高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計

高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計,高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計,高速公路,自動,發(fā)卡,機械手,結構設計 設計開題報告 設計題目 高速公路兩軸自動發(fā)卡 機械手的結構設計 院 (系) 機械工程學院 專 業(yè) 學生姓名 學 號 起迄日期 年 月 日 ~ 年 月 日 設計地點 指導教師 職稱 教授 職稱 日期: 2014年4月 15日 論文題目 高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計 論 文 類 型 基礎理論 選 題 來 源 指導教師科研項目 國家項目 應用研究 部省(市)項目 開發(fā)研究 學校項目 生產(chǎn)單位 自 擬 1 課題來源 本課題為基于高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計課題，是實際應用型課題。 2 課題研究的目的和意義 2.1課題研究的主要目的 高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的結構設計是屬于交通系統(tǒng)的節(jié)省人力實現(xiàn)自動化的范疇，通過運用機械和控制技術相結合，實現(xiàn)高速公路兩軸自動發(fā)卡。 2.2 課題研究的主要意義 目前大部分高速公路采用的是人工發(fā)卡的模式，每個車道24小時開通的話需要4名收費員輪班工作，人員成本較高，效率低下。因此通過本設計，很多公路業(yè)主寄希望于自助發(fā)卡方式解決人員問題。 3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3.1 國內(nèi)高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 在一些地方已經(jīng)推廣普及一種無人值守的自助發(fā)卡機。發(fā)卡機由在司機按鍵后，發(fā)出一張IC卡。司機自行取卡后通行。該方式有效改善了人員緊缺或成本較高的問題，成為高速公路收費系統(tǒng)運行方式轉變的一個方向。但是經(jīng)過近幾年的發(fā)展，人們也發(fā)現(xiàn)這種設備屬于被動式出卡，無法完全模擬原來人工主動遞出IC卡的動作。其缺點在于一方面不便于司機順利取卡，影響通行速度。另外，由于要兼顧高低不同的車輛順利取卡，發(fā)卡機不得不設置多套發(fā)卡裝置，導致設備結構復雜，成本很高。 3.2 國外高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 目前，在國內(nèi)外高速公路兩軸自動發(fā)卡機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀如下：A.機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機。 B．控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 C．傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行決策控制；多傳感器融合配置技術成為智能化機器人的關鍵技術。 總的來說，大體是兩個方向：其一是智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與高速路實際情況相聯(lián)系，滿足相對具體的任務，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟、簡潔、可靠，大量采用控制器，市場化、模塊化的元件。 4 課題研究的主要內(nèi)容及設計成果的應用價值 4.1 課題研究的主要內(nèi)容 1. 分析當前高速公路收費系統(tǒng)的具體模式及各自優(yōu)缺點； 2. 查閱文獻了解多軸機械手在相近行業(yè)的的應用現(xiàn)狀，并分析機械手在高速公路收費系統(tǒng)中應用的可行性。 3. 提出將機械手用于高速公路收費系統(tǒng)中發(fā)卡環(huán)節(jié)的總體思路和方案，畫出總體構思圖。 4. 設計發(fā)卡用兩軸機械手，并能夠實現(xiàn)折疊、取卡、伸出及上下延伸等動作； 5．完成設計的經(jīng)濟性分析。 4.2 設計成果的應用價值 本課題將設計一種新型發(fā)卡機械手，模擬人工發(fā)卡過程。該機械手從桌面拿取IC卡后，從收費亭窗戶遞出給司機，完成發(fā)卡過程。這種機械手應有一定的柔性和適應性，可以適應高低不同的車輛，均能夠理想的傳遞IC卡。同時應該具有結構簡單，安裝方便，體積小巧，成本較低的特性。 本課題擬采用兩軸機械手的形式實現(xiàn)，其功能上能夠實現(xiàn)折疊、取卡、伸出以及上下延伸等動作，更好滿足各種車輛取卡需要。 5 研究的方法與路線 5.1 研究的方法 （1）文獻研究法，系統(tǒng)地查閱指定的物流搬運技術方面相關的文獻，做出相應的學習心得，得出一般性結論并發(fā)現(xiàn)問題，尋找新思路； （2）統(tǒng)計分析研究法，學習兩軸自動發(fā)卡和機電一體化技術方面的有關課程知識，通過處理、分析、研究，找出研究對象的特征； （3）實驗法研究，通過三維模擬研究來證明； （4）行動研究法，理論與實踐相結合，從實踐中獲得成功。 5.2 研究的路線 隨著無人值守發(fā)卡機以下簡稱發(fā)卡機在高速公路收費系統(tǒng)中運用的逐漸增多,對發(fā)卡機功能的完善成為當前最迫切需要解決的問題,本文介紹的帶廢卡回收功能的發(fā)卡機構就是針對用戶的需要來設計的。由于目前全國的高速公路應用無人守發(fā)卡機的業(yè)主寥若晨星且都是短區(qū)間內(nèi)使用并未全線鋪開,在線使用的無人值守發(fā)卡機也只是試用產(chǎn)品功能上不能完全滿足收費系統(tǒng)的需要帶廢卡回收功能的發(fā)卡機構就是解決用戶在發(fā)卡機試用中出現(xiàn)廢卡無法處理, 只能人工干預取出廢卡這一問題的具體方案。高速公路收費系統(tǒng)在入口為上路司機發(fā)放記錄有入口信息的IC卡，出口交回并讀取信息后，系統(tǒng)根據(jù)出入口信息計算費額后收取通行費。目前大部分高速公路采用的是人工發(fā)卡的模式，每個車道24小時開通的話需要4名收費員輪班工作，人員成本較高，效率低下。因此很多公路業(yè)主寄希望于自助發(fā)卡方式解決人員問題。 在一些地方已經(jīng)推廣普及一種無人值守的自助發(fā)卡機。發(fā)卡機由在司機按鍵后，發(fā)出一張IC卡。司機自行取卡后通行。該方式有效改善了人員緊缺或成本較高的問題，成為高速公路收費系統(tǒng)運行方式轉變的一個方向。但是經(jīng)過近幾年的發(fā)展，人們也發(fā)現(xiàn)這種設備屬于被動式出卡，無法完全模擬原來人工主動遞出IC卡的動作。其缺點在于一方面不便于司機順利取卡，影響通行速度。另外，由于要兼顧高低不同的車輛順利取卡，發(fā)卡機不得不設置多套發(fā)卡裝置，導致設備結構復雜，成本很高。 本課題擬采用兩軸機械手的形式實現(xiàn)，其功能上能夠實現(xiàn)折疊、取卡、伸出以及上下延伸等動作，更好滿足各種車輛取卡需要。 4．畢業(yè)設計工作進度安排：（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）： 畢業(yè)設計工作進度安排如下： 第1周－第3周，收集參考資料，翻譯文獻，制定方案，提交開題報告； 第4周－第13周，應用相關軟件對關鍵結構進行設計并繪制設計圖； 第14周－第16周，整理畢業(yè)設計記錄，編寫設計說明書； 第17周－第18周，準備PPT，答辯。 指導教師簽字： 教研室/系 主任簽字： 年 月 日