送料機械手的設計開題報告

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1、 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計(論文)題目： 送料機械手的設計 指 導 教 師: 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完

2、成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述：

3、 文 獻 綜 述 摘要 文章闡述了機械手在制造工業(yè)中的發(fā)展，并分析了機械的組成部分及其工作原理和設計的過程。同時闡述了機械手在國內外的發(fā)展狀況，以及機械手的分類。最后闡述了該課題的意義，及主要研究內容及研究方法。 關鍵詞 機械手 AutoCAD 工業(yè)機器人 1 工業(yè)機器人概述 目前，工業(yè)機器人的定義，世界各國尚未統一，分類也不盡相同。最近聯合國國際標準化組織采納了美國機器人協會給工業(yè)機器人下的定義：工業(yè)機器人是一種可重復編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運材料，傳遞工件。參考國外的定義，結合我國的習慣用語，對工業(yè)機器人作如下定義： 工

4、業(yè)機器人是一種機體獨立，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械。主要用于加工自動線和柔性制造系統中傳遞和裝卸工件或夾具[1]。 工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據外部來的信號，自動進行各種操作。 工業(yè)機器人是在計算機控制下可編程的自動機器。采用工業(yè)機器人是提高產品質量與勞動生產率，實現生產過程自動化，改善勞動條件，減輕勞動強度的一種有效手段。機器人的誕生和發(fā)展雖只有30多年的歷史，但它已應用到國民經濟，民事技術等眾多的領域，具有廣闊的應用和發(fā)展前景，顯示出強大的生命力[1-2]。

5、 1.1 工業(yè)機器人功能 根據所處的環(huán)境和作業(yè)需求，工業(yè)機器人具有至少一項或多項擬人功能，如抓取功能或移動功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能（如視覺，力覺，觸覺等）。以及語音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進行作業(yè)。 在工業(yè)機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現的技術基礎是精巧的機械結構設計和良好的伺服控制驅動。本次設計就是在這一思維下展開的。根據設計內容和需求確定圓柱坐標型工業(yè)機器人，利用錐齒輪傳動實現機器人的旋轉，利用液壓缸實現其移動以及對零件的抓取。在步進電機的控制下，機器達到精確的回轉運動[3-

6、4]。 1.2 工業(yè)機器人的發(fā)展 工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復雜，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)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅動系統和控制系統組成。它的控制方式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構發(fā)出指令，執(zhí)行機構按指令再現示教的操作。 第二代機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復雜得多，這種機器人從1980年開始進入了實用階段，不久即將普及應用。 第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外

7、，還能夠根據人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應用[4]。 1.3 工業(yè)機器人的總體結構 工業(yè)機器人的組成及各部分關系概述： 它主要由機械系統(執(zhí)行系統、驅動系統)、控制檢測系統及智能系統組成。 (1) 執(zhí)行系統：執(zhí)行系統是工業(yè)機器人完成抓取工件，實現各種運動所必需 的機械部件，它包括手部、腕部、機身等。 (a) 手部：機器人為了進行作業(yè)而配置的操作機構，又稱手爪或抓取機構，它直接抓取工件或夾具。 (b) 腕部：

8、又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調整或改變手部的工作方位。 (c) 臂部：聯接機座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿足機器人的作業(yè)空間，將各種載荷傳遞到機座。 (d) 機身：機器人的基礎部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動臂部自轉、升降或俯仰運動。 (2) 驅動系統：為執(zhí)行系統各部件提供動力，并驅動其動力的裝置。常用的有 機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。 (3) 控制系統：通過對驅動系統的控制，使執(zhí)行系統按照規(guī)定的要求進行工作，當發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。 (4) 檢測系統：作用是通過各種檢測裝置、傳

