二维运动平台的结构设计与控制实现开题报告

1. 研究目的与意义

通用二维平台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的x-y工作台、激光设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。完整的二维运动平台包括机械运动系统、位移传感系统和运动控制系统等部分。

本课题所设计二维运动平台主要针对中学物理课程教学演示使用，主要包括：机械结构的设计与制作、运动控制部分的设计与实现和上位机的实时通信等功能。

本课题难易适中，但课题包含了机械、电子、控制等综合性知识，对学生的机电综合素质要求较高；同时由于有实物制作的要求，因此对动手能力也有一定的要求。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：本课题主要内容是机械结构的设计与制作、运动控制部分的设计与实现和上位机的实时通信等功能。

难点：机械结构的设计相对容易，在二维平台的传动方式的选择上要认真比较与考量，同时学生的实践经验不足，图纸转换为实物仍有难度。运动控制的设计与实现也有一定难度，因以机械方向为主的学生对电路和控制上知识储备不足，需对控制知识的拓展与学习，在控制程序的算法上要多思考与探究。同时，二维运动平台的精度保证上也有一定难度，前两点难点的解决是精度的保障。

研究内容：1）查阅相关文献资料，了解二维运动平台的结构组成与作用；2）同时，要了解不同形式的二维运动平台，掌握不同二维运动平台的优缺点和使用场合；3）设计二维运动平台的机械结构，利用三维绘图软件绘制。4）掌握步进电机的结构与驱动，并学习控制的相关知识。

3. 国内外研究现状（文献综述）

通用二维平台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的x-y工作台、激光设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。完整的二维运动平台包括机械运动系统、位移传感系统和运动控制系统等部分。

研究内容：1）查阅相关文献资料，了解二维运动平台的结构组成与作用；2）同时，要了解不同形式的二维运动平台，掌握不同二维运动平台的优缺点和使用场合；3）设计二维运动平台的机械结构，利用三维绘图软件绘制。4）掌握步进电机的结构与驱动，并学习控制的相关知识。

参考文献：

4. 研究方案

（1）查阅文献掌握二维运动平台的结构组成及工作原理，掌握步进电机的控制方式并学习控制的相关知识。

（2）对二维运动平台的机械结构进行设计，利用solidworks软件绘制出三维模型。

（3）熟悉arm板的工作方式，学习掌握程序的编写和控制的相关知识。

5. 工作计划

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。进行课题总体设计与方案选型。

第2周英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均用pdf格式，上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。确定课题总体方案。

第3周查阅文献资料，撰写开题报告。进行机械结构设计。