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì) 23 日宣布，由上海承擔(dān)的中國月球車研制工作歷經(jīng)概念樣機(jī)、原理樣機(jī)、工程樣機(jī)的三個(gè)階段攻關(guān)，在月球車行走系統(tǒng)工程和月球車總體研究兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研制項(xiàng)目上取得重大進(jìn)展。月面巡視探測器簡稱月球車，是探月工程探測器系統(tǒng)的重要組成部分。 月球車是多學(xué)科、高技術(shù)集成的復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及到機(jī)器人技術(shù)、無人駕駛技術(shù)、材料科學(xué)、信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、工藝技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，對提升中國的自主創(chuàng)新能力，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)月球探測、火星探測工程將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。“登月車”機(jī)器人模型玩具模仿登月車的功能和任務(wù)，運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的理念和知識。產(chǎn)品具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，不僅能鼓舞廣大青少年探索宇宙的興趣和愛好，同時(shí)也是對機(jī)器人知識的一種很好的普及。本設(shè)計(jì)要求對“登月車”機(jī)器人模型玩具進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、選型，以實(shí)現(xiàn)玩具廠家指定的功能，并整理成書面報(bào)告；要求繪制“登月車”模型玩具的整車裝配圖或結(jié)構(gòu)圖；要求獨(dú)立繪制車體部分裝配圖或部分組成部件的元件圖；要求獨(dú)立設(shè)計(jì)“登月車”模型玩具的電子控制系統(tǒng)，并繪制相應(yīng)的電路圖，編制相應(yīng)的控制程序。 機(jī)器人 20 世紀(jì)的偉大發(fā)明隨著 2022 年新年鐘聲的敲響，人們邁著堅(jiān)實(shí)的步伐跨進(jìn)了 21 世紀(jì)。站在世紀(jì)之交的門檻，回顧過去，展望未來，我們心潮澎湃、思緒萬千……　　20 世紀(jì)，人類取得了輝煌的成就，從量子理論、相對論的創(chuàng)立，原子能的應(yīng)用，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到信息技術(shù)的騰飛，人類基因組工作草圖的繪就，世界科技發(fā)生了深刻的變革。信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)等都取得了重大突破，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力。　　機(jī)器人技術(shù)作為 20 世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自 60 年代初問世以來，經(jīng)歷 40 年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生——成長——成熟期后，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約 75 萬臺工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢，仿人形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。　　人們常常會(huì)問為什么要發(fā)展機(jī)器人？我們說機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了提高社會(huì)的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量，讓機(jī)器人替人們干那些人干不了、干不好的工作。在現(xiàn)實(shí)生活中有些工作會(huì)對人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運(yùn)等；有些工作要求質(zhì)量很高，人難以長時(shí)間勝任，比如汽車焊接、精密裝配等；有些工作人無法身臨其境，比如火山探險(xiǎn)、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環(huán)境、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等；這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜；工程機(jī)器人可以上山入地、開洞筑路；農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種、施肥除蟲；軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……　　現(xiàn)在社會(huì)上對機(jī)器人有很多迷惑，有人認(rèn)為機(jī)器人無所不能。這些朋友是從電影、電視、小說中認(rèn)識機(jī)器人的，他們眼中的機(jī)器人是神通廣大的萬能機(jī)器，當(dāng)他們看到現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人時(shí)，他們會(huì)認(rèn)為現(xiàn)在的機(jī)器人太普通，不能稱之為機(jī)器人。有人認(rèn)為機(jī)器人是人，形狀必須像人，不像人怎么能叫機(jī)器人，然而現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)的機(jī)器人樣子不像人，這使很多機(jī)器人愛好者大失所望。還有人認(rèn)為機(jī)器人上崗，工人就會(huì)下崗，無形中把機(jī)器人當(dāng)成了競爭對手，他們沒有想到機(jī)器人會(huì)為人做許多有益的事情，會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給人類創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。 機(jī)器人定義　　在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間　　其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義，自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。　　1886 年法國作家利爾亞當(dāng)在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁” （android） ，它由 4 部分組成：　　1，生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等） ；　　2，造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲） ；　　3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)） ；　　4，人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等） 。　　1920 年捷克作家卡雷爾卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》 。在劇本中，卡佩克把捷克語“Robota”寫成了“Robot” ， “Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。在該劇中，機(jī)器人按照其主人的命令默默地工作，沒有感覺和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。后來，羅薩姆公司取得了成功，使機(jī)器人具有了感情，導(dǎo)致機(jī)器人的應(yīng)用部門迅速增加。在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員。