沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手設(shè)計(jì)
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沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)
總計(jì)：畢業(yè)論文： 38 頁
表 格： 1 表
插 圖： 11 幅
題目名稱： 沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)
所在學(xué)院：
專業(yè)（班級）：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
評閱人：
院 長 ：
大 連 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計(jì) )開 題 報(bào) 告論 文 題 目 ： 沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計(jì)學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 、 班 級 ： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 機(jī) 英 131學(xué) 生 姓 名 ： 肖 育 鵬指 導(dǎo) 教 師 （ 職 稱 ） ： 賈 衛(wèi) 平 （ 副 教 授 ）20016 年 12 月 28 日 填 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告 要 求開 題 報(bào) 告 既 是 規(guī) 范 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 工 作 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 又 是 完 成 高 質(zhì) 量 畢 業(yè) 論 文（ 設(shè) 計(jì) ） 的 有 效 保 證 。 為 了 使 這 項(xiàng) 工 作 規(guī) 范 化 和 制 度 化 ， 特 制 定 本 要 求 。一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 題 目 及 研 究 領(lǐng) 域 ；2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價(jià) 值 ；3.目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢 。二 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問 題 ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個(gè) 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設(shè) 計(jì) 思 路 ） ； 3.本 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ） ；2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 進(jìn) 度 計(jì) 劃 。四 、 文 獻(xiàn) 查 閱 及 文 獻(xiàn) 綜 述學(xué) 生 應(yīng) 根 據(jù) 所 在 學(xué) 院 及 指 導(dǎo) 教 師 的 要 求 閱 讀 一 定 量 的 文 獻(xiàn) 資 料 ， 并 在 此 基 礎(chǔ) 上 通過 分 析 、 研 究 、 綜 合 ， 形 成 文 獻(xiàn) 綜 述 。 必 要 時(shí) 應(yīng) 在 調(diào) 研 、 實(shí) 驗(yàn) 或 實(shí) 習(xí) 的 基 礎(chǔ) 上 遞 交 相關(guān) 的 報(bào) 告 。 綜 述 或 報(bào) 告 作 為 開 題 報(bào) 告 的 一 部 分 附 在 后 面 ， 要 求 思 路 清 晰 ， 文 理 通 順 ，較 全 面 地 反 映 出 本 課 題 的 研 究 背 景 或 前 期 工 作 基 礎(chǔ) 。五 、 其 他 要 求1.開 題 報(bào) 告 應(yīng) 在 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 開 始 后 的 前 四 周 內(nèi) 完 成 ； 2.開 題 報(bào) 告 必 須 經(jīng) 學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 委 員 會(huì) 審 查 通 過 ；3.開 題 報(bào) 告 不 合 格 或 沒 有 做 開 題 報(bào) 告 的 學(xué) 生 ， 須 重 做 或 補(bǔ) 做 合 格 后 ， 方 能 繼 續(xù) 論文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 ， 否 則 不 允 許 參 加 答 辯 ；4.開 題 報(bào) 告 通 過 后 ， 原 則 上 不 允 許 更 換 論 文 題 目 或 指 導(dǎo) 教 師 ；5.開 題 報(bào) 告 的 內(nèi) 容 ， 要 求 打 印 并 裝 訂 成 冊 （ 部 分 專 業(yè) 可 根 據(jù) 需 要 手 寫 在 統(tǒng) 一 紙 張上 ， 但 封 面 需 按 統(tǒng) 一 格 式 打 印 ） 。 一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 題 目沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計(jì)2. 研 究 領(lǐng) 域機(jī) 械 手 技 術(shù) 是 綜 合 了 計(jì) 算 機(jī) 、 控 制 論 、 機(jī) 構(gòu) 學(xué) 、 信 息 和 傳 感 技 術(shù) 、 人 工 智 能 、仿 生 學(xué) 等 多 學(xué) 科 而 形 成 的 高 新 技 術(shù) ,本 課 題 研 究 領(lǐng) 域 為 機(jī) 械 手 ， 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 。3. 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價(jià) 值本 方 案 設(shè) 計(jì) 的 是 傳 統(tǒng) 的 工 業(yè) 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 中 的 沖 床 卸 料 機(jī) 械 手 。 在 機(jī) 電 液 一 體 化的 大 規(guī) 模 發(fā) 展 中 ， 高 強(qiáng) 度 ， 高 精 度 的 工 作 已 經(jīng) 不 是 很 適 合 人 工 進(jìn) 行 ， 因 此 ， 工 業(yè) 機(jī)器 人 應(yīng) 運(yùn) 而 生 ， 工 業(yè) 機(jī) 器 人 由 操 作 機(jī) （ 機(jī) 械 本 體 ） 、 控 制 器 、 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 和 檢 測傳 感 裝 置 構(gòu) 成 ， 是 一 種 仿 人 操 作 、 自 動(dòng) 控 制 、 可 重 復(fù) 編 程 、 能 在 三 維 空 間 完 成 各 種作 業(yè) 的 機(jī) 電 一 體 化 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 設(shè) 備 。 