六自由度大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)任務(wù)書

一、題目來源及原始數(shù)據(jù)資料 1課題來源 廣州大學(xué)與廣州鐵路集團(tuán)公司廣州工務(wù)大修段及東莞中天自動(dòng)化科技有限公司合作項(xiàng)目。 2原始數(shù)據(jù)資料 本課題擬設(shè)計(jì)一款六自由度大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人（額定負(fù)載超過 100kg 的工業(yè)機(jī)器人），該機(jī)器人廣泛應(yīng)用于大型制造類企業(yè)。該類機(jī)器人的設(shè)計(jì)可分為臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。臂部采用側(cè)置式結(jié)構(gòu)，腕部采用正交球型手腕結(jié)構(gòu)，其三個(gè)驅(qū)動(dòng)采用小臂后置式，有利于小臂的平衡。大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)如下所示： 運(yùn)動(dòng)范圍： 第 1 關(guān)節(jié) 180； 第 2 關(guān)節(jié) -6080； 第 3 關(guān)節(jié) -18060； 第 4 關(guān)節(jié) 300； 第 5 關(guān)節(jié) 100； 第 6 關(guān)節(jié) 300； 運(yùn)動(dòng)速度： 第 1 關(guān)節(jié)： 100/s； 第 2 關(guān)節(jié)： 60/s； 第 3 關(guān)節(jié)： 60/s； 第 4 關(guān)節(jié)： 100/s； 第 5 關(guān)節(jié)： 100/s； 第 6 關(guān)節(jié)： 180/s； 負(fù)載： 120kg 腕部最大扭矩： 1500Nm 主機(jī)重量： 2000-2500kg 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)要求 傳統(tǒng)的搬運(yùn)機(jī)器人，特別是大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人，一般是圓柱坐標(biāo)型的機(jī)器人，即只能到達(dá)空間的某個(gè)位置，進(jìn)行簡單的搬運(yùn)任務(wù)，而不能調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)，不能夠滿足多樣化和 通用性生產(chǎn)的需求。本課題擬設(shè)計(jì)六自由度大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人，其特點(diǎn)是工作空間大、運(yùn)動(dòng)靈活穩(wěn)定。與一般輕負(fù)載機(jī)器人相比，大負(fù)載機(jī)器人的手腕結(jié)構(gòu)、臂部結(jié)構(gòu)和整體平衡方面都有其特殊的設(shè)計(jì)。 本課題擬設(shè)計(jì)一款六自由度大負(fù)載搬運(yùn)機(jī)器人，主要工作內(nèi)容包括： 1、分析六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的工作原理，對機(jī)器人進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型； 2、確定總體設(shè)計(jì)方案，選擇機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)及三自由度手腕的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和布置方案。 3、按照技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行伺服系統(tǒng)、減速器等部件的選型； 4、對機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，建立三維 CAD 模型； 5、 CAD 模型的完善與修改，生成工程圖； 6、最終提交： (1) 不少于 15000 字的設(shè)計(jì)說明書；畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書應(yīng)闡述整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，要突出重點(diǎn)和特色，圖文并茂，文字通暢。應(yīng)有目錄、中英文摘要及關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容，符合廣州大學(xué)普通全日制本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）規(guī)范化規(guī)定。 (2) 機(jī)器人 CAD 模型，制作搬運(yùn)機(jī)器人作業(yè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，并能在答辯時(shí)演示。 (3) 工程設(shè)計(jì)圖工作量不少于 3 張 A0（其中至少有 1張 A0 圖），包括機(jī)械系統(tǒng)裝配圖、部件圖、主要零件圖等。 三、進(jìn)度安排、應(yīng)完成的工作量 寒假期間：結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)，查閱資料和學(xué)習(xí)，掌握六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)構(gòu)原理，至少閱讀8 篇以上的相關(guān)文獻(xiàn)資料。 第 1-2 周：整理文獻(xiàn)，撰寫六自由度搬運(yùn)機(jī)器人概述；構(gòu)建 6 自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人數(shù)學(xué)模型；同時(shí)填報(bào)開題報(bào)告。 第 3 周：擬定總體設(shè)計(jì)方案，確定臂部結(jié)構(gòu)及三自由度手腕的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和布置方案。 第 3-6 周：詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立 CAD 三維模型；對腕部傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)； 第 7-8 周：搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對 CAD 模型進(jìn)行完善和修改，并制作動(dòng)畫。同時(shí)整理并撰寫設(shè)計(jì)書或論文。 第 9 周：完善論文，并檢查論文初稿， 指導(dǎo)學(xué)生有針對性地修改。 第 10 周：修改論文，在系統(tǒng)上上傳畢業(yè)設(shè)計(jì)論文定稿。 第 11 周：根據(jù)修改意見繼續(xù)完善畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。 第 12 周：評閱老師檢查評閱論文，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生修改論文直到符合要求。 第 13 周：學(xué)校畢業(yè)論文抄襲行為的檢測。學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)上傳已定稿的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)行抄襲檢查。 第 14 周：在答辯前 3 天按照學(xué)校要求的統(tǒng)一格式完成論文的整理、修訂和打印。準(zhǔn)備 10分鐘 PPT，參加學(xué)校公開答辯或?qū)W院答辯。 第 15 周：針對答辯中發(fā)現(xiàn)的問題完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，最終提交論文等資料。 四、主要參考文獻(xiàn) 1 克來格 (Craig,J.J). 機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論 (原書第三版 )M. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2006. 2 熊有倫 . 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) M. 武漢 : 華中科技大學(xué)出版社 , 1996. 3 蔡自興 . 機(jī)器人學(xué) M. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2009. 4 于殿勇 , 李瑞峰等 . 120kg 負(fù)載工業(yè)機(jī)器人的開發(fā) J. 高技術(shù)通訊 , 2002, 12 (6): 79-82. 5 江洪 , 陸利鋒 , 魏崢等 . SolidWorks 動(dòng)畫演示與運(yùn)動(dòng)分析實(shí)例解析 M. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2006. 6 侯祥明 , 張立祥 . 基于 Solidworks 下 cosmosmotion 六自由度焊接機(jī)器人三維運(yùn)動(dòng)模擬J. 煤礦機(jī)械 , 2007, 28 (9): 95-97. 7 李力行 , 何衛(wèi)東 . 機(jī)器人用高精度 RV 傳動(dòng)研究 J. 中國機(jī)械工程 , 1999, 10 (9): 1001-1002. 8 王戰(zhàn)中 , 張大衛(wèi) , 韓鴻志等 . 連續(xù) 3R斜交非球型乎腕的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 J. 天津大學(xué)學(xué)報(bào) , 2008, 41 (1): 103-108. 9 陳愛珍 . 日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 J. 機(jī)械工程師 , 2008, 7: 8-10. 指導(dǎo)教師（簽名）： 系（教研室）主任（簽名）： 主管院長（簽名）： （學(xué)院章）