平動搬運機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計,平動,搬運,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：平動搬運機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計  1．畢業(yè)設(shè)計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況。 1.1目的背景、研究意義 隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長期頻繁單調(diào)的操作。也提高了工件的生產(chǎn)加工速度，所以機(jī)械手的使用是非常高效的，就此設(shè)計出讓人跟滿意的機(jī)械手。 通過設(shè)計提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力,機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計能力,掌握實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法.通過設(shè)計把有關(guān)課程(機(jī)構(gòu)分析與綜合,機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計,液壓與氣壓技術(shù),自動控制理論,測試技術(shù),數(shù)控技術(shù)[1],微型計算機(jī)原理及應(yīng)用,自動機(jī)械設(shè)計等)中所獲得的理論知識在實際中綜合地加以運用,使這些知識得到鞏固和發(fā)展,并使理論知識和生產(chǎn)密切地結(jié)合起來.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計是機(jī)械設(shè)計及制造專業(yè)的學(xué)生一次比較完善的機(jī)械化設(shè)計.通過設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生獨立的機(jī)械整體設(shè)計的能力,樹立正確的設(shè)計思想,掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟,為自動機(jī)械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ).通過設(shè)計,使學(xué)生能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考[2],計算圖表,手冊,圖冊,和規(guī)范;熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn),以完成一個工程技術(shù)人員在機(jī)械整體設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練[12]。 1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況 隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型機(jī)器人[3]，它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成，可按預(yù)先引導(dǎo)動作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機(jī)器人，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務(wù)，它尚處于實驗研究階段[14]。 國外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展 　 美國是機(jī)器人機(jī)械手的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機(jī)器人機(jī)械手技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)[15]。 　　日本在1967年從美國引進(jìn)第一臺機(jī)器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當(dāng)時勞動力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎[4]，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一，素有“機(jī)器人王國”之稱。德國引進(jìn)機(jī)器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定[5]，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替普通人的勞動。這為機(jī)器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本[16]。 　　法國政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù)，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學(xué)技術(shù)體系，使法國機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，把重點放在開展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開展應(yīng)用和開發(fā)方面的工作[6]，兩者相輔相成，使機(jī)器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。 　　英國紀(jì)70年代末開始，推行并實施了一系措施列支持機(jī)器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時候政府對工業(yè)機(jī)器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導(dǎo)致英國的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐幾乎處于末位。近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國家由于自身國內(nèi)機(jī)器人市場的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品[7]。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奧地利的工GM公司。 　　我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個高潮，在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機(jī)器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人[8]。 　　從2O世紀(jì)9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)[9]。但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。 　　目前，我國工業(yè)機(jī)器人公司主要有中國新松機(jī)器自動化股份有限公司和首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司[10]。 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。 2.1研究的主要內(nèi)容： 1.了解國內(nèi)外機(jī)械手研究的現(xiàn)狀 2.熟悉平動搬運機(jī)械手的工作機(jī)理 3.確定平動搬運機(jī)械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4.確定機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu) 5.定成平動搬運機(jī)械手的力學(xué)模型分析 6.確定能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的各種功能如：手抓去，腕回轉(zhuǎn)，臂伸縮 7.完成機(jī)械手的機(jī)械設(shè)計（包括傳動部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動部分） 8.液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計 9.完成整個原理控制圖 10.繪制裝配圖 2.2研究思路與方法： 采用同其它同等機(jī)械類設(shè)備的類比，方案比較等方法，根據(jù)工業(yè)機(jī)械手的實際應(yīng)用特征及現(xiàn)有的物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、人力等條件，以所學(xué)的理論知識為基礎(chǔ)，按照工業(yè)機(jī)械手工作的一般過程、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，借鑒以往相似設(shè)備的成功經(jīng)驗進(jìn)行初步設(shè)計，然后對初步設(shè)計方案進(jìn)行驗算，修正，直至達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、實用的目的。其中對于機(jī)械手設(shè)計中的關(guān)鍵問題、難點問題進(jìn)行重點分析解決，確保整個設(shè)計方案的可行性和最佳性[11]。 2.3初步設(shè)計思路： 本課題研究的機(jī)械手一共擁有五個自由度，采用液壓驅(qū)動夾取工件[17]。 機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手爪、手腕、手臂、支座組成。手爪是抓取機(jī)構(gòu)，用來夾緊或是松開噴槍，與人的手指相仿，選用兩個手指，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指和手臂的元件，可以進(jìn)行俯仰動作[18]。簡單的機(jī)械手可以沒有手腕，而只有手臂，手臂的動作和手腕相類似，只是動作范圍更大，可以前后伸縮，上下俯仰和左右擺動等。支柱用來支撐手臂，它是固定的[12]。 采用液壓驅(qū)動，液壓實現(xiàn)機(jī)身的回轉(zhuǎn)與俯仰，以及各部件的伸縮俯仰運動。為實現(xiàn)機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，選用液壓馬達(dá)驅(qū)動。手臂伸縮與俯仰都采用液壓缸驅(qū)動。手腕俯仰采用液壓缸驅(qū)動，手抓的驅(qū)動同樣采用液壓驅(qū)動[13]。 3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作。 3.1重點及難點: 本課題研究的重點是（1）選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度；（2）設(shè)計各機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：（3）如手、手腕、手臂；液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計；（4）機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計：如PLC控制；難點是選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度。 3.2前期工作 （1）查閱大量相關(guān)專業(yè)資料為設(shè)計做好準(zhǔn)備； （2）進(jìn)行工作原理的分析； (3)分析并提出了總體機(jī)械結(jié)構(gòu)方案。 4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）。 1-2周：機(jī)械手坐標(biāo)形式及自由度的選取； 3-6周：機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計； 7-9周：機(jī)械手的驅(qū)動 10-15周：繪制圖紙、撰寫畢業(yè)設(shè)計書； 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式與畢業(yè)論文要求相同。 2）開題報告由各系集中歸檔保存。 3）開題報告引用參考文獻(xiàn)注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計（論文）參考文獻(xiàn)樣式”執(zhí)行。不進(jìn)入正文，可以作為附件放在開題報告后面。 參考文獻(xiàn) [1] 劉明保，呂春紅等.機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定.[N]河南高等專科學(xué)校學(xué) 報.2004.1.1. 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