工業(yè)機器人機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真【三維PROE】【8張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
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開題報告書
題 目 工業(yè)機器人機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真
學生姓名
學 號
專業(yè)班級
指導老師
年 月 日
論文(設(shè)計)題目
工業(yè)機器人機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真
1、 本課題目的、意義及相關(guān)研究動態(tài):
1、課題目的:
機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機械設(shè)計、制造行業(yè)的人才而開設(shè)的專業(yè)。而工業(yè)機械手課程設(shè)計不僅培養(yǎng)設(shè)計者對機械的認識、運用能力而且也增進了對機械工業(yè)發(fā)展的了解和認知。
工業(yè)機械手的設(shè)計涉及:機械設(shè)計原理、氣壓、電氣傳動及單片機、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。設(shè)計目的:
(1)養(yǎng)學生的機械設(shè)計能力;
(2)擴展學生的知識結(jié)構(gòu);
(3)幫助學生培養(yǎng)綜合運用能力;
(4)是課堂教學的有益補充。
2、課題意義:
在機械工業(yè)中,應(yīng)用機械手的意義可以概括如下:
(1)以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度
應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度,從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
(2)以改善勞動條件,避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中,用人手直接操作是有危險或根本不可能的,而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè),使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復,特別是較笨重的操作中,以機械手代替人進行工作,可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
(3)可以減輕人力,并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進行工作,這是直接減少人力的一個側(cè)面,同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作,這是減少人力的另一個側(cè)面。因此,在自動化機床的綜合加工自動線上,目前幾乎都沒有機械手,以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍,便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。
綜上所述,有效的應(yīng)用機械手,是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。
3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
(1)國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
工業(yè)機械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè),常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。工業(yè)機械手延伸和擴大了人的 手足和大腦功能,它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作:代替人完成繁重、單調(diào)重復勞動,提高勞動生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中,特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)。工業(yè)機械手與數(shù)控加工中心,自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng),實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,功能和性能的不斷改善和提高,機械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。
我國的工業(yè)機械手發(fā)展主要是逐步擴大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機械手的同時,相應(yīng)的發(fā)展通用機械手,研制出示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等??梢詫C械手各運動構(gòu)件,如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu),設(shè)計成典型的通用機構(gòu),以便根據(jù)不同的作業(yè)要求,選用不用的典型機構(gòu),組裝成各種用途的機械手,即便于設(shè)計制造,又便于跟換工件,擴大了應(yīng)用范圍。目前國內(nèi)機械手主要用于機床加工、鍛造。所以,在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍,重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手,以減輕勞動強度,改善作業(yè)條件,在應(yīng)用專業(yè)機械手的同時,相應(yīng)的發(fā)展通用機械手,有條件的要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的機械手,并考慮與計算機連用,逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。
(2)國外研究現(xiàn)狀
國外機械手在機械制造行業(yè)中應(yīng)用較多,發(fā)展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料,以及點焊、噴漆等作業(yè),它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力,能反饋外界條件的變化,作相應(yīng)的變更。如 發(fā)生少許偏差時候,即能更正并自行檢測,重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。
(3)發(fā)展趨勢
目前世界高端工業(yè)機械手均具有高精化,高速化,多軸化,輕量化等的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求,運行速度可以達到3M/S,良新產(chǎn)品可以達到6軸,負載2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將機械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(jié)合,從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時,隨著機械手的小型化和微型化,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機械領(lǐng)域,從而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。
二、課題的主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處:
1、 本課題主要研究內(nèi)容安排如下:
(1)查閱資料,撰寫開題報告,掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本步驟。
(2)結(jié)合題目進行市場調(diào)研,深入工廠進行畢業(yè)實習,在實習過程中,了解現(xiàn)場工程問題,積累相關(guān)資料,做好調(diào)研筆記,完成實驗報告。
(3)綜合各種三維繪圖軟件的特點與功能,對Pro/E的性能類型功能進行分析;
(4)了解工業(yè)機械手工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計方法,進行設(shè)計方案比較后優(yōu)選。
2、創(chuàng)新之處
由傳統(tǒng)的機械式改為機電液綜合式,從而實現(xiàn)連接貨車與地面,生豬缷豬機坡度可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié),讓豬緩慢自行上下車,操作方便,快捷,省時間,便于轉(zhuǎn)移運輸,避免摔傷。
三、研究方法、設(shè)計方案或論文撰寫提綱:
1、研究方法:
根據(jù)設(shè)計要求首先設(shè)計機械手的總體結(jié)構(gòu)方案,根據(jù)所選機器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸,再重點對氣動手爪部分進行詳細設(shè)計,包括氣缸的設(shè)計、氣動系統(tǒng)原理圖的繪制等。
第一階段:準備階段:了解工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,查閱課題相關(guān)的國內(nèi)外文獻,擬訂設(shè)計思路。?
