第一篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告大全

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

?班 級： 機(jī)械 1303 姓 名： 明 可 富 學(xué) 號： 20132029、20132662

組內(nèi)成員： 明可富、白成玉

考核時(shí)間： 2016 年 04 月 21 日

報(bào)告內(nèi)容需包含上以下各內(nèi)容點(diǎn)，務(wù)刪減；本報(bào)告每位同學(xué)打印一份，以組為單位裝訂，于課程結(jié)束一周內(nèi)交回

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告

一、實(shí)驗(yàn)上課內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一 機(jī)器人本體實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容：

① 了解機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)及工作原理； ② 解并掌握編程軟件的使用與編程方法；

③ 熟悉模塊化拼裝組件的各個(gè)模塊并能熟練的拼接與使用，知道各傳感器的功能與使用方法。2 機(jī)器人功能：

機(jī)器人本體是面向教育的新一代能移動(dòng)機(jī)器人，它有一個(gè)強(qiáng)大的微處理器系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)，而且它還能擴(kuò)展聽覺、視覺和觸覺，成為真正意義上的機(jī)器人。編程方法：

利用軟件提供的模塊化編程軟件進(jìn)行編程，方便理解與快速使用。實(shí)驗(yàn)圖片：

本節(jié)課練習(xí)編程，無圖片。5 遇到的問題及解決方法：

實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題是紅綠燈在程序下運(yùn)行一次就停止了，解決的辦法是添加一個(gè)循環(huán)，讓紅綠燈能一直工作下去。2

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實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二 自動(dòng)導(dǎo)向車實(shí)驗(yàn) 模型描述：

該模型是一個(gè)自動(dòng)門控制模型，通過開關(guān)來控制門的啟閉，同時(shí)在啟閉過程中保持黃燈亮，當(dāng)開啟或關(guān)閉動(dòng)作完成后綠燈或紅燈亮。

設(shè)計(jì)上，使用電機(jī)和齒條齒輪作為自動(dòng)門的傳動(dòng)原件電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)門的橫向左右移動(dòng)，同時(shí)利用磁敏原件來檢測自動(dòng)門是否到達(dá)啟閉位置，并控制信號燈的動(dòng)作。模型主要組成零件及數(shù)量：

導(dǎo)軌*1；齒條*3；磁敏檢測原件*2；變速器*1 信號燈：紅黃綠各一個(gè)；電機(jī)*1；控制器*1；連接件及導(dǎo)線若干 3 實(shí)驗(yàn)圖片： 小組成員分工：（1）本人承擔(dān)的工作

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編程及調(diào)試；（2）其他成員：

裝置的組裝與調(diào)試。模型創(chuàng)新性描述：

使用磁敏元件模擬行人，當(dāng)感應(yīng)到有人接近時(shí)，門自動(dòng)開啟，較實(shí)驗(yàn)要求更加智能化。本人遇到的問題及解決方法：

在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，程序初始化并開始運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，經(jīng)分析后增加初始化復(fù)位功能，問題消除。

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實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三 電梯實(shí)驗(yàn) 模型描述：

該模型模擬電梯運(yùn)行，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電梯上下行，根據(jù)按鍵確定欲停止樓層，并通過磁敏檢測元件檢測電梯當(dāng)前所到樓層。2 模型主要組成零件及數(shù)量：

電機(jī)*1；信號燈*2；細(xì)線*1；磁敏傳感器若干；連接件及導(dǎo)線若干；電源控制器*1。實(shí)驗(yàn)圖片： 小組成員分工：

（1）本人承擔(dān)的工作：編程及調(diào)試

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（2）其他成員 ：部件總裝及調(diào)試 模型創(chuàng)新性描述：

改善提升裝置結(jié)構(gòu)，使電梯運(yùn)行速度更穩(wěn)定，更人性化。本人遇到的問題及解決方法：

在組裝模型過程中，由于不清楚實(shí)例內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們經(jīng)過多種拼接方法的嘗試，最終使模型很好地實(shí)現(xiàn)功能。

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實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四 自動(dòng)車床實(shí)驗(yàn) 模型描述：

該模型是一個(gè)自動(dòng)車床的控制模型，由主軸、床身、導(dǎo)軌、刀架組成，模擬了自動(dòng)車床的控制效果，由主軸輸出的功率傳遞到下方導(dǎo)軌，帶動(dòng)導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)。模型主要組成零件及數(shù)量：

