L300MM智能機(jī)器小車(chē)設(shè)計(jì)【移動(dòng)機(jī)器人】
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L300MM智能機(jī)器小車(chē)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
系 別
機(jī)電學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
江曉平
學(xué)號(hào)
1121080317
指導(dǎo)教師
張薇薇
左桂蘭
題 目
L300MM智能機(jī)器小車(chē)設(shè)計(jì)
本題目的意義及國(guó)內(nèi)外研究狀況:
智能小車(chē),也稱(chēng)輪式機(jī)器人,是一種以汽車(chē)電子為背景,涵蓋控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多科學(xué)的科技創(chuàng)意性設(shè)計(jì),一般主要由路徑識(shí)別、速度采集、角度控制及車(chē)速控制等模塊組成。研究智能小車(chē)對(duì)現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)是有很大的幫助的。
一、國(guó)外智能小車(chē)的現(xiàn)狀研究
智能小車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀其實(shí)是和機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀是一樣的,因?yàn)闄C(jī)器人大致可以分為兩種,輪式機(jī)器人和足式機(jī)器人。智能小車(chē)就是輪式機(jī)器人中的一種。
在國(guó)外,機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用最多的就是制造業(yè),并且已取得了較為顯著進(jìn)展,已成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用,從而也形成了一批在國(guó)際上較有影響力的、知名機(jī)器人公司。如德國(guó)的KUKA、瑞典的ABB、日本的安川等。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、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)。
美國(guó)和日本多年來(lái)引領(lǐng)國(guó)際機(jī)器人的發(fā)展方向,代表著國(guó)際上機(jī)器人領(lǐng)域的最高科技水平。目前,日本除了比較關(guān)注特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人以外,還注重中間件的研制。然而,近年來(lái)日本基本上在做模仿性的工作,突破性技術(shù)比較少。而美國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)開(kāi)發(fā)方面,一直保持著世界領(lǐng)先地位。再有,美國(guó)主要做高附加值的產(chǎn)業(yè),比如軍用機(jī)器人,目前世界銷(xiāo)售的9000臺(tái)軍用機(jī)器人之中,有60%來(lái)自美國(guó)。比如:美國(guó)最近研制成功的Big Dog軍用機(jī)器人,能負(fù)重100公斤,行進(jìn)速度跟人相當(dāng),每小時(shí)達(dá)到五公里,還能適應(yīng)各種地形,即使是在側(cè)面受到?jīng)_擊時(shí)也能保持很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。
由此可見(jiàn),機(jī)器人領(lǐng)域在國(guó)外呈良好的發(fā)展勢(shì)頭。
二、國(guó)內(nèi)智能小車(chē)的現(xiàn)狀研究
相比于國(guó)外,我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)比較少,目前沈陽(yáng)新松機(jī)器人股份有限公司、哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限責(zé)任公司和北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所工程中心是三家主要生產(chǎn)基地,每家企業(yè)年產(chǎn)值相比國(guó)外企業(yè)仍有較大的差距,其中還包括一些機(jī)器人外圍產(chǎn)品,沒(méi)有形成規(guī)模化生產(chǎn),規(guī)模經(jīng)濟(jì)并不突出。
據(jù)資料顯示,截止2008年底我國(guó)制造業(yè)擁有31400臺(tái)機(jī)器人,國(guó)產(chǎn)的不足千臺(tái),而且缺乏整體核心技術(shù)的突破,尤其在自動(dòng)控制、精加工和材料方面,具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人很少,不少關(guān)鍵元器件至今尚不能自己生產(chǎn)或者性能不高,這些因素已經(jīng)開(kāi)始嚴(yán)重影響國(guó)產(chǎn)機(jī)器人做大做強(qiáng)步伐 。
但是從制造業(yè)的發(fā)展歷程看,我國(guó)正處于工業(yè)化過(guò)程中,生產(chǎn)手段必然要經(jīng)歷機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、信息化的變革,工業(yè)制成品也將經(jīng)歷數(shù)量、質(zhì)量、柔性低成本的發(fā)展階段,目前制造業(yè)普遍需要技術(shù)和設(shè)備升級(jí)改造,以增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力,提高經(jīng)濟(jì)效益,因此,我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間很大
研究?jī)?nèi)容:
(1)對(duì)L300MM智能機(jī)器小車(chē)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(2)完成 L300MM智能機(jī)器小車(chē)的設(shè)計(jì)方案擬定;動(dòng)力與傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析;動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析;其它設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明,設(shè)計(jì)總結(jié)。
(3)用AUTOCAD 或其他軟件繪制 L300MM智能機(jī)器小車(chē)的三維模型及其主要零件圖、總裝圖。
研究方法、手段及步驟:
根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求及收集的資料,本課題的關(guān)鍵問(wèn)題在于機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)。搭載機(jī)械手的移動(dòng)機(jī)器人本體為四輪萬(wàn)向輪小車(chē),它具備自主導(dǎo)航能力。在遇到物體時(shí),可遠(yuǎn)程控制并操作機(jī)械手抓取。車(chē)載機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)3大部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械臂、機(jī)械手爪與基座的總稱(chēng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。目前專(zhuān)用機(jī)械手采用電氣驅(qū)動(dòng)方式的較多。手部安裝與手臂前端是用來(lái)抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托持型和吸附型等。手臂的作用是引導(dǎo)手指精確地抓住目標(biāo)物體,并運(yùn)送到所需要的位置上去,故手臂的位置需精確定位。手臂由以下幾部分組成:①動(dòng)作元件,帶動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置,在本車(chē)載機(jī)械手中為兩臺(tái)直流無(wú)刷伺服電機(jī),驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng);②導(dǎo)向裝置,保證手臂的正確方向及承受由于目標(biāo)物體重量所產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩;③手臂,承接和承受外力作用的部件,手臂上的零部件都裝在手臂上。
機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)還需要從其自由度出發(fā),結(jié)合材料、動(dòng)力、抓取的物品的形狀等方面,保證其能在特殊環(huán)境下準(zhǔn)確的夾取指定的物品。
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