特 別 適 合 于 多 品 種 、 變 批 量 的 柔 性 生 產(chǎn) 。 它 對穩(wěn) 定 、 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 ， 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 改 善 勞 動(dòng) 條 件 和 產(chǎn) 品 的 快 速 更 新 換 代 起 著 十分 重 要 的 作 用 。 沖 床 沖 壓 頻 率 約 為 40次 /分 ,每 一 次 進(jìn) 給 、 沖 壓 、 卸 料 的 時(shí) 間 約 為 1.5s， 具 體到 卸 料 的 時(shí) 間 應(yīng) 小 于 1s， 系 統(tǒng) 需 要 快 速 響 應(yīng) ， 另 外 ， 系 統(tǒng) 需 要 將 沖 壓 件 從 沖 模 中 取出 至 某 一 特 定 位 置 ， 有 位 置 精 度 要 求 。 作 為 機(jī) 械 加 工 生 產(chǎn) ， 為 了 降 低 成 本 ， 提 高 生產(chǎn) 效 率 ， 必 須 是 首 要 考 慮 的 因 素 。 從 沖 床 的 整 個(gè) 加 工 最 后 生 成 產(chǎn) 品 的 整 個(gè) 過 程 當(dāng) 中 ，卸 料 所 占 的 時(shí) 間 比 例 較 多 ， 我 們 可 以 從 卸 料 環(huán) 節(jié) 進(jìn) 行 改 進(jìn) ， 達(dá) 到 提 高 生 產(chǎn) 效 率 的 目的 。 傳 統(tǒng) 的 生 產(chǎn) 加 工 ， 依 靠 工 人 手 工 進(jìn) 行 卸 料 ， 其 勞 動(dòng) 量 大 動(dòng) 作 單 一 ， 很 容 易 造 成工 人 的 疲 勞 ， 從 而 發(fā) 生 危 險(xiǎn) 的 事 故 。 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 ， 即 降 低 了 生 產(chǎn) 成 本 ，又 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 ， 還 能 夠 避 免 加 工 當(dāng) 由 于 手 工 操 作 不 當(dāng) 引 起 的 中 工 件 誤 差 。4. 目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢機(jī) 器 人 的 研 究 進(jìn) 程 可 以 分 成 三 個(gè) 階 段 ：（ 1） 第 一 代 機(jī) 器 人第 一 代 機(jī) 器 人 具 有 示 教 在 線 功 能 ， 或 具 有 可 編 程 的 NC 裝 置 ， 但 對 外 部 信 息 不具 備 反 饋 能 力 。（ 2） 第 二 代 機(jī) 器 人 第 二 代 機(jī) 器 人 不 僅 具 有 內(nèi) 部 傳 感 器 而 且 具 有 外 部 傳 感 器 ， 能 獲 取 外 部 環(huán) 境 信息 。 雖 然 沒 有 應(yīng) 用 人 工 智 能 技 術(shù) ， 但 是 能 進(jìn) 行 機(jī) 器 人 環(huán) 境 交 互 ， 具 有 在 線 自 適 應(yīng)能 力 。 例 如 ， 機(jī) 器 人 從 運(yùn) 動(dòng) 著 的 傳 送 帶 上 送 來 的 零 件 中 抓 取 零 件 并 送 到 加 工 設(shè) 備 上 。因 為 送 來 的 每 一 個(gè) 零 件 具 體 位 置 和 姿 態(tài) 是 隨 意 的 、 不 同 的 ， 要 完 成 上 述 作 業(yè) 必 須 被抓 取 零 件 狀 態(tài) 的 在 線 信 息 。（ 3） 第 三 代 機(jī) 器 人第 三 代 機(jī) 器 人 具 有 多 種 智 能 傳 感 器 ， 能 感 知 和 領(lǐng) 會(huì) 外 部 環(huán) 境 信 息 ， 包 括 具 有 理解 像 人 下 達(dá) 語 言 指 令 這 樣 的 能 力 。 能 進(jìn) 行 學(xué) 習(xí) ， 具 有 決 策 上 的 自 治 能 力 。工 業(yè) 機(jī) 械 手 作 為 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機(jī) 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要依 靠 工 人 進(jìn) 行 控 制 ； 改 進(jìn) 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20年 來 ， 氣 動(dòng) 技術(shù) 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 電 氣 可 編 程控 制 技 術(shù) 與 氣 動(dòng) 技 術(shù) 相 結(jié) 合 ， 使 整 個(gè) 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 化 程 度 更 高 ， 控 制 方 式 更 靈 活 ， 性 能更 加 可 靠 ； 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 、 柔 性 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動(dòng) 技 術(shù) 提 出 了 更 多 更 高的 要 求 ； 微 電 子 技 術(shù) 的 引 入 ， 促 進(jìn) 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動(dòng) 技 術(shù) 從 開 關(guān) 控 制 進(jìn) 入 閉 環(huán) 比 例 伺 服 控 制 ， 控 制 精 度 不 斷 提 高 ； 由 于 氣 動(dòng)脈 寬 調(diào) 制 技 術(shù) 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強(qiáng) 和 成 本 低 廉 等 特 點(diǎn) ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開發(fā) 研 究 。 機(jī) 械 手 在 機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 中 應(yīng) 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機(jī) 上 自動(dòng) 取 出 產(chǎn) 品 、 機(jī) 床 、 橫 鍛 壓 力 機(jī) 的 上 下 料 ， 以 及 點(diǎn) 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 。 機(jī) 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的機(jī) 械 手 。 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 位置 發(fā) 生 稍 許 偏 差 時(shí) ， 即 能 更 正 并 自 行 檢 測 ， 重 點(diǎn) 是 研 究 視 覺 功 能 和 觸 覺 功 能 。近 幾 年 來 ,隨 著 自 動(dòng) 化 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ,機(jī) 械 手 也 將 隨 之 壯 大 起 來 .在 未 來 幾 年里 它 的 發(fā) 展 趨 勢 如 下 也 越 來 越 明 顯 ， 可 以 歸 納 以 下 幾 點(diǎn) :（ 1） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 性 能 不 斷 提 高 (高 速 度 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 、 便 于 操 作 和 維 修 )。