基于并聯(lián)機(jī)器人自動(dòng)分揀裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析含4張CAD圖

基于并聯(lián)機(jī)器人自動(dòng)分揀裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析含4張CAD圖,基于,并聯(lián),機(jī)器人,自動(dòng),分揀,裝置,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析,cad 基于并聯(lián)機(jī)器人自動(dòng)分揀裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析開(kāi)題報(bào)告 一、 選題的依據(jù)及意義： 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于生產(chǎn)的自動(dòng)化要求也在不斷提高。早在上世紀(jì)70年代，人們就用超聲波檢查挑揀變質(zhì)的蔬菜水果。現(xiàn)在，工業(yè)對(duì)于自動(dòng)分揀的要求更加提高，不同的行業(yè)往往會(huì)提出不同的要求，但總體來(lái)說(shuō)，相對(duì)于人工分揀，自動(dòng)分揀機(jī)器人往往具有高速度，高質(zhì)量以及可以在某些特殊工作環(huán)境下進(jìn)行分揀工作的特點(diǎn)。例如，機(jī)器人可以在一些不適合人工工作的高溫場(chǎng)所，或者空氣中有不利于人體的物質(zhì)存在的場(chǎng)所工作，有些機(jī)器人可以分揀比較重的物體等等。綜上所述，在工業(yè)中用自動(dòng)分揀機(jī)器人代替人工分揀已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)環(huán)境下的發(fā)展趨勢(shì)。 機(jī)器人從結(jié)構(gòu)上可以分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人兩類，串聯(lián)機(jī)器人具有工作空間大、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，雖然在工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，但是它也存在承載能力低、動(dòng)力學(xué)性能差和關(guān)節(jié)誤差累積等缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中需要機(jī)器人具有高的承載能力、良好的動(dòng)力學(xué)性能以及高精度等要求時(shí)，這就迫切需要有另外--種機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人可供選擇。在這種情況下，并聯(lián)機(jī)器人就應(yīng)運(yùn)而生了。并聯(lián)機(jī)器人與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有運(yùn)行速度快、承載能力強(qiáng)、高柔性化、精度高以及慣性小等特點(diǎn)，因而在航天、航空、航海、機(jī)電工業(yè)、醫(yī)療器械、微型微動(dòng)機(jī)械等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 物料自動(dòng)分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，物料自動(dòng)分揀裝置的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率。因此物料自動(dòng)分揀裝置能最大限度地減少人員的使用，基本做到無(wú)人化。 二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 縱觀國(guó)內(nèi)外物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)傾向于采用自動(dòng)化程度很高的自動(dòng)物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。而在我國(guó)，由于起步晚，物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。國(guó)外物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的廣泛使用，以美國(guó)、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，在物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來(lái)越高的特點(diǎn)。物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化不可缺少的一部分。主要應(yīng)用在大中型物流中心、配送中心、流通中心、郵局分揀信件等等隨著交流自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。自動(dòng)分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國(guó)內(nèi)，我國(guó)的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動(dòng)分揀設(shè)備，并在長(zhǎng)期的實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。例如，郵電部相關(guān)部門(mén)相繼開(kāi)發(fā)和研制出具有國(guó)際水平的CORE -NT物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，性價(jià)比很高的扁平郵件高速物料自動(dòng)分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)等。郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標(biāo)準(zhǔn)以更好的配合自動(dòng)化的信件物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)。雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國(guó)內(nèi)對(duì)物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用還非常少，有關(guān)部門(mén)和企業(yè)正在為此做出不懈的努力。可以肯定，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。 