第二階段:設(shè)計階段:確定機械手總體結(jié)構(gòu)方案,根據(jù)選定的工業(yè)機器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸,再重點對氣動手爪部分進行詳細設(shè)計。
第三階段:制圖階段:整理各類資料和數(shù)據(jù),利用CAD制圖分別做出裝配圖和零件圖,并利用ProE軟件進行三維建模。
第四階段:總結(jié)階段:撰寫設(shè)計說明書,檢查圖紙,準備答辯。
2、設(shè)計方案
本次設(shè)計的工業(yè)機器人機械手由氣動驅(qū)動兩手爪實現(xiàn)抓夾動作,總體結(jié)構(gòu)方案如下圖:由手指、氣缸、連接法蘭、氣動系統(tǒng)等組成。
3、論文撰寫提綱
第一章 緒論
第二章 總體方案設(shè)計
第三章 手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計
第四章 氣缸的設(shè)計
總 結(jié)
參考文獻
致謝
四、完成期限和預(yù)期進度:
1、畢業(yè)設(shè)計課題調(diào)研階段;第1—2周,收集畢業(yè)設(shè)計(論文)資料。
2、畢業(yè)設(shè)計開題報告階段;第3—4周,翻譯英文原文,撰寫開題報告。
3、畢業(yè)設(shè)計中期檢查階段;2015年4月12日。
4、畢業(yè)設(shè)計主要工作階段;第5—12周,學習軟件基本知識與課題有關(guān)專題部分二周,五周用于擬定設(shè)計方案,進行圖紙設(shè)計,撰寫設(shè)計說明書,一周總結(jié)。
5、畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯階段;第13周,指導教師審定畢業(yè)設(shè)計資料。
6、答辯時間:2015年5月23日
五、主要參考資料:
[1] 李超,氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā).陜西科技大學,2003
[2] 陸祥生 ,楊繡蓮.機械手.中國鐵道出版社,1985.1
[3] 張建民.工業(yè)機械人.北京:北京理工大學出版社,1992
[4] 史國生.PLC在機械手步進控制中的應(yīng)用.中國工控信息網(wǎng),2005.1
[5] 李允文.工業(yè)機械手設(shè)計.機械工業(yè)出版社,1996.4
[6] 蔡自興.機械人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機械人技術(shù),2001,4
[7] 周洪.氣動技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動與密封,1999,4
[8] 金茂青,曲忠萍,張桂華.國外工業(yè)機械人發(fā)展的態(tài)勢分析.機械人技術(shù)與應(yīng)用,2001,2
[9] 王雄耀.近代氣動機械人(機械手)的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動與密封,1999,5
[10] 李明.單臂回轉(zhuǎn)機械手設(shè)計.制造技術(shù)與機床,2004.
[11] 張軍, 封志輝.多工步搬運機械手的設(shè)計.機械設(shè)計,2004.4:21
[12] Cole Thompson Associates.“Directory of Intelligent Buildings”1999.
指導教師意見
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