四自由度多用途氣動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制實(shí)現(xiàn)-自動(dòng)取料機(jī)械手含10張CAD圖帶開題,自由度,多用途,氣動(dòng),機(jī)器人,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),控制,節(jié)制,實(shí)現(xiàn),自動(dòng),機(jī)械手,10,cad,開題 開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 在現(xiàn)代生活中，由于科技的快速發(fā)展和物質(zhì)生產(chǎn)的大量需求，取料機(jī)械手的出現(xiàn)大大的提高了生產(chǎn)效率和減少了生產(chǎn)成本，并且成為了機(jī)械工程中的重要一部分。但時(shí)至今日，在取料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方面仍存在諸多的難點(diǎn)和問題。本文主要通過討論取料機(jī)械手的歷史背景、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、發(fā)展趨勢，詳細(xì)的說明了取料機(jī)械手在設(shè)計(jì)過程中存在的一些問題，并著力討論如何設(shè)計(jì)更高效的取料機(jī)械手。 關(guān)鍵詞 歷史背景 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用 發(fā)展趨勢 1 機(jī)械手的背景 數(shù)百年前人們就夢想制造出一種能像人手一樣運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，從而使人們從繁瑣的機(jī)械勞動(dòng)中解脫，早在兩千年前一些自動(dòng)和簡單的木偶人就開始出現(xiàn)了，所以人們從古至今一直致力于研發(fā)這種機(jī)構(gòu)。隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的崛起和迅速發(fā)展，人們對機(jī)械化生產(chǎn)的要求越來越高，于是便衍生出了一系列的取料機(jī)械手。 用作再現(xiàn)人們手部動(dòng)作的機(jī)械裝置稱為機(jī)械手。機(jī)械手是模仿人們手部和手臂部的部分動(dòng)作，按先前給定的程序、軌跡和要求來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)等操作的自動(dòng)機(jī)械裝置[1]。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并且經(jīng)過一定階段的發(fā)展已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手涉及到機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電器液壓技術(shù)學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)學(xué)、傳感器技術(shù)學(xué)等多方面領(lǐng)域的綜合知識。目前，液壓元件產(chǎn)品約有1000個(gè)品種，近10000個(gè)規(guī)格。我國對液壓工業(yè)的發(fā)展重視與國外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作，近年來持續(xù)引進(jìn)了許多液壓元件和液壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)的制造技術(shù)，對提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起到了舉足輕重的作用[2]。 2 機(jī)械手國內(nèi)外的發(fā)展 工業(yè)機(jī)械手于第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來，開始于40年代的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械手研究。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手；1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上，又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。目前，國際內(nèi)機(jī)械手的制造公司主要分為歐系和日系。日系主要品牌有不二越、川崎、安川、松下、FANLUC、OTC、等公司產(chǎn)品。歐系品牌主要有德國的KUKA、CLOOS，意大利的DALMEC，奧地利的GM和瑞典的ABB等公司產(chǎn)品[3~6]。 我國的工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用起步于20世紀(jì)70年代初期，其發(fā)展經(jīng)過30多年，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：70年代萌芽期，80年代開發(fā)期，90年代應(yīng)用化期。國外機(jī)械手企業(yè)占據(jù)著我國大部分工業(yè)機(jī)械手市場份額，面臨著如此強(qiáng)大的競爭對手，國內(nèi)機(jī)械手企業(yè)面臨著巨大的競爭壓力[7,8]。如今，我國正在從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)型發(fā)展，國內(nèi)制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來諸多機(jī)遇。目前，提高國內(nèi)自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)的任務(wù)迫在眉睫，我國，務(wù)必會(huì)加大對機(jī)器人、機(jī)械手工業(yè)化發(fā)展與應(yīng)用的政策支持與資金投入，將會(huì)給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的動(dòng)力[9]。 3 機(jī)械手的應(yīng)用 目前，取料機(jī)械手主要用于流水線傳送、裝配、取料、焊接、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能等各方面都能基本滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求。在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面所能應(yīng)用的機(jī)械手，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件從而解放繁瑣重復(fù)的勞動(dòng)力，在應(yīng)用專用取料機(jī)械手的同時(shí)，還必須相應(yīng)地去發(fā)展通用取料機(jī)械手，比如，機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如升降、伸縮、橫移、擺動(dòng)、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及用于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，從而根據(jù)不同的作業(yè)要求，以便選用不同的典型部件，則可組成不同用途的機(jī)械手，這樣一來即便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作環(huán)境，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用的范圍[10~12]。與此同時(shí)要提高機(jī)械手的運(yùn)行速度，減少?zèng)_擊，更加準(zhǔn)確的定位，和提高其精度才能更好地讓機(jī)械手在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮至關(guān)重要作用。 機(jī)械手主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括軀干部分、手臂部分、關(guān)節(jié)部分和手指部分。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動(dòng)、開閉手指。機(jī)械手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為自由關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和無關(guān)節(jié)和三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，但因?yàn)樯a(chǎn)和技術(shù)需求其中以二指用得最多，可根據(jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要[13]?？傊瑱C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸等；軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架[14]。 