9、感裝置檢測執(zhí)行機構的運動情況，根據需 要反饋給控制系統，與設定進行比較，以保證運動符合要求。 實踐證明，工業(yè)機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率和自動化水平。工業(yè)生產中經常出現的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調的操作，采用機械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途[4-8]。 2 不同驅動系統工業(yè)機器人的比較 工業(yè)機器人的驅動方式可分為四種： (1) 氣力驅動式的機器人：氣源壓力一般只有60Mpa左右，適宜抓舉力較小的場合。

10、 (2) 液力驅動式的機器人：結構緊湊，傳動平穩(wěn)且動作靈敏，但對密封的要求較高，且不宜在高溫或低溫的場合工作，要求的制造精度較高，成本較高。 (3) 電力驅動式的機器人：無環(huán)境污染，易于控制，運動精度高，成本低，驅動效率高等優(yōu)點，其運用最為廣泛。 (4) 新型驅動式的機器人：例如靜電驅動器，壓電驅動器，形狀記憶合金驅動器，人工肌肉及光驅動器等[4]。 3 工業(yè)機械手 3.1 機械手結構 (1) 手部：是機械手與工件接觸的部件。由于與物體接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。由于本課題的工件是圓柱狀棒料，所以采用夾持式。由手指和傳力機構所構成，手指與工件接觸而

11、傳力機構則通過手指夾緊力來完成夾放工件的任務。 (2) 手腕：是聯接手部和手臂的部件，起調整或改變工件方位的作用。 (3) 手臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 (4) 立柱：是支承手臂的部件。手臂的回轉運動和升降運動均與立柱有密切的聯系。機械手的立柱通常為固定不動的。 (5) 機座：是機械手的基礎部分。機械手執(zhí)行機構的各部件和驅動系統均安裝于機座上，故起支承和聯接的作用[7]。 3.2 機械手的分類 (1)根據所承擔的作業(yè)的特點，工業(yè)機械手可分為以下三類： (a)承擔搬運工作的機械手：這種機械手在主要工藝設備運行時，用來完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和工夾具。

12、 (b)生產工業(yè)用機械手：可用于完成工藝過程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。 (c)通用工業(yè)機械手：其用途廣泛，可以完成各種工藝作業(yè)[9]。 (2)按功能分類： (a)專用機械手：它是附屬于主機的具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少，工作對象單一，結構簡單，實用可靠和造價低等特點，適用于大批大量的自動化生產，如自動機床，自動線的上、下料機械手和“加工中心”附屬的自動換刀機械手。 (b)通用機械手：又稱工業(yè)機器人。它是一種具有獨立控制系統的機械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強的特點，適用于不斷變換品種的中小批量自動化的生產。

13、 (c)示教再現機械手：采用示教法編程的通用機械手。所謂示教，即由人通過手動控制，“拎著”機械手做一遍操作示范，完成全部動作后，其儲存裝置即能記憶下來。機械手可按示范操作的程序行程進行重復的再現工作。 (3)按驅動方式分： (a)液壓傳動機械手 (b)氣壓傳動機械手 (c)機械傳動機械手 (4)按控制方式分： (a)固定程序機械手：控制系統是一個固定程序的控制器。程序簡單，程序數少，而且是固定的，行程可調但不能任意點定位。 (b)可編程序機械手：控制系統是一個可變程序控制器。其程序可按需要編排，行程能很方便改變[10-15]。 3.3 機械手應用 按機械手布局形式分可分為：架

14、空式機械手、附機式機械手、落地式機械手三種。 此外，還有安裝在自動線料道上或料道旁，實現工件上、下料，傳遞轉位、轉向，粉料等用途的機械手，他們具有運動單一、結構簡單，位置靈活及精度一般要求較低的特點。 機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置 4 課題研究內容及進度安排 4.1 設計參數及技術要求 (1)原始數據： (a)生產綱領：100000件（兩班制生產） (b)自由度（四個自由度） 臂轉動180 臂上下運動 500mm 臂伸長（收縮）500mm 手部轉動 18

