考务机器人的设计及研制

发布时间：2017-10-15 06:35

  本文关键词：考务机器人的设计及研制

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【摘要】：当前,考试仍然是一种有效的选拔和评估方式,同时国家举办的统一考试种类繁多,并且人们对考试公平、公正的要求越来越高,但传统人工监考存在着诸多不足,这给研制一款实用的考务机器人提供了一个良好的平台。考务机器人作为服务机器人领域的一个分支,其研制目的是替代人力完成监考中繁琐的考务工作,目前国内外针对考务工作的机器人研究较少,因此,研制一款设备一体化、服务智能化,同时能提高监考效率、减少作弊的考务机器人,具有重要的实用价值及工程应用意义。论文参照模块化设计思路,采用三维实体设计、计算机仿真以及样机实验相结合的方法对考务机器人Ⅲ型的身份识别和安检功能模块、行走功能模块、试卷收发功能模块、控制功能模块以及辅助功能模块进行设计与研究,论文主要完成了以下工作:(1)针对考务机器人的安检系统模块,采用三维建模软件Pro/E对考务机器人的安检机构进行了设计,运用ANSYS软件对关键的传动部位进行有限元分析,并将分析结果与理论计算进行对比,保证了机械结构安全可靠。(2)对考务机器人的收发试卷系统模块,依据国内考场布置情况得出的数据尺寸,采用Pro/E软件对发卷和收卷机构进行了设计,并对收卷机构的最佳开合角度建立了非线性的数学模型,运用MATLAB求解得出最佳开合角度值,收发试卷机构的合理化设计进一步增强了考务机器人的实用性。(3)对考务机器人的行走系统模块,在分析了几种技术较为成熟的行走机构的基础上,设计出了考务机器人的行走机构与循迹控制系统,并运用Pro/E的Mechanism运动仿真模块,对行走机构进行了运动学仿真,仿真结果表明了行走机构的可行性。(4)对考务机器人的控制模块,结合考务机器人的具体工作环境、动作流程以及时间安排,采用单片机控制系统,并通过两款样机实验验证了控制系统的可靠性。(5)完成了考务机器人Ⅰ型和考务机器人Ⅱ型样机试制,并在这两款样机实验的基础上对各功能模块进行验证,对实验中出现的安检效率低和发卷机构通用性差等不足之处,进行了优化和改进,使考务机器人Ⅲ型的性能更趋完善。通过以上工作表明,考务机器人的各个功能模块达到了设计目标;考务机器人能够很好的完成考场上的各项考务工作,具有巨大的研究价值和广阔应用前景。
【关键词】：新型考务机器人 模块化设计 安检机构 收发卷机构
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景、目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 身份识别系统11-14
• 1.2.2 行走系统14-16
• 1.3 考务机器人的应用优势和关键技术16-17
• 1.3.1 考务机器人的应用优势16
• 1.3.2 考务机器人的关键技术16-17
• 1.4 考务机器人总体设计目标、研究内容及结构安排17-21
• 1.4.1 功能设计17-18
• 1.4.2 设计目标及参数18-19
• 1.4.3 论文的研究内容和结构安排19-21
• 第二章 考务机器人安检系统设计21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 考务机器人安检系统的方案拟定21-23
• 2.3 考务机器人身份识别系统设计23-24
• 2.4 考务机器人检测系统设计24-27
• 2.4.1 考务机器人金属探测装置的设计24-26
• 2.4.2 考务机器人金属探测门禁装置的设计26-27
• 2.5 考务机器人检测装置受力分析27-28
• 2.6 考务机器人金属探测装置的有限元分析28-33
• 2.6.1 创建实体模型29-30
• 2.6.2 网格划分30-31
• 2.6.3 载荷及约束的施加31-32
• 2.6.4 求解结果及分析32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 考务机器人收发试卷系统设计34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 考务机器人的发卷机构设计34-36
• 3.2.1 试卷盒的设计34-35
• 3.2.2 试卷推送机构的设计35-36
• 3.3 考务机器人收卷机构的设计36-38
• 3.3.1 收卷机构的总体结构设计36-37
• 3.3.2 收卷机构的结构分析37-38
• 3.4 收发试卷机构开合角主要参数设计38-41
• 3.5 正交试验设计41-46
• 3.5.1 正交试验设计过程41-42
• 3.5.2 实验指标和实验参数的确定42
• 3.5.3 影响因素和水平的确定42-43
• 3.5.4 正交表选取与设计43
• 3.5.5 正交实验结果43-44
• 3.5.6 结果分析44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 考务机器人行走系统设计47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 考务机器人行走机构功能分析47-48
• 4.3 考务机器人行走机构总体方案的设计48-51
• 4.3.1 行走机构的运动方案48
• 4.3.2 三轮行走机构的驱动模式48-50
• 4.3.3 行走机构的转向模式50-51
• 4.4 考务机器人循迹运行系统设计51-54
• 4.4.1 路径识别模块52-53
• 4.4.2 电机驱动模块53-54
• 4.5 行走系统运动仿真分析54-60
• 4.5.1 Pro/E的Mechanism的运动仿真54-55
• 4.5.2 建立分析模型55-56
• 4.5.3 建立伺服电机56
• 4.5.4 定义分析主题56-57
• 4.5.5 行走轨迹分析57
• 4.5.6 仿真结果与分析57-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 控制系统设计61-67
• 5.1 引言61
• 5.2 控制系统设计依据61-62
• 5.3 控制系统硬件设计62-64
• 5.3.1 主控电路设计62-63
• 5.3.2 电源电路设计63-64
• 5.3.3 驱动电路设计64
• 5.4 控制系统软件设计64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 样机实验67-72
• 6.1 引言67-68
• 6.2 实验条件及设备68
• 6.3 考务机器人Ⅰ型实验68-70
• 6.4 考务机器人Ⅱ型实验70-72
• 第七章 结论与展望72-74
• 7.1 结论72
• 7.2 展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录A77-88
• 致谢88-89
• 攻读学位期间的研究成果89-90

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本文编号：1035640