電機(jī)*1；磁敏傳感器*2；變速齒輪*1；直角齒輪*4；連接件及導(dǎo)線若干；電源控制器*1。

實(shí)驗(yàn)圖片 小組成員分工：(1)本人承擔(dān)的工作：

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編程調(diào)試及部分模型組裝(2)其他成員：

車床部件的總裝 模型創(chuàng)新性描述：

增加部件時(shí)車床主軸旋轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定。6 本人遇到的問題及解決方法：

問題主要在于對程序的編程上并不是太了解，經(jīng)過檢查與學(xué)習(xí)后得以解決。8

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實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五工業(yè)抓放機(jī)器人 模型描述（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試）：

該模型是一個(gè)工業(yè)抓放機(jī)器人模型，由升降臺、床身、導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)手臂組成，有三個(gè)自由度，模擬了工業(yè)裝房手臂的操作過程。模型主要組成零件及數(shù)量：

電機(jī)*1；磁敏傳感器*2；變速齒輪*5；直角齒輪*4；連接件及導(dǎo)線若干；電源控制器*1；導(dǎo)軌*2。實(shí)驗(yàn)圖片：

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告 小組成員分工：

(1)本人承擔(dān)的工作：編程調(diào)試及部分模型組裝(2)其他成員(如果有)：模型的組裝與調(diào)試 5 模型創(chuàng)新性描述：

三個(gè)自由度共六個(gè)動(dòng)作，采用多子程序編程的方法，程序簡單明了。6 本人遇到的問題及解決方法：

面對抓放手臂多自由度運(yùn)動(dòng)，采用多子程序編程，避免了因程序過多而使編程困難，更易實(shí)現(xiàn)控制。10

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二 課程考核 模型名稱：自動(dòng)攪拌機(jī) 2 模型功能：

模擬工地上的水泥攪拌機(jī)，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，攪拌機(jī)開始工作，同時(shí)綠燈亮；當(dāng)攪拌機(jī)停止按鈕按下或者攪拌機(jī)抬起時(shí)停止工作。模型照片：

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告 模型的創(chuàng)新點(diǎn)：

① 利用齒輪機(jī)構(gòu)將動(dòng)力從電機(jī)傳遞到攪拌軸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)精確且穩(wěn)定的傳動(dòng)，克服了電機(jī)直接控制造成的不穩(wěn)定；

② 使用磁敏檢測原件，實(shí)現(xiàn)攪拌機(jī)意外抬起的關(guān)停控制，以免傷人。模型的組成部件名稱及數(shù)量：

電機(jī)*1；減速器*2；信號燈*2；磁敏檢測原件*2；控制器*1；導(dǎo)線若干；連接件若干。模型未實(shí)現(xiàn)的功能：

攪拌機(jī)的主軸未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告 小組成員及分工情況(1)小組成員名單：

明可富、白成玉(2)本人：

編程及調(diào)試(3)其他成員：

硬件的組裝、模型功能的設(shè)計(jì) 作者承擔(dān)工作情況

(1)完成的工作在模型起的作用：

各部分檢測結(jié)構(gòu)及其功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(2)完成的工作使用的元器件名稱及數(shù)量：

電機(jī)*1；減速器*2；信號燈*2；；磁敏檢測原件*2；控制器*1；導(dǎo)線若干；連接件若干。

(3)完成工作過程中遇到的問題及解決方法：

程序的編程問題以及點(diǎn)電機(jī)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)不精簡，參考程序及其他機(jī)器模型解決。

(4)本部分工作未實(shí)現(xiàn)的功能：

攪拌機(jī)的主軸未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控。

第二篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程考核報(bào)告

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班級：

姓名：

學(xué)號：

組內(nèi)成員：

考核時(shí)間：年月日

備注：

1、報(bào)告內(nèi)容需包含上以下各內(nèi)容點(diǎn)，務(wù)刪減；

2、本報(bào)告每位同學(xué)打印一份，以組為單位裝訂，于課程結(jié)束一周內(nèi)交回

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一、機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容概述

