平動搬運機械手的結(jié)構設計

平動搬運機械手的結(jié)構設計,平動,搬運,機械手,結(jié)構設計 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：平動搬運機械手的結(jié)構設計  1．畢業(yè)設計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況。 1.1目的背景、研究意義 隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機械手在工業(yè)應用中越來越重要。工業(yè)機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，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，所以機械手的使用是非常高效的，就此設計出讓人跟滿意的機械手。 通過設計提高學生的機構分析與綜合的能力,機械結(jié)構設計的能力,機電液一體化系統(tǒng)設計能力,掌握實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設計方法.通過設計把有關課程(機構分析與綜合,機械原理,機械設計,液壓與氣壓技術,自動控制理論,測試技術,數(shù)控技術[1],微型計算機原理及應用,自動機械設計等)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)機械手設計是機械設計及制造專業(yè)的學生一次比較完善的機械化設計.通過設計,培養(yǎng)學生獨立的機械整體設計的能力,樹立正確的設計思想,掌握機械產(chǎn)品設計的基本方法和步驟,為自動機械設計打下良好的基礎.通過設計,使學生能熟練地應用有關參考[2],計算圖表,手冊,圖冊,和規(guī)范;熟悉有關國家標準和部頒標準,以完成一個工程技術人員在機械整體設計方面所必須具備的基本技能訓練[12]。 1.2國內(nèi)外相關研究情況 隨著科技的不斷進步，工業(yè)機器人機械手的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型機器人[3]，它主要由機器手控制器和示教盒組成，可按預先引導動作記錄下信息重復再現(xiàn)執(zhí)行，當前工業(yè)中應用最多。第二代為感覺型機器人，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋調(diào)整的能力，目前已進入應用階段。第三代為智能型機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，它尚處于實驗研究階段[14]。 國外工業(yè)機器人的的發(fā)展 　 美國是機器人機械手的誕生地，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)機器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機器人機械手技術在國際上仍一直處于領先地位。其技術全面、先進，適應性也很強[15]。 　　日本在1967年從美國引進第一臺機器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎[4]，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一，素有“機器人王國”之稱。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導致的勞動力短缺，國民的技術水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展、應用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定[5]，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動。這為機器人的應用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本[16]。 　　法國政府一直比較重視機器人技術，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學技術體系，使法國機器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機器人基礎技術方面的研究，把重點放在開展機器人的應用研究上。而由工業(yè)界支持開展應用和開發(fā)方面的工作[6]，兩者相輔相成，使機器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機器人界擁有不可或缺的一席之地。 　　英國紀70年代末開始，推行并實施了一系措施列支持機器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機器人起步比當今的機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)機器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導致英國的機器人工業(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)機器人起步于20世紀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年代的應用化期。隨著20世紀70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應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)機器人。進入20世紀80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術浪潮的沖擊下，我國機器人技術的開發(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，對工定機器人及零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。，國家高技術研究發(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器人[8]。 　　從2O世紀9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，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)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎[9]。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。 　　目前，我國工業(yè)機器人公司主要有中國新松機器自動化股份有限公司和首鋼莫托曼機器人有限公司[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)外機械手研究的現(xiàn)狀 2.熟悉平動搬運機械手的工作機理 3.確定平動搬運機械手的基本系統(tǒng)結(jié)構 4.確定機械手的主要結(jié)構 5.定成平動搬運機械手的力學模型分析 6.確定能夠?qū)崿F(xiàn)機械手的各種功能如：手抓去，腕回轉(zhuǎn)，臂伸縮 7.完成機械手的機械設計（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： 采用同其它同等機械類設備的類比，方案比較等方法，根據(jù)工業(yè)機械手的實際應用特征及現(xiàn)有的物質(zhì)、經(jīng)濟技術、人力等條件，以所學的理論知識為基礎，按照工業(yè)機械手工作的一般過程、設計標準，借鑒以往相似設備的成功經(jīng)驗進行初步設計，然后對初步設計方案進行驗算，修正，直至達到安全、經(jīng)濟、實用的目的。其中對于機械手設計中的關鍵問題、難點問題進行重點分析解決，確保整個設計方案的可行性和最佳性[11]。 2.3初步設計思路： 本課題研究的機械手一共擁有五個自由度，采用液壓驅(qū)動夾取工件[17]。 機械手的執(zhí)行機構，由手爪、手腕、手臂、支座組成。手爪是抓取機構，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，可以進行俯仰動作[18]。簡單的機械手可以沒有手腕，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)機身的旋轉(zhuǎn)，選用液壓馬達驅(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）選取機械手的坐標形式及自由度；（2）設計各機械手的執(zhí)行機構：（3）如手、手腕、手臂；液壓傳動系統(tǒng)的設計；（4）機械手控制系統(tǒng)設計：如PLC控制；難點是選取機械手的坐標形式及自由度。 3.2前期工作 （1）查閱大量相關專業(yè)資料為設計做好準備； （2）進行工作原理的分析； (3)分析并提出了總體機械結(jié)構方案。 4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）。 1-2周：機械手坐標形式及自由度的選?。? 3-6周：機械手的結(jié)構方案設計； 7-9周：機械手的驅(qū)動 10-15周：繪制圖紙、撰寫畢業(yè)設計書； 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打?。黄渌袷脚c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注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設計（論文）參考文獻樣式”執(zhí)行。不進入正文，可以作為附件放在開題報告后面。 參考文獻 [1] 劉明保，呂春紅等.機械手的組成機構及技術指標的確定.[N]河南高等專科學校學 報.2004.1.1. [2] 李超.氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā). [D]陜西科技大學.2003. [3] 陸祥生，楊繡蓮.機械手. [J]中國鐵道出版社. 1985.1. [4] 張建民.工業(yè)機械人. [D]北京：北京理工大學出版社. 1992. [5] 史國生.機械手步進控制中的應用. [DB]中國工控信息網(wǎng). 2005.1. [6] 李允文.工業(yè)機械手設計. [J]機械工業(yè)出版社. 1996.4. [7] 蔡自興.機械人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略. [J]機械人技術. 2001.4. [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. [J]機械人技術與應用. 2001. [9] 蔡自興.機器人原理及其應用. [J]湖南:中南工業(yè)大學出版社. 1988. [10] 過三郎等 機器人工程學及其應用. [J]北京:國防工業(yè)出版社. 1989. [11] 付京孫等.機器人學. [J]北京:中國科學技術出版社. 1992. [12] 范印越.機器人技術. [J]北京:電子工業(yè)出版社. 1988. [13] 劉德滿，尹朝萬.機器人智能控制技術. [J]長春:東北大學出版社. 1993. [14] 李明.單臂回轉(zhuǎn)機械手設計. [N]制造技術與機床. 2004.06. [15] 張軍，封志輝.多工步搬運機械手的設計. [C]機械設計. 2004.04. [16] Craig JJ.Introduction to Roborics[J].New York:Addison Wesky PublishingCo.,1989. [17] Yu. M. Gelfgat. Rotating fields as means to control the hydrodynamics and heat transfer in processes of bulksingle crystal growth [J]. Crystal Growth, 1999,8(198/199). [18] Gao F,Li W M.New kinematic strctures for 2-,3-,4-,and 5-DOF parallel manipulator . designs.Mechanism and machine Theory[M],2002,37:1395-1411.