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論文 設(shè)計 題目 碼垛機器人設(shè)計 一 本課題目的 意義及相關(guān)研究動態(tài) 1 課題目的 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機械設(shè)計 制造行業(yè)的人才 而開設(shè)的專業(yè) 而碼垛機器人課程設(shè)計不僅培養(yǎng)設(shè)計者對機械的認(rèn)識 運用能 力而且也增進了對機械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知 碼垛機器人的設(shè)計涉及 機械設(shè)計原理 電氣傳動及單片機 PLC 可編 程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識 設(shè)計目的 1 養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力 2 擴展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu) 3 幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合運用能力 4 是課堂教學(xué)的有益補充 2 課題意義 在機械工業(yè)中 應(yīng)用碼垛機器人的意義可以概括如下 1 以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用碼垛機器人有利于實現(xiàn)材料的傳送 工件的裝卸 刀具的更換以及機 器的裝配等的自動化的程度 從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本 2 以改善勞動條件 避免人身事故 在高溫 高壓 低溫 低壓 有灰塵 噪聲 臭味 有放射性或有其他毒 性污染以及工作空間狹窄的場合中 用人手直接操作是有危險或根本不可能的 而應(yīng)用碼垛機器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè) 使勞動條件得以改 善 在一些簡單 重復(fù) 特別是較笨重的操作中 以碼垛機器人代替人進行工 作 可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故 3 可以減輕人力 并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用碼垛機器人代替人進行工 作 這是直接減少人力的一個側(cè)面 同時由于應(yīng)用碼垛機器人可以連續(xù)的工作 這是減少人力的另一個側(cè)面 因此 在自動化機床的綜合加工自動線上 目前 幾乎都沒有碼垛機器人 以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍 便于有節(jié)奏 的進行工作生產(chǎn) 綜上所述 有效的應(yīng)用碼垛機器人 是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 碼垛機器人最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè) 常用于焊接 噴漆 上下料和搬運 碼垛機器人延伸和擴大了人的 手足和大腦功能 它可替代人從事危險 有害 有毒 低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作 代替人完成繁重 單調(diào)重復(fù)勞動 提高 勞動生產(chǎn)率 保證產(chǎn)品質(zhì)量 目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中 特別是電器制造 汽 車制造 塑料加工 通用機械制造及金屬加工等工業(yè) 碼垛機器人與數(shù)控加工 中心 自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系 統(tǒng) 實現(xiàn)生產(chǎn)自動化 隨著生產(chǎn)的發(fā)展 功能和性能的不斷改善和提高 碼垛 機器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大 我國的碼垛機器人發(fā)展主要是逐步擴大其應(yīng)用范圍 在應(yīng)用專業(yè)碼垛機器 人的同時 相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機器人 研制出示教式碼垛機器人 計算機控 制碼垛機器人和組合式碼垛機器人等 可以將碼垛機器人各運動構(gòu)件 如伸縮 擺動 升降 橫移 俯仰等機構(gòu) 設(shè)計成典型的通用機構(gòu) 以便根據(jù)不同的作 業(yè)要求 選用不用的典型機構(gòu) 組裝成各種用途的碼垛機器人 即便于設(shè)計制 造 又便于跟換工件 擴大了應(yīng)用范圍 目前國內(nèi)碼垛機器人主要用于機床加 工 鍛造 所以 在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍 重點發(fā)展鑄造 熱處理方 面的碼垛機器人 以減輕勞動強度 改善作業(yè)條件 在應(yīng)用專業(yè)碼垛機器人的 同時 相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機器人 有條件的要研制示教式碼垛機器人 計算 機控制碼垛機器人和組合碼垛機器人等 同時要提高速度 減少沖擊 正確定 位 以便更好的發(fā)揮碼垛機器人的作用 此外還應(yīng)大力研究伺服型 記憶再現(xiàn) 型 以及具有觸覺 視覺等性能的碼垛機器人 并考慮與計算機連用 逐步成 為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元 2 國外研究現(xiàn)狀 國外碼垛機器人在機械制造行業(yè)中應(yīng)用較多 發(fā)展也很快 目前主要用于 機床 橫鍛壓力機的上下料 以及點焊 噴漆等作業(yè) 它可按照事先指定的作 業(yè)程序來完成規(guī)定的操作 國外碼垛機器人的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智 能的碼垛機器人 使它具有一定的傳感能力 能反饋外界條件的變化 作相應(yīng) 的變更 如 