1、機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容：

2、機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)中遇到的問題及解決方法：

3、學(xué)習(xí)機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的收獲：

二、完成模型描述

1、模型名稱：

2、模型功能：

3、模型照片：

4、模型的創(chuàng)新點(diǎn)：(簡述完成模型的創(chuàng)新點(diǎn))

5、模型的組成部件名稱及數(shù)量：

6、模型未實(shí)現(xiàn)的功能：（如果有的話）

三、模型創(chuàng)新描述

四、小組成員及分工情況

1、小組成員名單：（不超過4人）

2、成員甲：（承擔(dān)的工作或角色）

3、成員已：（承擔(dān)的工作或角色）

4、成員丙：（承擔(dān)的工作或角色）

5、成員丁：（承擔(dān)的工作或角色）

五、作者承擔(dān)工作情況（僅限本人所做工作）

1、完成的工作在模型起的作用：

2、完成的工作使用的元器件名稱及數(shù)量：

3、完成工作過程中遇到的問題及解決方法：

4、本部分工作未實(shí)現(xiàn)的功能：（如果有的話）

第三篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程改革

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程改革

摘 要：基于機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)需求以及“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的特點(diǎn)，針對目前機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題，對《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，建設(shè)能滿足機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的開放式實(shí)驗(yàn)室及管理模式，并通過開展各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識。實(shí)踐證明可改善課程的教學(xué)質(zhì)量，且大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì) 改革 實(shí)驗(yàn)課程

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0188-01

當(dāng)今世界，隨著全球化經(jīng)濟(jì)競爭愈演愈烈，創(chuàng)新能力已成為決定一個(gè)國家綜合國力的核心因素。因此如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的機(jī)械創(chuàng)新技術(shù)人才，成為各高校機(jī)械類專業(yè)急需解決的問題。在當(dāng)今激烈的就業(yè)競爭中，如何縮短與企業(yè)的距離，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提高學(xué)生的一次性就業(yè)率，也成為高校的主要職責(zé)。因此對機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生面向工程實(shí)際的思維理念，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識以及動(dòng)手能力，具有十分重要的意義。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，其目的在于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，而機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、綜合設(shè)計(jì)與分析能力、科學(xué)研究能力以及創(chuàng)新能力為基本要求，培養(yǎng)能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)需求的創(chuàng)新人才為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)課程。但目前我校的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所存在的問題與國內(nèi)的大多數(shù)高校的問題基本一樣，即學(xué)生多、課時(shí)少、設(shè)備少，而且實(shí)驗(yàn)方法和教學(xué)手段過于單一，同時(shí)實(shí)驗(yàn)開設(shè)與工程實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合不緊密，不利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，因此，如何充分利用現(xiàn)有的資源，對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，成為了當(dāng)務(wù)之急。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的改革

基于目前機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，提出其教學(xué)改革的方案，以期通過實(shí)驗(yàn)開拓一條培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計(jì)與分析能力、解決工程實(shí)際問題能力的新途徑。

2.1 加強(qiáng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)

慧魚模型（Fischertechnik）1964年誕生于德國，是由德國發(fā)明家ArthurFischer博士在其專利“六面拼接體”的基礎(chǔ)上發(fā)明的，是技術(shù)含量較高的工程技術(shù)類拼裝模型。它一共有300多種零件，可以說是一個(gè)結(jié)構(gòu)件的家族，它除了有機(jī)械構(gòu)件外還提供有電氣元件、傳感器、氣動(dòng)構(gòu)件、控制器甚至軟件等系統(tǒng)，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、氣動(dòng)、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，可拼搭成多種機(jī)構(gòu)，只要學(xué)生能想到的結(jié)構(gòu)，都可以用它搭建出來，通過實(shí)物拼裝和實(shí)物運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅可以直觀驗(yàn)證設(shè)計(jì)構(gòu)思，還可以給學(xué)生帶來極大的成就感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為課堂及實(shí)驗(yàn)室教學(xué)提供了良好的教具。該校機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室針對專業(yè)需要，于2004年引進(jìn)了“慧魚”模型組合包，其教學(xué)和實(shí)驗(yàn)效果非常好，但是由于時(shí)間久遠(yuǎn)，零件存在丟失和損壞的情況，不能滿足目前的實(shí)驗(yàn)需要，有時(shí)4、5個(gè)學(xué)生共用一套模型，加上實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制，給學(xué)生偷懶提供了借口，這在一定程度上影響學(xué)生的動(dòng)手能力。所以購買了一批新的組合包基本上滿足了實(shí)驗(yàn)需求。

