2019年4月29日下午，机电学院进行了2016级机械类本科生《机械产品创新设计与制作实践》课程的结题答辩。创新设计与制作课程从大二下学期开始立项，每2～3名同学组成一支队伍，并由助理教授以上的导师进行专业指导。各队伍自由选择自己喜欢的创新设计题目，在导师指导下经过为期一年的设计、制造和调试，最终于2019年春季学期中期完成了设计目标，并在结题答辩上展示各自的成果。经过评选，24支队伍中共评出9个优秀队伍。

本期带来的项目是《刷墙机器人末端运动补偿装置》，团队成员为韦卓亨、胡韶、苏御风，指导老师为姜欣副教授

团队成员介绍

组长韦卓亨（右） 机电学院16机械二班

负责机械结构、电机测试

组员胡韶（中） 机电学院16机械二班

负责传感器算法设计、并联机构算法设计

组员苏御风（左） 机电学院16机械二班

负责传感器测试、程序设计测试

设计过程及背景

随着计算机和人工智能领域的告诉发展，机器人也在向室内装修方向有所建树，墙面摸腻子机器人就是其中之一。凭借视觉感知墙面状况，摸腻子机器人可以对未知墙面进行较好的腻子涂抹工作。我们小组负责了机器人前端的并联机器人机构，其功能为通过传感器数据和控制算法使前端平台始终保持与墙面固定的相对姿态。

样机原理

本机构为墙面摸腻子机器人的一部分，其功能为动平台随时保持与其正对的墙面平行，当经过的平面变化时动平台能随其变化。该机构是由3-RPS并联机器人和三个距离传感器组成的阵列构成，它是通过三个距离传感器的矩形阵列来检测动墙面的变化，将反馈信息传回Arduino，Arduino再通过控制三个直线电机的伸长量，从而控制动平台的位姿。

设计过程简要展示：

设计过程简要展示

算法设计：

算法设计

测试过程

动平台水平测试

      我们用手机自带的水平仪对平台水平测试、最大倾角测试以及平台呈力测试：

我们在寒假与大物实验的实验老师借光学平台对运动平台相对墙面姿态检测算法验证：

效果展示

效果展示

心得

经过这次科研的尝试，我们深刻体会到了科研的不容易，但是做出成果来的确是非一般的成就感。在研究过程中碰到了很多非常棘手而玄学的问题，都是得我们一一克服，没有现成得例子让我们照搬，有时候问题解决的我们都不知道问题出在哪，只能归结于玄学问题；同时团队协作也非常重要，团队的力量才能攻坚克难。

给学弟学妹的建议

在做实验得过程中发现我们使用的很多实验方法都是从大物实验中学到的，我们的算法设计上用的都是矩阵，所以线性代数时很重要的，高数就更是贯穿整个大学的课程，所以希望学弟学妹们把这些基础课程学好，对后面的学习和研究有很大的帮助。

不足

我们的设计虽然满足了基本要求但是还未能实现快速、精准的跟随，还有很大的改进空间；在传感器方面，我们目前使用的传感器采样频率较低，致使需要一段比较长的延迟时间来搜集数据以取平均值作为最终距离值，但极差较大。我们目前已经找到了更高采样频率、更高精度、更大测量范围的传感器，在下一步就把传感器替换掉。在机械结构方面，在设计紧固装置时没有考虑到留出足够的空间安装螺母，最终以暴力的方式安装上；在安装螺钉时也没留出足够的空间让螺丝刀工作。

致谢

感谢姜欣老师给予我们这次参与科研的机会，以及对我们的悉心指导，也感谢李康学长给予我们的帮助。

文：韦卓亨、胡韶、苏御风

图：韦卓亨、胡韶、苏御风

编排：王圣

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