四自由度棒料搬運機械手設計,四自由度棒料搬運機械手設計,自由度,搬運,機械手,設計 畢業(yè)論文（設計）題目 四自由度棒料搬運機械手 課題的目的與意義 在社會不斷發(fā)展的今天，機器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應用也越來越廣泛，用機器的力量代替人力，而將人類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。 近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。 在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應用，如工業(yè)自動化機床控制，計算機系統(tǒng)，機器人等。而工業(yè)機器人是相對較新的電子設備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。 本設計的機械手是基于提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，減輕工人勞動強度而設計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。 本設計為四自由度圓柱坐標型工業(yè)機械手，其工作方向為兩個直線方向和兩個旋轉(zhuǎn)方向。 本設計中的四自由度棒料搬運機械手，主要是針對質(zhì)量少于2KG的圓形棒料的搬運。通過氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于60mm的棒料的搬運。 在控制器的作用下，機械手執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線并把工件翻轉(zhuǎn)過來這一簡單的動作. 國內(nèi)外研究情況 機器人（又稱機械手，機械人，英文名稱：Robot），在人類科技發(fā)展史上其來有自，早在三國時代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國人的智能結(jié)晶。隨著近代的工業(yè)革命，機器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。 機器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機械手、機械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。 工業(yè)機器人是典型的機電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。在許多生產(chǎn)領域，它對于提高生產(chǎn)自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，改善工人勞動條件的作用日見顯著。不少勞動條件惡劣、生產(chǎn)要求苛刻的場合，工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢。 工業(yè)機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進行各種操作。 工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代： 第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代工業(yè)機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復雜得多，這種機器人從1980年開始進入了實用階段，不久即將普及應用。 第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應用。 世界上工業(yè)機器人萌芽于50年代的美國，經(jīng)過40多年的發(fā)展，已被不斷地應用于人類社會很多領域，正如計算機技術(shù)一樣，機器人技術(shù)正在日益改變著我們的生產(chǎn)方式。 進入90年代，世界機器人工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步增長，每年增長率保持在10%左右，世界上已擁有機器人數(shù)量達到70萬臺左右，1992、1993年世界機器人市場曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機器人市場也開始復蘇，并日益興旺。與全球機器人市場一樣，中國機器人市場也逐漸活躍，1997年上半年，我國從事機器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單位已達200家，研制生產(chǎn)的各類工業(yè)機器人約有410臺，其中已用于生產(chǎn)的約占3/4。目前全國約有機器人用戶500家，擁有的工業(yè)機器人總臺數(shù)約為1200臺，其中從40家外國公司進口的各類機器人占2/3以上，并每年以100～150臺的速度增加。 從機器人的應用與發(fā)展來看，在很多方面工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢，工業(yè)機器人將來必定有廣闊的發(fā)展前景。 主要參考文獻 [1] 成大先.機械設計手冊[M].第3卷.北京：化學工業(yè)出版社.2001 [2] 張鐵,謝存禧.機器人學][M].廣州:華南理工大學出版社.2004 [3] 陳統(tǒng)堅.機械工程英語[M].北京:機械工業(yè)出版社.1996. [4] 成大先.機械設計手冊.單行本.氣壓傳動[M].北京：化學工業(yè)出版社.2004 [5] 馮辛安.機械制造裝配設計[M].北京: 機械工業(yè)出版社.2004 [6] 成大先.機械設計手冊.單行本.常用工程材料[M].北京：化學工業(yè)出版社.2004 [7] 吳克堅,于曉紅,錢瑞明.機械設計[M].北京:高等教育出版社.2002 [8] 鄭堤,唐可紅.機電一體化設計基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社.2001 [9] 陸一心,氣壓與氣動技術(shù)[M]. 北京：化學工業(yè)出版社.2004 [10] 秦曾煌.電工學電子技術(shù)(第五版) [M]. 北京：高等教育出版社.1999. [11] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.2000. [12] 吳振彪.機電綜合設計指導[M].廣東海洋大學.2002 [13] 馮開平，左忠義.畫法幾何與機械制圖[M].廣州:華南理工大學出版社.2004 [14] Robert J. Schilling.[Fundamentals of Robotics-Analysis and Control].New Jersey:Prentice Hall,1990 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預期成果、條件保障等） 研究目的 為了更好的了解四自由度棒料機械手設計系統(tǒng) 研究內(nèi)容與方法 （1） 完成復雜運動控制設計的總體方案 （2） 通過老師的指導可以對機械手進行熟悉的操作和運用 （3） 利用現(xiàn)有資料對機械手進行運動學理論分析，并結(jié)合矩陣工具對其建立的運動學的方程進行求解； （4） 利用機械手完成平面文字軌跡的運動控制； （5） 對復雜運動控制的總結(jié)，分析其優(yōu)缺點，并提出其缺點的解決方案和需要注意的問題 預期成果 以示教型四自由度串聯(lián)機械手為實驗設備，進行機械手的復雜運動控制，使機械手完成各種復雜軌跡的運動控制等功能，能夠在現(xiàn)在工業(yè)焊接、噴漆等方面的任務 條件保障 （1）微型計算機1臺。 （2）所需的office辦公軟件和Auto CAD Pro/E SolidWorks等軟件。 （3）有資深老師的指導。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 2012.12-2012.2 收集相關(guān)資料，確定題目； 2013.3.1-20013.3.20 總體方案論證，選擇，整體結(jié)構(gòu)的初步設計； 2013.3.21-2013.4.10 整體結(jié)構(gòu)設計，繪制裝配圖； 2013.4.11.5-2013.4.20繪制零件圖 2013.4.21-2013.5.6 編寫設計計算說明書。 討論小組意見 組長簽名： 2013年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)委員會主任簽名： 2013年 月 日 10