同時(shí)還建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真分析，可在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)開始前驗(yàn)證創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的正確性與可行性，同時(shí)還可以通過修改、調(diào)整來完善設(shè)計(jì)。這樣不僅使學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能得到了培養(yǎng)，還提高了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力、軟件應(yīng)用能力、分析計(jì)算能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力等綜合能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蛢?nèi)容改革

改變由老師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，安排實(shí)驗(yàn)步驟和程序的傳統(tǒng)被動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑捎糜蓪W(xué)生自主的主動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，由老師提出?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生自己思考、自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并在老師的指導(dǎo)幫助下完成實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生充分的自由和空間來發(fā)揮他們的創(chuàng)新精神。或更進(jìn)一步，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和愛好去查閱相關(guān)資料進(jìn)行選題，然后由老師對學(xué)生的選題進(jìn)行可行性分析，對于難度及工作量不適當(dāng)?shù)倪x題，老師應(yīng)提出修改意見，并在選題的同時(shí)注重創(chuàng)新性和應(yīng)用性以及與工程實(shí)踐的結(jié)合。對于比較好的設(shè)計(jì)和作品，我們可以拿去參加各種比賽，比如：三維設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械工程訓(xùn)練大賽等活動(dòng)。通過自主創(chuàng)新課題的開展，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，老師只做必要的指導(dǎo)，這樣既激發(fā)了學(xué)生的興趣又培養(yǎng)了他們的綜合創(chuàng)新能力。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開放力度與管理

實(shí)驗(yàn)室在一段時(shí)間內(nèi)對學(xué)生全天候開放，學(xué)生可以利用課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生創(chuàng)造寬松、自由的時(shí)間和環(huán)境，這樣可以打破實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排在時(shí)間和空間的限制，實(shí)驗(yàn)不再是在固定的時(shí)間和地點(diǎn)完成。充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，實(shí)踐證明學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情得到了提高，而且，由于提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放性與綜合性，使得學(xué)生的獨(dú)立思考能力及分析解決問題能力得到了鍛煉，還培養(yǎng)了他們的協(xié)作創(chuàng)新精神。

加強(qiáng)開放實(shí)驗(yàn)室管理，應(yīng)用海軍航空工程學(xué)院采取的變被動(dòng)管理為主動(dòng)管理的開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式，以學(xué)生為主體，自主學(xué)習(xí)、自主管理，并配以必要的輔導(dǎo)答疑和安全監(jiān)督。結(jié)語

教學(xué)實(shí)踐證明，通過對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，利用“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的實(shí)驗(yàn)以及教學(xué)平臺，能夠更有效地培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，很多學(xué)生在各類競賽中獲得了很好的成績，并通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)申請了一些專利，取得了很好的效果，并為后續(xù)的課程改革提供很多有意義的參考方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪超.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J].裝備制造技術(shù)，2008（8）：179-180.[2] 陳濤.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究與探索[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（10）：40-42.[3] 張翠英，溫衛(wèi)中，鄭秀紅，等.基于立體化教學(xué)模式的微機(jī)原理課程教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2012（36）：34-35.[4] 黃朝陽.“工程對象教學(xué)法”在機(jī)電創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究――以慧魚模型為載體[J].大學(xué)教育，2014（2）：71-75.

第四篇：《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程讀書報(bào)告

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程讀書報(bào)告

姓名：

班級：

學(xué)號：

專業(yè)：

蠕行式仿生變直徑桿爬行機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

擇要：設(shè)計(jì)研發(fā)了一種利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、擺桿機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)在變直徑桿上攀爬的非智能的蠕行式仿生爬桿機(jī)器人。在對機(jī)器人靈巧的結(jié)構(gòu)和工作原理作出說明的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和仿真分析。實(shí)驗(yàn)表明，該機(jī)器人爬行穩(wěn)定，工況好。