三、 本課題研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 基于并聯(lián)機(jī)器人自動(dòng)分揀裝置作為生產(chǎn)線分揀系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著優(yōu)品劣品分揀的任務(wù)，分揀分系統(tǒng)主要由一個(gè)重量檢測(cè)系統(tǒng)和并聯(lián)機(jī)器人組成。 1）重量檢測(cè)系統(tǒng) 物料的是否合格通過(guò)物料是否達(dá)到一定的重量來(lái)確定，這需要通過(guò)一個(gè)壓力傳感器或者計(jì)重單元來(lái)檢測(cè)。在這里采用壓力傳感器來(lái)檢測(cè)。 2）并聯(lián)機(jī)器人 當(dāng)系統(tǒng)不合格時(shí)采用并聯(lián)機(jī)器人將不合格品搬到不合格品區(qū)；并連接機(jī)器人主要由PLC控制系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和夾具組成。 3) 工裝夾具 夾具分為手動(dòng)夾具和自動(dòng)夾具。手動(dòng)夾具一般由基準(zhǔn)面、角座、規(guī)制板、夾爪、定位銷、定位面、軸承、夾鉗、氣缸及氣動(dòng)元件組成。主要通過(guò)定位面、定位銷、夾爪進(jìn)行定位和夾緊，從而確保工件的位置精度。 本裝置的技術(shù)效果是： 1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件做成輕桿，機(jī)構(gòu)重量輕、剛性好、慣量小、動(dòng)力學(xué)性能好； 2、機(jī)構(gòu)的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分別由不同的支鏈單獨(dú)控制，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆問(wèn)題求解容易，控制方便； 3、安裝上不同的末端執(zhí)行器，本機(jī)構(gòu)可應(yīng)用到裝配、焊接、姿態(tài)調(diào)整和定位設(shè)備、激光、醫(yī)用等領(lǐng)域。 四、 本課題研究方案 本裝置通過(guò)以下方案達(dá)到上述目的：一種空間四自由度碼垛機(jī)械手由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)及其聯(lián)接動(dòng)靜平臺(tái)的四條相同的支鏈組成，每條支鏈都由一臺(tái)固結(jié)在靜平臺(tái)上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，四臺(tái)伺服電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)空間四自由度的運(yùn)動(dòng)；第一支鏈一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與靜平臺(tái)聯(lián)接，第一支鏈另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，第二支鏈一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與靜平臺(tái)聯(lián)接，第二支鏈另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，第三支鏈一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與靜平臺(tái)聯(lián)接，第三支鏈另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，第四支鏈一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與靜平臺(tái)聯(lián)接，第四支鏈另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；支鏈的第一種組成與聯(lián)接方式為：第一構(gòu)件通過(guò)第I轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二構(gòu)件聯(lián)接，第二構(gòu)件兩端分別通過(guò)第II轉(zhuǎn)動(dòng)副、第III轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿、第二連桿聯(lián)接，第一連桿另一端通過(guò)第IV轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三構(gòu)件一端聯(lián)接，第二連桿另一端通過(guò)第V轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三構(gòu)件另一端聯(lián)接，第三構(gòu)件通過(guò)第VI轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四構(gòu)件聯(lián)接，第一連桿與第二連桿平行等長(zhǎng)；支鏈的第二種組成與聯(lián)接方式為：第1構(gòu)件通過(guò)第I虎克鉸、第II虎克鉸與第1連桿、第2連桿聯(lián)接，第1連桿另一端通過(guò)第III虎克鉸與第2構(gòu)件聯(lián)接，第2連桿另一端通過(guò)第IV虎克鉸與第2構(gòu)件聯(lián)接，第1連桿與第2連桿平行等長(zhǎng)。 圖1 本裝置第一種結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 本裝置第二種結(jié)構(gòu)示意圖 圖3 本裝置第一種支鏈結(jié)構(gòu)示意圖 圖4 本裝置第二種支鏈結(jié)構(gòu)示意圖 在圖中，1、靜平臺(tái)?2、第一伺服電機(jī)3、第二伺服電機(jī)4、第三伺服電機(jī)?5、第四伺服電機(jī)?6、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副?7、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副?8、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副?9、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副?10、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副?11、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副?12、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副?13、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副?14、動(dòng)平臺(tái)?15、第一構(gòu)件?16、第I轉(zhuǎn)動(dòng)副?17、第二構(gòu)件18、第II轉(zhuǎn)動(dòng)副19、第III轉(zhuǎn)動(dòng)副?20、第一連桿?21、第二連桿22、第IV轉(zhuǎn)動(dòng)副?23、第V轉(zhuǎn)動(dòng)副?24、第三構(gòu)件25、第VI轉(zhuǎn)動(dòng)副26、第四構(gòu)件?27、第1構(gòu)件28、第I虎克鉸?29、第II虎克鉸?30、第1連桿?31、第2連桿??32、第III虎克鉸??33、第IV虎克鉸??34、第2構(gòu)件。 