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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手
課題的目的與意義
在社會不斷發(fā)展的今天，機(jī)器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用也越來越廣泛，用機(jī)器的力量代替人力，而將人類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。
近十幾年來，機(jī)器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。
在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。
本設(shè)計(jì)的機(jī)械手是基于提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，減輕工人勞動強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機(jī)械手代替人力勞動。
本設(shè)計(jì)為四自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)械手，其工作方向?yàn)閮蓚€直線方向和兩個旋轉(zhuǎn)方向。
本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手，主要是針對質(zhì)量少于2KG的圓形棒料的搬運(yùn)。通過氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于60mm的棒料的搬運(yùn)。
在控制器的作用下，機(jī)械手執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線并把工件翻轉(zhuǎn)過來這一簡單的動作.
國內(nèi)外研究情況
機(jī)器人（又稱機(jī)械手，機(jī)械人，英文名稱：Robot），在人類科技發(fā)展史上其來有自，早在三國時代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國人的智能結(jié)晶。隨著近代的工業(yè)革命，機(jī)器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。
機(jī)器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險(xiǎn)。但近十幾年來，機(jī)器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。
工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，它對于提高生產(chǎn)自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動條件的作用日見顯著。不少勞動條件惡劣、生產(chǎn)要求苛刻的場合，工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動已是必然的趨勢。
工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機(jī)械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。
工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進(jìn)行各種操作。
工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代：
第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。
第二代工業(yè)機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980年開始進(jìn)入了實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。
第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。
世界上工業(yè)機(jī)器人萌芽于50年代的美國，經(jīng)過40多年的發(fā)展，已被不斷地應(yīng)用于人類社會很多領(lǐng)域，正如計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣，機(jī)器人技術(shù)正在日益改變著我們的生產(chǎn)方式。
進(jìn)入90年代，世界機(jī)器人工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步增長，每年增長率保持在10%左右，世界上已擁有機(jī)器人數(shù)量達(dá)到70萬臺左右，1992、1993年世界機(jī)器人市場曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機(jī)器人市場也開始復(fù)蘇，并日益興旺。與全球機(jī)器人市場一樣，中國機(jī)器人市場也逐漸活躍，1997年上半年，我國從事機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單位已達(dá)200家，研制生產(chǎn)的各類工業(yè)機(jī)器人約有410臺，其中已用于生產(chǎn)的約占3/4。目前全國約有機(jī)器人用戶500家，擁有的工業(yè)機(jī)器人總臺數(shù)約為1200臺，其中從40家外國公司進(jìn)口的各類機(jī)器人占2/3以上，并每年以100～150臺的速度增加。
從機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展來看，在很多方面工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動已是必然的趨勢，工業(yè)機(jī)器人將來必定有廣闊的發(fā)展前景。
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研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
研究目的
為了更好的了解四自由度棒料機(jī)械手設(shè)計(jì)系統(tǒng)
研究內(nèi)容與方法
（1） 完成復(fù)雜運(yùn)動控制設(shè)計(jì)的總體方案
（2） 通過老師的指導(dǎo)可以對機(jī)械手進(jìn)行熟悉的操作和運(yùn)用
（3） 利用現(xiàn)有資料對機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動學(xué)理論分析，并結(jié)合矩陣工具對其建立的運(yùn)動學(xué)的方程進(jìn)行求解；
（4） 利用機(jī)械手完成平面文字軌跡的運(yùn)動控制；
（5） 對復(fù)雜運(yùn)動控制的總結(jié)，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出其缺點(diǎn)的解決方案和需要注意的問題
預(yù)期成果
以示教型四自由度串聯(lián)機(jī)械手為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行機(jī)械手的復(fù)雜運(yùn)動控制，使機(jī)械手完成各種復(fù)雜軌跡的運(yùn)動控制等功能，能夠在現(xiàn)在工業(yè)焊接、噴漆等方面的任務(wù)
條件保障
（1）微型計(jì)算機(jī)1臺。
（2）所需的office辦公軟件和Auto CAD Pro/E SolidWorks等軟件。
（3）有資深老師的指導(dǎo)。
進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
2012.12-2012.2 收集相關(guān)資料，確定題目；
2013.3.1-20013.3.20 總體方案論證，選擇，整體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)；
2013.3.21-2013.4.10 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖；
2013.4.11.5-2013.4.20繪制零件圖
2013.4.21-2013.5.6 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
討論小組意見
組長簽名：
2013年 月 日
專業(yè)委員會意見
專業(yè)委員會主任簽名：
2013年 月 日
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