畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目 4-DOF SCARA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 年 3 月 11 日一、選題的依據(jù)：機(jī)器人技術(shù)涵蓋了機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)，水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人（SCARA）在制造行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。隨著全球化的流行，中國(guó)未來(lái)的發(fā)展受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，為盡快將我國(guó)的裝配機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA 機(jī)器人是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位急需對(duì)這種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行充分的理論分析和優(yōu)化。對(duì)SCARA 機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬的目的就在于使中國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有更多的應(yīng)用。因此，研究機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)制造有著很重要的意義。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：1.國(guó)內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)從上世紀(jì) 80 年代開(kāi)始在高校和科研單位全面開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人的研究，近 20 年來(lái)取得不少的科研成果。但是由于沒(méi)有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人尚停留在高校或科研單位組織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近 10 年來(lái)，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上根本無(wú)法與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒(méi)有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機(jī)器人過(guò)程中，只能依賴配套進(jìn)口的零部件，更削弱了我國(guó)企業(yè)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。 中國(guó)作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國(guó)，市場(chǎng)發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)不斷深入和國(guó)際制造業(yè)中心向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一步加大，市場(chǎng)擴(kuò)展的速度也會(huì)進(jìn)一步提高。從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開(kāi)放化、pc 化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。圖 1 圖 2圖 1 是噴涂機(jī)器人，可以代替工人進(jìn)行噴涂作業(yè)效率高。圖 2 是焊接機(jī)器人，正在焊接零部件。圖 3 圖 4圖 3 是裝配機(jī)器人，在組裝汽車。 圖 4、圖 5、圖 6、圖 7 都是撿面包機(jī)器人它們的工作效率人是無(wú)法達(dá)到的，在生產(chǎn)面包時(shí)幾臺(tái)機(jī)器人就可以替代幾百人的勞動(dòng)力。2． 國(guó)外工業(yè)機(jī)器人研究概況及發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從 20 世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長(zhǎng)率平均在 10％左右。 2004 年增長(zhǎng)率達(dá)到創(chuàng)記錄的 20％。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá) 43%。圖 5 圖 6圖 7 圖8圖 8、圖 9、圖 10 機(jī)器人在裝配汽車，在裝配生產(chǎn)線上各種機(jī)器人組成生產(chǎn)線來(lái)代替人工的生產(chǎn)線，給更多的時(shí)間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對(duì)推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展、社會(huì)的發(fā)展有很大的意義。圖 9 圖 10圖 11 圖 12工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機(jī)器人公司，它們包括：瑞典的 ABB Robotics，日本的 FANUC，德國(guó)的 KUKA，美國(guó)的 Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利 COMAU 公司。為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前，國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的 KUKA、CLOOS、瑞典的 ABB、意大利的 COMAU 及奧地利的 IGM 公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠自動(dòng)化（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)工具。三．研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：研究?jī)?nèi)容：1．4-DOF SCARA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2.列寫(xiě)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；3．機(jī)器人的動(dòng)力分析；4.繪制零件圖及裝配圖。設(shè)計(jì)方案：1、收集有關(guān)資料、寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；2、翻譯外文資料；3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4、運(yùn)用 UG 繪制零件圖及裝配圖；5、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模擬；6、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度1、目標(biāo)：利用 GU 做 SCARA 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)模擬。2、主要特色 ：采用 CAD 設(shè)計(jì)機(jī)器人能提高設(shè)計(jì)的效率，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)縮短時(shí)間。3、工作進(jìn)度：1）、收集資料、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯（6000 字符以上） 3.01-3.112）、總體方案設(shè)計(jì) 3.14-4.02 3）、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.06-4.264）、計(jì)算與強(qiáng)度校核 4.27-5.105）、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 5.26-6.03五、參考文獻(xiàn)【1】孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12；【2】馬香峰主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1966；【3】宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制.科學(xué)出版社，2004；【4】吳振彪等主編.工業(yè)機(jī)器人（第二版）華中科技大學(xué)出版社，2006；【5】于靖軍等主編.機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2008；【6】鄭貞平，喻德主編.UG NX 5 三維設(shè)計(jì)與 NC 加工.機(jī)械工業(yè)出版社，2008；【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42