L300MM智能機器小車設(shè)計【移動機器人】
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L300MM智能機器小車設(shè)計畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告系 別機電學(xué)院專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名江曉平學(xué)號1121080317指導(dǎo)教師張薇薇左桂蘭題 目L300MM智能機器小車設(shè)計本題目的意義及國內(nèi)外研究狀況: 智能小車,也稱輪式機器人,是一種以汽車電子為背景,涵蓋控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多科學(xué)的科技創(chuàng)意性設(shè)計,一般主要由路徑識別、速度采集、角度控制及車速控制等模塊組成。研究智能小車對現(xiàn)代機器人技術(shù)是有很大的幫助的。一、國外智能小車的現(xiàn)狀研究智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀其實是和機器人的發(fā)展現(xiàn)狀是一樣的,因為機器人大致可以分為兩種,輪式機器人和足式機器人。智能小車就是輪式機器人中的一種。在國外,機器人技術(shù)應(yīng)用最多的就是制造業(yè),并且已取得了較為顯著進展,已成為一種標準設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用,從而也形成了一批在國際上較有影響力的、知名機器人公司。如德國的KUKA、瑞典的ABB、日本的安川等。據(jù)專家預(yù)測,機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。美國和日本多年來引領(lǐng)國際機器人的發(fā)展方向,代表著國際上機器人領(lǐng)域的最高科技水平。目前,日本除了比較關(guān)注特種機器人和服務(wù)機器人以外,還注重中間件的研制。然而,近年來日本基本上在做模仿性的工作,突破性技術(shù)比較少。而美國在機器人領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)方面,一直保持著世界領(lǐng)先地位。再有,美國主要做高附加值的產(chǎn)業(yè),比如軍用機器人,目前世界銷售的9000臺軍用機器人之中,有60%來自美國。比如:美國最近研制成功的Big Dog軍用機器人,能負重100公斤,行進速度跟人相當(dāng),每小時達到五公里,還能適應(yīng)各種地形,即使是在側(cè)面受到?jīng)_擊時也能保持很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。由此可見,機器人領(lǐng)域在國外呈良好的發(fā)展勢頭。二、國內(nèi)智能小車的現(xiàn)狀研究相比于國外,我國的機器人產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)比較少,目前沈陽新松機器人股份有限公司、哈爾濱博實自動化設(shè)備有限責(zé)任公司和北京機械工業(yè)自動化研究所工程中心是三家主要生產(chǎn)基地,每家企業(yè)年產(chǎn)值相比國外企業(yè)仍有較大的差距,其中還包括一些機器人外圍產(chǎn)品,沒有形成規(guī)?;a(chǎn),規(guī)模經(jīng)濟并不突出。據(jù)資料顯示,截止2008年底我國制造業(yè)擁有31400臺機器人,國產(chǎn)的不足千臺,而且缺乏整體核心技術(shù)的突破,尤其在自動控制、精加工和材料方面,具有中國知識產(chǎn)權(quán)的機器人很少,不少關(guān)鍵元器件至今尚不能自己生產(chǎn)或者性能不高,這些因素已經(jīng)開始嚴重影響國產(chǎn)機器人做大做強步伐 。但是從制造業(yè)的發(fā)展歷程看,我國正處于工業(yè)化過程中,生產(chǎn)手段必然要經(jīng)歷機械化、自動化、智能化、信息化的變革,工業(yè)制成品也將經(jīng)歷數(shù)量、質(zhì)量、柔性低成本的發(fā)展階段,目前制造業(yè)普遍需要技術(shù)和設(shè)備升級改造,以增強競爭力,提高經(jīng)濟效益,因此,我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間很大研究內(nèi)容:(1)對L300MM智能機器小車的進行設(shè)計。(2)完成 L300MM智能機器小車的設(shè)計方案擬定;動力與傳動方案的設(shè)計、計算與分析;動作執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、計算與分析;其它設(shè)計計算與說明,設(shè)計總結(jié)。(3)用AUTOCAD 或其他軟件繪制 L300MM智能機器小車的三維模型及其主要零件圖、總裝圖。研究方法、手段及步驟:根據(jù)任務(wù)書的要求及收集的資料,本課題的關(guān)鍵問題在于機械手臂的設(shè)計。搭載機械手的移動機器人本體為四輪萬向輪小車,它具備自主導(dǎo)航能力。在遇到物體時,可遠程控制并操作機械手抓取。車載機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)3大部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是機械臂、機械手爪與基座的總稱。驅(qū)動機構(gòu)有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。目前專用機械手采用電氣驅(qū)動方式的較多。手部安裝與手臂前端是用來抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托持型和吸附型等。手臂的作用是引導(dǎo)手指精確地抓住目標物體,并運送到所需要的位置上去,故手臂的位置需精確定位。手臂由以下幾部分組成:動作元件,帶動手臂運動的動力裝置,在本車載機械手中為兩臺直流無刷伺服電機,驅(qū)動手臂運動;導(dǎo)向裝置,保證手臂的正確方向及承受由于目標物體重量所產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩;手臂,承接和承受外力作用的部件,手臂上的零部件都裝在手臂上。機械手臂的設(shè)計還需要從其自由度出發(fā),結(jié)合材料、動力、抓取的物品的形狀等方面,保證其能在特殊環(huán)境下準確的夾取指定的物品。參考文獻:1 徐炳輝。氣動手冊M,上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.2 明仁雄,等。液壓與氣動傳動 M。國防工業(yè)出版社。2003.3 黃純穎、于曉紅、唐進元等編著,機械創(chuàng)新設(shè)計M,北京:高等教育出版社,2006.51 238.4 陸鑫盛,周洪。氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計M。上??茖W(xué)技術(shù)文獻出版社,1999.5 孫恒、陳作模、葛文杰,機械原理M,北京:高等教育出版社,2006.521. 6 陶湘廳、袁銳波、羅景氣,動機械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景OL,中國傳動網(wǎng),2008.7 吳宗澤機械零件設(shè)計手冊 M北京:機械工業(yè)出版社, 2004:188199. 8 王孝華,趙中林,等。氣動元件及系統(tǒng)的使用與維修M。機械工業(yè)出版社。1996.9 袁子榮。液氣壓傳動與控制M,重慶大學(xué)出版社,2002.10 鄧克, 汪世益. 基于插裝閥的鍛造自動線機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計J. 機械設(shè)計與制造,2007.4:132-133.11 朱梅. 具有五自由度及張合氣爪的液壓機械手. 機床與液壓,2006.1:96-97.12 楊永清, 郭虹, 紀玉杰. 液壓擺動機機械手設(shè)計. 液壓與氣動,2008.1:41-43.13 Jun Wu, Jinsong Wang, Tiemin Li, et al. Dynamic analysis of the 2-DOF planar parallel manipulator of a heavy duty hybrid machine tool. Int J Adv Manuf Technol,(2007) 34:413420.Cinzia Amici, Alberto Borboni, Pier Luigi Magnani and Diego Pomi. Kinematic Analysis of a Compliant, Parallel and Three-Dimensional Meso-Manipulator Generated from a Planar Structure. Proceedings of EUCOMES 08:479-495. 12陳伯時 主編,電力拖動自動控制系統(tǒng),第二版,北京:機械工業(yè)出版社,2000年6月指導(dǎo)教師意見:指導(dǎo)教師簽名:
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