發(fā)生少許偏差時候 即能更正并自行檢測 重點是研究視覺功能 和觸覺功能 目前已經(jīng)取得一定的成績 3 發(fā)展趨勢 目前世界高端碼垛機器人均具有高精化 高速化 多軸化 輕量化等的發(fā) 展趨勢 定位精度可以滿足微米及亞微米級要求 運行速度可以達到3M S 良新產(chǎn)品可以達到6軸 負(fù)載 2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG 更重要的是 將碼垛機器人 柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(jié)合 從而根本改變目前機 械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài) 同時 隨著碼垛機器人的小型化和微型化 其應(yīng) 用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機械領(lǐng)域 從而向著電子信息 生物技術(shù) 生命科學(xué)及 航空航天等高端行業(yè)發(fā)展 二 課題的主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處 1 本課題主要研究內(nèi)容安排如下 1 查閱資料 撰寫開題報告 掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本步驟 2 結(jié)合題目進行市場調(diào)研 深入工廠進行畢業(yè)實習(xí) 在實習(xí)過程中 了解 現(xiàn)場工程問題 積累相關(guān)資料 做好調(diào)研筆記 完成實驗報告 3 了解碼垛機器人工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計方法 進行設(shè)計方 案比較后優(yōu)選 2 創(chuàng)新之處 由傳統(tǒng)的機械式改為機電綜合式 從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單 占地面積少 適用 性強 能耗低 操作非常簡單的碼垛機器人 三 研究方法 設(shè)計方案或論文撰寫提綱 1 研究方法 根據(jù)設(shè)計要求首先設(shè)計碼垛機器人的總體結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)所選機器人參 數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸 再重點對氣動手爪部分進行詳細(xì)設(shè)計 包括氣缸的設(shè)計 氣動系統(tǒng)原理圖的繪制等 第一階段 準(zhǔn)備階段 了解工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 查閱課題相關(guān) 的國內(nèi)外文獻 擬訂設(shè)計思路 第二階段 設(shè)計階段 確定碼垛機器人總體結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)選定的工業(yè)機器人 參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸 再重點對氣動手爪部分進行詳細(xì)設(shè)計 第三階段 制圖階段 利用 CAD 制圖分別做出裝配圖和零件圖 第四階段 總結(jié)階段 撰寫設(shè)計說明書 檢查圖紙 準(zhǔn)備答辯 2 設(shè)計方案 本次設(shè)計的碼垛機器人由手爪 手臂 手腕和基座組成 總體結(jié)構(gòu)方案如 下圖 3 論文撰寫提綱 第 1 章 緒論 第 2 章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2 1 手部機構(gòu) 2 2 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 3 手臂伸縮 升降的尺寸設(shè)計與校核 第 3 章 控制系統(tǒng)設(shè)計 總 結(jié) 參考文獻 致謝 四 完成期限和預(yù)期進度 1 畢業(yè)設(shè)計課題調(diào)研階段 第 1 2 周 收集畢業(yè)設(shè)計 論文 資料 2 畢業(yè)設(shè)計開題報告階段 第 3 4 周 翻譯英文原文 撰寫開題報告 3 畢業(yè)設(shè)計中期檢查階段 2016 年 4 月 12 日 4 畢業(yè)設(shè)計主要工作階段 第 5 12 周 學(xué)習(xí)軟件基本知識與課題有關(guān)專題 部分二周 五周用于擬定設(shè)計方案 進行圖紙設(shè)計 撰寫設(shè)計說明書 一周總 結(jié) 5 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯階段 第 13 周 指導(dǎo)教師審定畢業(yè)設(shè)計資料 6 答辯時間 2015 年 6 月 23 日 五 主要參考資料 1 李超 氣動通用上下料碼垛機器人的研究與開發(fā) 陜西科技大學(xué) 2003 2 陸祥生 楊繡蓮 碼垛機器人 中國鐵道出版社 1985 1 3 張建民 工業(yè)機械人 北京 北京理工大學(xué)出版社 1992 4 史國生 PLC 在碼垛機器人步進控制中的應(yīng)用 中國工控信息網(wǎng) 2005 1 5 李允文 碼垛機器人設(shè)計 機械工業(yè)出版社 1996 4 6 蔡自興 機械人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 機械人技術(shù) 2001 4 7 周洪 氣動技術(shù)的新發(fā)展 液壓氣動與密封 1999 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 機械人技術(shù)與 應(yīng)用 2001 2 9 王雄耀 近代氣動機械人 碼垛機器人 的發(fā)展及應(yīng)用 液壓氣動與密封 1999 5 10 李明 單臂回轉(zhuǎn)碼垛機器人設(shè)計 制造技術(shù)與機床 2004 11 張軍 封志輝 多工步搬運碼垛機器人的設(shè)計 機械設(shè)計 2004 4 21 12 Cole Thompson Associates Directory of Intelligent Buildings 1999 指導(dǎo)教師意見 簽 名 年 月 日