4 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到利用，從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸，如建筑業(yè)、國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)領(lǐng)域等。目前在一些機(jī)種方面，如弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、噴涂機(jī)械手、特種機(jī)械手等都基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置和設(shè)計(jì)問題，軟件的設(shè)計(jì)和程序的編制等關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)還掌握了弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、自動(dòng)化噴漆線、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置和諧波減速器等也有了突破。從技術(shù)層面來說，我國已經(jīng)具備了自主獨(dú)立發(fā)展機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)并且在未來幾年，隨著激光技術(shù)、傳感技術(shù)、工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，這些技術(shù)將會(huì)被廣泛用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效、高質(zhì)[15]。 5 總結(jié) 綜上所述，可以看出，機(jī)械手的發(fā)展前景非常廣闊，但其發(fā)展需要我們進(jìn)一步的努力研究來推動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)提高現(xiàn)代化生產(chǎn)的生產(chǎn)效率、簡化人工操作、降低運(yùn)營成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，使廣大勞動(dòng)人民從繁瑣的機(jī)械勞動(dòng)中解脫，從而給我國制造業(yè)帶來質(zhì)的飛躍。 參考文獻(xiàn) [1] 張桂香.機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [2] 張利平. 液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [3] 郭洪紅. 工業(yè)機(jī)械人技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006. [4] 張振軍. 石材模壓成型機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)床與液壓，2001(5)：126～129. [5] 張振軍. MH-15X3型集成材液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2001(5)：6～9. [6] 陳紹華. 機(jī)械設(shè)備電器控制[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2000. [7] 張利平. 液壓站設(shè)計(jì)與使用[M]. 北京：海洋出版社，2004. [8] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)[M]. 北京：高等教育出版社，2001. [9] 張曉旭. AutoCAD2007液壓氣壓設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社；北京 交通大學(xué)出版社，2007. [10] 王伯平. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [11] 王積偉. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2011. [12] 康立新，馬建華. 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2009，8（2）：218. [13] 萬繼祥. 模塊化四自由度機(jī)械手仿真與控制[D]. 淄博：山東理工大學(xué)，2008. [14] 王佳. 熱壓成型機(jī)械手的設(shè)計(jì)研究[D]. 西安：西安工業(yè)大學(xué)，2008. [15] 楊爾莊. 二十一世紀(jì)液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 液壓與氣動(dòng)，2001，9（2）：1～3. 開 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 研究或解決的問題 本課題需要解決如何設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)來使機(jī)械手完成取料的一系列動(dòng)作，需要研究機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和制造機(jī)械手的材料的選擇來盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)目的，如何設(shè)計(jì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)原理圖和零件裝配，設(shè)計(jì)出可以很好滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律的機(jī)構(gòu)，使設(shè)計(jì)出來的機(jī)械手能夠達(dá)到重量輕、體積小、工作安全可靠和操作方便等要求。 2 采用的研究手段 首先，對機(jī)械手做深入了解，清楚其機(jī)械結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)以前所學(xué)習(xí)、了解到的知識對機(jī)械手的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等進(jìn)行深入理解。 其次，利用身邊的資源進(jìn)行文獻(xiàn)資料的查閱，通過各校的圖書館查閱和網(wǎng)上查閱相結(jié)合來完成機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)受力分析的設(shè)計(jì)，根據(jù)所查資料來完成機(jī)械手的機(jī)構(gòu)擬定以及相關(guān)計(jì)算。 最后，通過指導(dǎo)教師指導(dǎo)，刻苦努力學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)相關(guān)知識來進(jìn)一步完善各項(xiàng)設(shè)計(jì)，最終達(dá)到所需要求。 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 該生通過查閱與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，經(jīng)過一定的分析研究，從普通取料機(jī)械手的選型開始一步步引出課題，對國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“取料機(jī)械手的設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達(dá)到了撰寫文獻(xiàn)綜述要求和目的，為畢業(yè)設(shè)計(jì)后期分析打下了基礎(chǔ)。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 本課題主要設(shè)計(jì)取料機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方針，要求學(xué)生能夠靈活運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的專業(yè)課程知識。本課題需要系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一個(gè)大型機(jī)械，對于一位在校的大學(xué)生而言，沒有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，是具有一定的難度的。整個(gè)設(shè)計(jì)工作量較大，但是，在自身的努力和老師的指導(dǎo)下，應(yīng)該可以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。學(xué)生若能夠深入地系統(tǒng)地完成該裝置的設(shè)計(jì)，會(huì)為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。 指導(dǎo)教師： 2019年3月25日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 2019年 3月25日