機(jī)器人發(fā)覺人類十分自私和不公正，終于造反了，機(jī)器人的體能和智能都非常優(yōu)異，因此消滅了人類。　　但是機(jī)器人不知道如何制造它們自己，認(rèn)為它們自己很快就會(huì)滅絕，所以它們開始尋找人類的幸存者，但沒有結(jié)果。最后，一對感知能力優(yōu)于其它機(jī)器人的男女機(jī)器人相愛了。這時(shí)機(jī)器人進(jìn)化為人類，世界又起死回生了。　　卡佩克提出的是機(jī)器人的安全、感知和自我繁殖問題。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步很可能引發(fā)人類不希望出現(xiàn)的問題。雖然科幻世界只是一種想象，但人類社會(huì)將可能面臨這種現(xiàn)實(shí)。　　為了防止機(jī)器人傷害人類，科幻作家阿西莫夫于 1940 年提出了“機(jī)器人三原則”：　　1，機(jī)器人不應(yīng)傷害人類；　　2，機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；　　3，機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。　　這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則。　　在 1967 年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等 7 個(gè)特征的柔性機(jī)器” 。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等 10 個(gè)特性來表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下 3 個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人：　　1，具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；　　2，具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；　　3，具有平衡覺和固有覺的傳感器。　該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義，即它靠手進(jìn)行作業(yè)，靠腳實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，由腦來完成統(tǒng)一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當(dāng)于人的五官，使機(jī)器人能夠識別外界環(huán)境，而平衡覺和固有覺則是機(jī)器人感知本身狀態(tài)所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業(yè)機(jī)器人而是自主機(jī)器人。　　機(jī)器人的定義是多種多樣的，其原因是它具有一定的模糊性。動(dòng)物一般具有上述這些要素，所以在把機(jī)器人理解為仿人機(jī)器的同時(shí)，也可以廣義地把機(jī)器人理解為仿動(dòng)物的機(jī)器。　　1988 年法國的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對象” 。　　1987 年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。 ”　　我國科學(xué)家對機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器” 。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中，人們逐步認(rèn)識到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識的加深，機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等。對不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。　　中國工程院院長宋健指出：“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是 20 世紀(jì)自動(dòng)控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化” 。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生活應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正引起國際上重新認(rèn)識機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。 機(jī)器人分類關(guān)于機(jī)器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結(jié)構(gòu)分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分。一般的分類方式見表：表 11 機(jī)器人分類分類名稱 簡要解釋操作型機(jī)器人 能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。程控型機(jī)器人 按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。示教再現(xiàn)型機(jī)器人 通過引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人 不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感覺控制型機(jī)器人 利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。適應(yīng)控制型機(jī)器人 機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人 機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。智能機(jī)器人 以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的。機(jī)器人運(yùn)用的領(lǐng)域也越來越廣泛。不僅在國民經(jīng)濟(jì)中扮演了重要的角色，而且在深海探測，科學(xué)研究，太空計(jì)劃等前沿領(lǐng)域得以大展身手。本文中提到的登月車實(shí)際上就是種類繁多的工業(yè)機(jī)器人在太空中的應(yīng)用。 我國登月車需要解決的主要關(guān)鍵技術(shù)我國深空探測急需解決的技術(shù)是：① 深空通信[7]和測控網(wǎng)；[8]② 登月軌道設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)；[9]③ 軟著陸登陸技術(shù)；④ 月球探測機(jī)器人遙感科學(xué)技術(shù)[10]。 根據(jù)月球環(huán)境及特點(diǎn)，考慮到登月車所執(zhí)行的任務(wù)，登月車研究包括以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。 （1）輕小型機(jī)械及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 登月車的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，同時(shí)與之配套的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)具備很好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的爬坡和翻越障礙的能力。目前已經(jīng)出現(xiàn)的行駛機(jī)構(gòu)主要有履帶式、腿式和輪式，其中輪式的效率最高，但適應(yīng)能力最差，而腿式的適應(yīng)能力最強(qiáng)但效率最差。 （2）大時(shí)延遙操作技術(shù) 登月車遙操作中最主要的問題是空間與地面通信中的時(shí)間延遲，以及有限的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。通信延遲包括遙控指令的延遲和遙測信號的延遲，主要是由光傳播速度