關(guān)鍵詞：爬桿機(jī)器人變直桿曲柄連桿凸輪

一、仿生機(jī)器人設(shè)計(jì)需求

現(xiàn)代生活中，高空作業(yè)不斷增加，市場上少量使用的氣動(dòng)蠕行式爬行器，其上升和下降運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)由氣壓控制，需要?dú)庠春蜌鈩?dòng)控制系統(tǒng)，能量損耗大，并且一般伴有較大的噪聲。因?yàn)檫B接了大量的支持設(shè)備，氣動(dòng)蠕行式爬行器的體積和活動(dòng)范圍都受到限制，而且設(shè)備成本較高。

二、仿生設(shè)計(jì)原理

這是一種新穎的變直徑桿仿生爬行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，該方案能基本滿足我們設(shè)定的工作狀況。該機(jī)器人是模仿人的爬樹動(dòng)作而設(shè)計(jì)的。人爬樹時(shí)，兩腳夾緊樹桿，兩腿一蹬，兩手抱住樹桿，人向上移，然后兩手抱緊樹桿，收腿提腳上移，一步步向上爬行。該機(jī)器人的爬行動(dòng)作原理示意如下圖1所示。

圖1 機(jī)器人爬行動(dòng)作原理示意圖

圖2 機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理圖

既然是仿生尺蠖式蠕動(dòng)，那么在本機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，將以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軀干的伸縮為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)幼鳛槟繕?biāo)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)有很多種，常見的機(jī)構(gòu)有：不完全齒輪齒條雙側(cè)停歇機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、圓柱齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋絲桿機(jī)構(gòu)等。這幾種機(jī)構(gòu)各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)可以很好地協(xié)調(diào)好機(jī)器人的整體工作。

從圖1中可以看出，機(jī)器人的爬行動(dòng)作原理可分為以下5步： 1）在初始狀態(tài)1時(shí)，下機(jī)械手夾緊、上機(jī)械手松開見圖2所示)

2）電機(jī)回轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)曲柄及和曲柄固接在一起的下并聯(lián)盤形凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)下機(jī)械臂擺動(dòng)，與此同時(shí)帶動(dòng)和連桿固接在一起的上移動(dòng)凸輪向下移動(dòng)，推 動(dòng)上機(jī)械臂擺動(dòng)，當(dāng)下并聯(lián)盤形凸輪轉(zhuǎn)過升程角時(shí)，下機(jī)械手松開；與此同時(shí)上移動(dòng)凸輪向下移動(dòng)過空行程，上機(jī)械手抓緊，即狀態(tài)2。

3）電機(jī)繼續(xù)回轉(zhuǎn)，此時(shí)上機(jī)械手夾緊、下機(jī)械手松開，機(jī)器人下部在電機(jī)的提升拉力作用下向上移動(dòng)，當(dāng)曲柄和連桿重疊共線時(shí)，機(jī)器人下部被提升到極限位置，即狀態(tài)3。

4）電機(jī)繼續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)下并聯(lián)盤形凸輪轉(zhuǎn)過回程角時(shí)，下機(jī)械手夾緊；與此同時(shí)上移動(dòng)凸輪向上滑過空行程，上機(jī)械手松開，即狀態(tài)4。

5）電機(jī)繼續(xù)回轉(zhuǎn)，因?yàn)橄聶C(jī)械手夾緊、上機(jī)械手松開，所以機(jī)器人上部在電機(jī)的提升推力作用下向上移動(dòng)，當(dāng)曲柄和連桿拉直共線時(shí)，機(jī)器人上部提升到極限位置，即狀態(tài)5。

從圖2和圖1可看出，減速電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，機(jī)器人整體向上爬行一次，重復(fù)狀態(tài)1~5就可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械手之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作和機(jī)器人整體的蠕行爬行。通過實(shí)驗(yàn)，證明了該機(jī)器人的可用性和穩(wěn)定性。

由該例我們可以發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，只有具有創(chuàng)新性的思維方式，才能克服目前機(jī)械產(chǎn)品的缺陷，實(shí)現(xiàn)既定的設(shè)計(jì)目的，承載能力大、接觸面積小、速度適中，適應(yīng)能力強(qiáng)，能越障礙物，機(jī)構(gòu)方案選擇才能合理、經(jīng)濟(jì)。

三、參考文獻(xiàn)

《蠕行式仿生變直徑桿爬行機(jī)器人的設(shè)計(jì)》 王曉光 陳明森 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

