铁轨检修机跨越式机器人小车系统分析与设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

近年来，随着我国高速铁路和城市轨道交通的快速发展，对铁路运输安全性和效率的要求日益提高。

传统的铁路检修方式主要依赖人工巡检，存在效率低下、劳动强度大、受环境影响大等问题，难以满足日益增长的铁路运营需求。

为解决上述问题，研制自动化、智能化的铁路检修装备成为必然趋势。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者针对铁路检修机器人的研究取得了丰硕成果，研发出了一系列功能各异的铁路检修机器人系统，例如，轨道巡检机器人、钢轨打磨机器人、隧道检测机器人等。

1. 国内研究现状

我国在铁路检修机器人领域起步较晚，但发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面：
1.系统需求分析:分析铁轨检修机跨越式机器人小车系统的功能需求、性能需求、环境需求以及可靠性与安全性需求，为系统设计提供依据。

2.机械结构设计:设计小车的总体结构，包括车体、跨越机构、行走机构、驱动与控制系统等，并对关键部件进行仿真分析，验证设计的合理性。

3.控制系统设计:设计小车的控制系统硬件架构和软件算法，实现小车的运动控制、跨越动作控制以及传感器数据采集与处理等功能。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的研究方法，逐步开展以下研究步骤：
1.文献调研:查阅国内外相关文献，了解铁轨检修机器人、跨越式机器人等领域的研究现状，为本研究提供理论基础和技术参考。

2.需求分析:结合铁路检修实际需求，分析铁轨检修机跨越式机器人小车系统的功能、性能、环境、可靠性与安全性等方面的需求，明确系统设计目标。

3.方案设计:根据需求分析结果，设计小车的机械结构、控制系统、跨越策略等，并进行方案比较和优化，确定最终方案。

5. 研究的创新点

本研究预期在以下几个方面取得创新性成果：
1.新型跨越机构设计:设计一种结构简单、可靠性高、适应性强的跨越机构，能够实现小车在铁轨上的平稳跨越障碍物。

2.智能控制算法研究:研究基于多传感器信息融合的智能控制算法，提高小车在复杂环境下的自主导航、避障和跨越能力。

3.仿真分析与优化设计:建立小车的仿真模型，对小车的运动学、动力学以及跨越过程进行仿真分析，优化设计参数，提高系统性能。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 谭杰, 郭吉丰, 孙立宁, 等. 复杂环境下铁路轨道巡检机器人的研究现状与发展趋势[j]. 机械工程学报, 2020, 52(20): 1-18.

[2] 孙立宁, 刘金锋, 杜志江, 等. 面向"机器人 "时代的铁路大型养路机械智能化发展构想[j]. 中国机械工程, 2020, 31(05): 529-541.

[3] 谢宏伟, 刘成, 张帆, 等. 轨道车辆转向架故障诊断技术研究现状及展望[j]. 铁道学报, 2019, 41(09): 1-13.