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畢業(yè)論文開題報告
題 目:
工業(yè)機械手設計
姓 名:
學 院:
工學院
專 業(yè):
班 級:
學 號:
指導教師:
職稱: 教 授
2005年 6 月 8 日
課題名稱：工業(yè)機械手設計
一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源、課題研究的主要內容
工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產品、化工等行業(yè)自動化生產線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、驅動控制系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。
機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。
2. 國內外現(xiàn)狀綜述
近20年來，機器人或機械手技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與液壓技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；液壓機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展，對液壓技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電-氣比例伺服技術的發(fā)展；現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使液壓技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于液壓脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內外都在大力開發(fā)研究。隨著微電子技術、PLC技術、計算機技術、傳感技術和現(xiàn)代控制技術的發(fā)展與應用，液壓技術已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵技術之一。
自上世紀六十年代，機械手被實現(xiàn)為一種產品后，對它的開發(fā)應用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產者將此產品大量應用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發(fā)展。 隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國OI公司的產品，可針對單一項目，次序加4種試劑，加熱溫度也提高到 50 ℃ ，檢測器則采用二極管陳列技術，這些進步為新領域的應用提供了強大支持。有專家估計未來10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 ％被全自動化學分析機械手取代。 通過了解上述兩類產品的技術特點我們不難看出，機械手具有微升級試劑消耗，不受模板束縛，分析中不同檢測項目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長掃描優(yōu)化檢測條件，用戶可自行設計新的檢測項目，體積小，甚至可做現(xiàn)場快速分析等特點。 由此也不難看出，以前流動分析中不適合的用戶群，如樣品檢測單一種類少而樣品量多的情況，為機械手的應用提供了可能性。對衛(wèi)生行業(yè)的快速分析中，也因新型機械手的設計特點而使取代昂貴的試劑，降低分析成本成為可能。機械手不能完全取代流動分析產品一個重要的理由是：一些特殊樣品處理技術不能在線實現(xiàn)，如萃取、高溫蒸餾，需要離線進行，相信隨著技術的進步，這些方面的技術也會提高。
參考文獻：
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二、本課題擬解決的問題
目前液壓機械手被廣泛地應用于各種加工試驗等工作場所，由于現(xiàn)在的科技進步與發(fā)展，工業(yè)機械手逐步追求一種智能化，小型化，進一步體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)控制的微縮?，F(xiàn)階段液壓集成塊技術被廣泛用應于液壓系統(tǒng)的控制，以減小液壓系統(tǒng)控制管路連接。
液壓機械手控制設計中液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內部按照系統(tǒng)控制原理要求實現(xiàn)元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統(tǒng)的結構更加緊湊，安裝和調試也更加方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統(tǒng)原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。
本課題擬在利用現(xiàn)在專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具來促使人們更深入地開展工業(yè)機械手液壓集成系統(tǒng)的開發(fā)與研究。液壓集成系統(tǒng)的CAD的研究與開發(fā)已為液壓控制工程設計提供了有力的支持。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成控制技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。
三、解決方案及預期效果
在整個的液壓控制系統(tǒng)中液壓集成塊為一個重要的中間控制元件，利用它可以減少很多復雜管路以及控制元件的連接，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的集成化。
鑒于現(xiàn)在液壓工業(yè)機械手國內外趨勢的發(fā)展，主要解決機械手液壓控制系統(tǒng)的設計與研究，并利用液壓集成塊CAD應用軟件獲得最優(yōu)的布局布孔方案。實現(xiàn)了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。設計合理的液壓原理圖以及選用標準的液壓元件，明確各元件之間的連通關系，實現(xiàn)液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數(shù)據(jù)：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數(shù)據(jù)，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等
利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現(xiàn)對集成塊內部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。
就設計全過程來說，工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據(jù)原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據(jù)過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分。
四、課題進度安排
3月19日～4月1日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
4月2日～4月15日．開題階段。
提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。
4月16日～5月23日． 設計初稿階段。
完成總體設計圖、部件圖、零件圖。
5月24日～6月7日． 中期工作階段。
完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。
6月8日～6月10日．畢業(yè)設計預答辯。
6月11日～6月18日．畢業(yè)設計整改。
圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。
6月19日～6月21日．畢業(yè)設計材料評閱。
6月22日～6月24日．畢業(yè)答辯。
6月25日～6月28日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
年 月 日
六、專業(yè)系意見
年 月 日
七、學院意見
年 月 日
５