第五篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程論文

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程論文

姓名：任華 班級：工業(yè)設(shè)計(jì)142 學(xué)號：20140203022

2LED臺燈產(chǎn)品背景及發(fā)展現(xiàn)狀

產(chǎn)品背景

LED的出現(xiàn)給我國臺燈行業(yè)注入了新的能量，它極大地豐富了臺燈的功能，具有廣闊的發(fā)展前景。人們對物質(zhì)生活的水平不斷提出更高的要求?，F(xiàn)在市場上大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)滿足不了人們個(gè)性化的需求。人們希望所購買的商品能滿足物質(zhì)功能外還能體現(xiàn)購買者的興趣愛好，個(gè)人品味等。傳統(tǒng)的臺燈產(chǎn)品已無人問津，臺燈行業(yè)要想改變現(xiàn)狀，就得結(jié)合個(gè)性化需求，對臺燈的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行優(yōu)化。

現(xiàn)有臺燈市場的調(diào)研分析臺燈的分類。目前市場上的臺燈按功能分為：閱讀、裝飾。按風(fēng)格分為：現(xiàn)代、中式、歐式等。按材質(zhì)的類別：分為鋁合金臺燈、玻璃臺燈、水晶臺燈、實(shí)木臺燈、陶瓷臺燈等。臺燈的光學(xué)要求。臺燈最主要的功能就是照明，因此在使用過程中對于人的眼睛的影響至關(guān)重要。臺燈的光源分為三大類：白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈。無論哪種光源，在光學(xué)性能上均要求：①遮光性;②照度要求;③照度均勻度要求。只有確保這三點(diǎn)基本的光學(xué)性能要求，才能減緩眼睛的疲勞，才能稱得上臺燈。調(diào)研結(jié)果。了解臺燈的種類、材料、市場需求等情況，從中分析市場的變化趨勢，市場上的臺燈種類繁多，銷售量也不盡相同，主要區(qū)別于材料和創(chuàng)意。臺燈行業(yè)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

國內(nèi)現(xiàn)狀我國臺燈的普及率很高，但由于存在體積大，依賴固定電源而無法斷電使用等缺陷，為我國的臺燈行業(yè)提供了很大的發(fā)展空間。目前，國內(nèi)市場上的臺燈種類樣式繁多，按燈泡的類別分為：白熾燈、節(jié)能燈、LED燈;LED臺燈是以發(fā)光二極管為光源的臺燈，具有體積小、耗電低、使用壽命長、無毒環(huán)保、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得LED燈具從室外裝飾，景觀照明，逐漸發(fā)展到家用照明。可是目前市面上的很多LED照明產(chǎn)品由于受到使用的材料、制造工業(yè)及成本等因素的制約，并沒有很好地展現(xiàn)它的優(yōu)點(diǎn)。雖然臺燈市場發(fā)展空間大，但是目前我國臺燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在諸多問題。通過大量的市場分析，價(jià)格較高的臺燈大多來自國外，而國內(nèi)的臺燈價(jià)格普遍偏低，而個(gè)別高價(jià)格的國內(nèi)臺燈不是因?yàn)樵O(shè)計(jì)的獨(dú)特而是因?yàn)椴牧系陌嘿F或工藝的特點(diǎn)?，F(xiàn)今，市場對于臺燈的要求主要體現(xiàn)在：一是追求個(gè)性化;二是功能的多樣性及環(huán)保性。因此臺燈已不再是簡單的照明工具，而是逐步向組合化、裝飾化、高效節(jié)能化發(fā)展。國外現(xiàn)狀。歐洲各國的燈具設(shè)計(jì)一直引領(lǐng)世界潮流，如意大利的臺燈設(shè)計(jì)除著重體現(xiàn)產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)外，還注重人和產(chǎn)品之間產(chǎn)生情感上的共鳴。荷蘭的飛利浦很早就重視“以人為本”的原則。亞洲的松下和東芝等企業(yè)在照明產(chǎn)品的研發(fā)上也都位居世界前列。臺燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢我國臺燈產(chǎn)業(yè)近幾年呈現(xiàn)快速增長的趨勢，國內(nèi)生產(chǎn)LED照明燈具的企業(yè)就有5000余家，由于LED照明產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)主要掌握在歐美等國家，國內(nèi)企業(yè)主要生產(chǎn)低端產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的附加值低，企業(yè)利潤上不去。在生產(chǎn)過程中，能源消耗大、產(chǎn)品出場率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、管理水平落后等，使得國內(nèi)很多臺燈企業(yè)紛紛倒閉。在此背景下，一些企業(yè)紛紛加快科技創(chuàng)新步伐，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，有效提升了其臺燈生產(chǎn)效率和質(zhì)量。調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表明，自2010 年以來，國內(nèi)的LED臺燈銷量平均增幅達(dá)35%。而海外市場達(dá)80%的家庭普及率，如圖2所示，LED照明市場呈逐年上升趨勢。此外，中國臺燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告首次提出“新型臺燈產(chǎn)業(yè)”和“替代品產(chǎn)業(yè)”的概念，并以此為基礎(chǔ)，界定了其具體的內(nèi)涵，建立評價(jià)體系和量化指標(biāo)體系。另外，行業(yè)協(xié)會(huì)還站在一個(gè)全新的視角推演和預(yù)測了我國臺燈也的發(fā)展進(jìn)程。展望未來，我們可以看到，LED燈具正在以其靈活便捷的優(yōu)勢贏得市場的認(rèn)可和青睞。因此，局部照明產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用必將成為市場的未來發(fā)展趨勢，企業(yè)也將生產(chǎn)出更多個(gè)性化照明產(chǎn)品，以適應(yīng)用戶的實(shí)際需求。設(shè)計(jì)思路：LED燈的使用現(xiàn)在越來越廣，臺燈的燈現(xiàn)在大多用的也是LED燈了。但大多數(shù)的臺燈的燈光照射方向是固定的，這限制了臺燈的使用場景。也有臺燈使用了柔性材料，能調(diào)節(jié)照射方向的臺燈，從打開百葉窗，陽光照射到房間中受到啟發(fā)，百葉窗結(jié)構(gòu)也可以使用在臺燈，百葉窗的角度可以從0度調(diào)節(jié)到180度，這樣可以隨意控制燈光的方向，又具有藝術(shù)感，要是再加上使用木質(zhì)材料，又能體現(xiàn)品質(zhì)感和自然感。