15、0 (2)技術要求 (a)坐標形式：圓柱坐標系 (b)臂的運動行程：伸縮運動500mm，回轉運動180。 (c)運動速度：使生產率滿足生產綱領的要求即可。 (d)控制方式：起止設定位置。 (e)定位精度：0.5mm。 (f)手指握力：392N (g)驅動方式：液壓驅動 4.2 課題研究內容 (1)根據設計要求及原始數據，進行機械手抓取機構設計； (2)進行液壓系統原理設計，并畫草圖； (3)進行機座機身的結構設計； (4)研究機械手的定位及平穩(wěn)性； (5)研究機械手的控制方式。 5 結束語 本課題通過應用AutoCAD 技術對機械手進行結構設計和液壓傳動原理

16、設計。它能實行自動上料運動；在安裝工件時，將工件送入卡盤中的夾緊運動等。上料機械手的運動速度是按著滿足生產率的要求來設定。 參 考 文 獻 [1] 徐灝.機械設計手冊3[M].北京：機械工業(yè)出版社,1998. [2] 徐灝.機械設計手冊4[M].北京：機械工業(yè)出版社,1998. [3] 徐灝.機械設計手冊5[M].北京：機械工業(yè)出版社,1998. [4] 張建民.工業(yè)機器人[M].北京：北京理工大學出版社，1994. [5] 《工業(yè)機械手》編寫組.工業(yè)機械手-機械結構上[M].上海：上?？茖W技術出版社,2005. [6] 《機床設計

17、手冊》編寫組.機床設計手冊3[M].北京：機械工業(yè)出版，1999. [7] 丁樹模.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998. [8] 顏永年.機械制圖[M].大連：大連理工大學工程畫教教研室，1998. [9] 李恒權，朱明臣，王德云.畢業(yè)設計指導書[M].山東：青島海洋出版社，1990. [10] 王棟梁.機械基礎[M].北京：機械基礎，1995. [11] 隆生.Solid Works設計與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [12] 黃鶴汀.機械制造技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998. [13] 吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高

18、等教育出版社，2006 [14] 李允文.《工業(yè)機械手設計》[M].機械工業(yè)出版社,北京，1996. [15] 丁樹模.《液壓傳動》[M].機械工業(yè)出版社,北京，1992.  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 要研究的問題 了解送料機械手的特點： 根據送料機械手的特點，執(zhí)行系統一般包括手部、腕部、臂部、機身機座等，其中最主要是運動系統。 機械手主要由執(zhí)行系統、驅動系統及控制系統三部分組成。 手部是夾緊（或吸附、托持）與松開工件或工具 的部件，由手指（或吸盤），驅動元件和傳動元件等組成。 腕部、臂部、機

19、身是將手部抓取的工件或工具進行搬運或操作的部件。 驅動系統是驅動臂部、腕部、手部和機械手整體運動機構動作的動力裝置，常用的驅動方式有液壓、氣動、機械、電氣或其他的組合。 控制系統是支配機械手按規(guī)定程序和要求進行運動的裝置，他們主要用來控制： 位置（點位控制或連續(xù)軌跡控制） 時間、速度 和加速度等參數 機械手與主機及其它有關裝置之間的聯系。 2 要采用的手段 1) 在學校圖書館查閱相關資料。 通過書籍和網絡查找最新的夾具設計的發(fā)展動向，盡量在保證原來參數的基礎上，采用最新的一些結構，這樣才能使設計具有實用性和時代性。 2) 通過老師的指導。 通過老師的指導，可以便捷地設計步驟

20、。 3) 通過瀏覽因特網上的相關資料。 網上有很多關于機械手設計指導。 4) 用相關的繪圖軟件畫出零件圖和裝配圖。 學習AutoCAD、Pro/Engineer等軟件，繪出零件圖和裝配圖。同時對照課題任務的內容和要求，對具體參數進行設計和計算，選擇合適的結構和部件，畫出重要部件或者結構的視圖，同時通過指導老師的指導對每一個可執(zhí)行的方案進行最后的分析和確認， 5) 撰寫設計說明書。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設

21、計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日