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本裝置的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。 如附圖1和2，第一支鏈一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副6與靜平臺(tái)1聯(lián)接，第一支鏈另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10與動(dòng)平臺(tái)14聯(lián)接，第二支鏈一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副7與靜平臺(tái)1聯(lián)接，第二支鏈另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副11與動(dòng)平臺(tái)14聯(lián)接，第三支鏈一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副8與靜平臺(tái)1聯(lián)接，第三支鏈另一端通 過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副12與動(dòng)平臺(tái)14聯(lián)接，第四支鏈一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副9與靜平臺(tái)1聯(lián)接，第四支鏈另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副13與動(dòng)平臺(tái)14聯(lián)接。 如附圖2，上述第一支鏈由固結(jié)在靜平臺(tái)1上的第一伺服電機(jī)2驅(qū)動(dòng)，第二支鏈由固結(jié)在靜平臺(tái)1上的第二伺服電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，第三支鏈由固結(jié)在靜平臺(tái)1上的第三伺服電機(jī)4驅(qū)動(dòng)，第四支鏈由固結(jié)在靜平臺(tái)1上的第四伺服電機(jī)5驅(qū)動(dòng)。 如附圖3，上述支鏈的第一種組成與聯(lián)接方式為：第一構(gòu)件15另一端通過(guò)第I轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第二構(gòu)件17聯(lián)接，第二構(gòu)件17兩端分別通過(guò)第II轉(zhuǎn)動(dòng)副18、第III轉(zhuǎn)動(dòng)副19與第一連桿20、第二連桿21聯(lián)接，第一連桿20另一端通過(guò)第IV轉(zhuǎn)動(dòng)副22與第三構(gòu)件24一端聯(lián)接，第二連桿21另一端通過(guò)第V轉(zhuǎn)動(dòng)副23與第三構(gòu)件24另一端聯(lián)接，第三構(gòu)件24通過(guò)第VI轉(zhuǎn)動(dòng)副25與第四構(gòu)件26聯(lián)接，第一連桿20與第二連桿21平行等長(zhǎng)。 如附圖4，支鏈的第二種組成與聯(lián)接方式為：第1構(gòu)件27通過(guò)第I虎克鉸28、第II虎克鉸29與第1連桿30、第2連桿31聯(lián)接，第1連桿30另一端通過(guò)第III虎克鉸32與第2構(gòu)件34聯(lián)接，第2連桿31另一端通過(guò)第IV虎克鉸33與第2構(gòu)件34聯(lián)接，第1連桿30與第2連桿31平行等長(zhǎng)。 五、 研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度： 1) 研究目標(biāo) 本裝置的目的在于提供了一種空間四自由度碼垛機(jī)械手，它具有高速、高剛度、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 2) 主要特色 （1）無(wú)累積誤差，精度較高； （2）驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好； （3）結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大； （4）完全對(duì)稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較好的各向同性； （5）工作空間較小。 3) 工作進(jìn)度 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 參觀、實(shí)習(xí)、調(diào)研、搜集資料 2020年1月10日~2月01日 2 總體方案論證及確定和論文開(kāi)題報(bào)告 2020年2月02日~2月16日 3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 2020年2月17日~3月29日 4 修改圖紙、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2020年4月01日~4月29日 5 答辯準(zhǔn)備 2020年4月30日~5月15日 6 畢業(yè)答辯 2020年5月16日~5月17日 六、參考文獻(xiàn)： [1] 王昆.何小柏.機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M]北京： 高等教育出版社，1996 [2] 上海紡織工學(xué)院.哈爾濱工業(yè)大學(xué).天津大學(xué).機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) [M]上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979 [3] 尹佑盛. 機(jī)械控制學(xué) [M]重慶：重慶出版社，1997 [4] 張展.減速器設(shè)計(jì)選用手冊(cè) [M]上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1996 [5] 朱煜,孟飚,張華,張永忠;并聯(lián)機(jī)構(gòu)組合式自動(dòng)建模研究[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2003（09）. 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