原理方案設(shè)計(jì)：如果將燈鎖死在一個(gè)四面封閉的方盒中，那燈光的照射強(qiáng)度應(yīng)該是比較高的，但這樣燈光照射不出來，也就沒有任何意義，如果將方盒的一面做成百葉窗式的結(jié)構(gòu)，百葉窗關(guān)閉的時(shí)候，燈光只能從縫隙中射出來一點(diǎn)，當(dāng)百葉窗漸漸地打開，燈光也就慢慢地照射出來了，從一開始的傾斜向下到中間的水平照射，再到最后的傾斜向上照射，燈光的照射方向就這樣被巧妙地控制住了，又具有形式感和藝術(shù)感。當(dāng)然單單就一個(gè)方盒，那燈光的照射范圍也是有限的，所以要將方盒提升一定的高度，就像臺燈那樣，既有能發(fā)光的頭部，又有連接部分和底座。

關(guān)鍵技術(shù)：LED節(jié)能技術(shù) LED防眩光技術(shù) 百葉窗調(diào)節(jié)控制

材料：LED燈部分：玻璃 金屬有機(jī)化合物 氮化物 塑料 導(dǎo)電材料

百葉窗部分：線 薄竹片 不銹鋼 臺燈外殼：木材

應(yīng)用前景：百葉窗式LED燈用百葉窗的形式來控制燈光的方向，相比之前的調(diào)節(jié)燈罩方向的更具有創(chuàng)新性，更具有藝術(shù)感?？梢杂米鞔差^燈，學(xué)生護(hù)眼燈等等。假設(shè)這樣一個(gè)場景，學(xué)生小A回到家先要完成作業(yè)，將臺燈的百葉窗調(diào)成45度左右，讓光線照到書上，在完成作業(yè)后，小A要用臺燈照到書架上找書，可以將百葉窗調(diào)成接近于水平方向，讓燈光能垂直照到墻上。模型效果圖

雖然工業(yè)設(shè)計(jì)沒有涉及很深很難的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但是對于工業(yè)設(shè)計(jì)來說，機(jī)械結(jié)構(gòu)也是非常重要的，掌握了解機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場景和方法，對于設(shè)計(jì)來說，就能擴(kuò)大設(shè)計(jì)的可能性，加深設(shè)計(jì)的深度和細(xì)節(jié)，也能讓我們對所設(shè)計(jì)的東西的可行性能做出一定的判斷。

創(chuàng)新的作用體現(xiàn)在我們生活中的方方面面，大到人類文明進(jìn)步、人類科學(xué)的發(fā)展、現(xiàn)代科學(xué)體系、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、綜合國力，小到我們的日常生活，一個(gè)創(chuàng)新的點(diǎn)子往往能給我們帶來太多的便利。世界各國之間在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和科學(xué)技術(shù)方面的劇烈競爭。實(shí)質(zhì)上是人才的競爭，而人才競爭的關(guān)鍵是人才創(chuàng)造力的競爭。然而，滲透人們生活點(diǎn)點(diǎn)滴滴的東西，總是與機(jī)械有千絲萬縷的聯(lián)系，因此，如何培養(yǎng)和提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，特別是對機(jī)械類學(xué)生來說，更應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力擺在重要位置。

所謂的“創(chuàng)新”簡單地理解不就是“創(chuàng)造新的東西嘛”，我將其分為兩類：革新和改進(jìn)。革新和改進(jìn)都可以創(chuàng)造新型東西，都能給人們帶來人們想要的某些效果。我想首先從“創(chuàng)新的起始點(diǎn)”談起，創(chuàng)新其實(shí)并不神圣，它來源于生活，多數(shù)的創(chuàng)新是建立在解決目前處理問題存在的缺陷上面的。以前處于溫飽的中國人民，在解決了溫飽問題之后開始考慮怎樣更好地解決衣食住行問題、更舒服地生活了，這就是創(chuàng)新的源泉。為了更方便地洗衣服，洗衣機(jī)隨之誕生，將以前的人工搓洗，直接裝換為旋轉(zhuǎn)式柔和的衣物間自身相互摩擦，接著又有不斷的改進(jìn)，于是市場上出現(xiàn)了各式各樣的洗衣機(jī)；為了方便人們縫補(bǔ)衣服，縫紉機(jī)也就被發(fā)明出來了，并且不再墨守成規(guī)地用單線縫補(bǔ)，進(jìn)而更高效更牢固的縫補(bǔ)衣物。還有不勝枚舉的例子供我們參考，一個(gè)新的具有時(shí)代意義的機(jī)械產(chǎn)品被生產(chǎn)出來，首先肯定是突破常規(guī)的，而所謂的突破，其實(shí)質(zhì)上探究新的工作原理，這樣的突破才是飛躍性的突破為便于區(qū)別，我將其定義為“革新”。在我看來，很多時(shí)候人們創(chuàng)新的想法往往被扼殺在搖籃里，由于專業(yè)知識和閱歷的局限性，我們太容易否定自己的各種想法了，其實(shí)可能只要我們?nèi)ド罹?，即使現(xiàn)在不能實(shí)現(xiàn)東西，誰能保證以后也沒法實(shí)現(xiàn)呢，就如同50年代的人能預(yù)想到現(xiàn)在人手一臺電腦的現(xiàn)象嘛。然而，我又不得不承認(rèn)，那種具有時(shí)代意義的機(jī)械產(chǎn)品的誕生，并不常見，我們司空見慣的還是在原有理論基礎(chǔ)上面的改進(jìn)，但是，真正的創(chuàng)新其實(shí)應(yīng)該具有革新一樣意義，其真正鼓勵(lì)人們?nèi)プ龅钠鋵?shí)是用不同的方法去更好地解決相同的問題，簡單的換位思考有時(shí)候會(huì)得到意想不到的效果，所以，創(chuàng)新從思維做起、從點(diǎn)子做起，無論從你所掌握的知識能否實(shí)現(xiàn)，先要敢想。

我們的生活離不開機(jī)械，各種機(jī)械產(chǎn)品讓我們的生活變得越來越便利，然而，實(shí)際生活中其實(shí)還存在著很多讓人們不滿的地方，需要我們?nèi)ネ晟?，去用非常?guī)的方法解決，進(jìn)而完成真正意義上的革新。