（ 2） 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 向 模 塊 化 、 可 重 構(gòu) 化 發(fā) 展 。 例 如 關(guān) 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機(jī) 、 減 速 機(jī) 、檢 測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關(guān) 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構(gòu) 造 機(jī) 械 手 整 機(jī) ;國 外 已 有模 塊 化 裝 配 機(jī) 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。（ 3） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機(jī) 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 網(wǎng)絡(luò) 化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) :大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可靠 性 、 易 操 作 性 和 可 維 修 性 。 （ 4） 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(jī) 械 手 還 應(yīng) 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機(jī) 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術(shù) 來 進(jìn) 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術(shù) 在產(chǎn) 品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應(yīng) 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) 在 機(jī) 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預(yù) 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使遙 控 機(jī) 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠(yuǎn) 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機(jī) 械 手 。（ 6） 當(dāng) 代 遙 控 機(jī) 械 手 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 特 點(diǎn) 不 是 追 求 全 自 治 系 統(tǒng) ， 而 是 致 力 于 操 作 者 與機(jī) 械 手 的 人 機(jī) 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使智 能 機(jī) 械 手 走 出 實(shí) 驗(yàn) 室 進(jìn) 入 實(shí) 用 化 階 段 。 二 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問 題（ 1） 沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 方 案 和 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ；（ 2） 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 升 降 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；（ 3） 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個(gè) 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設(shè) 計(jì) 思 路 ）（ 1） 沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；（ 2） 沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 的 控 制 部 分 設(shè) 計(jì) ；（ 3） 有 關(guān) 參 數(shù) 的 設(shè) 定 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 、 零 部 件 設(shè) 計(jì) 等 領(lǐng) 域 。3.本 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果結(jié) 構(gòu) 部 分 完 成 機(jī) 械 手 的 圖 紙 繪 制 ， 編 寫 設(shè) 計(jì) 說 明 書 。 控 制 部 分 完 成 原 理 圖 和 設(shè)計(jì) 說 明 書 。 設(shè) 計(jì) 出 的 機(jī) 械 手 ， 應(yīng) 能 達(dá) 到 結(jié) 構(gòu) 合 理 、 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 高 、 效 率高 的 特 點(diǎn) 。通 過 做 此 設(shè) 計(jì) 希 望 學(xué) 到 更 多 的 專 業(yè) 知 識 ， 并 對 先 進(jìn) 的 生 產(chǎn) 技 術(shù) 做 更 多 學(xué) 習(xí) ， 對 以 后 的 工 作 有 較 大 的 幫 助 。 即 使 本 設(shè) 計(jì) 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 上 暫 不 可 行 ， 但 在 理 論 上 應(yīng) 該 盡量 正 確 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ）因 為 沖 床 采 用 上 出 料 模 具 的 工 作 方 式 ， 通 過 運(yùn) 用 所 學(xué) 的 專 業(yè) 知 識 （ 機(jī) 械 原 理 、機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 、 液 壓 傳 動(dòng) 、 控 制 工 程 等 ） 完 成 各 部 分 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 和 控 制 系 統(tǒng) 原 理 設(shè) 計(jì) 。對 開 展 工 作 作 技 術(shù) 可 行 性 分 析 先 做 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 確 保 結(jié) 構(gòu) 合 理 后 ， 完 成 控 制 系 統(tǒng)設(shè) 計(jì) 。 本 設(shè) 計(jì) 經(jīng) 濟(jì) 無 污 染 ， 適 合 在 工 廠 中 廣 泛 應(yīng) 用 。2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 進(jìn) 度 計(jì) 劃第 一 周 ： 了 解 設(shè) 計(jì) 的 內(nèi) 容 和 要 求 ， 查 閱 資 料 ， 了 解 課 題 內(nèi) 容 ；第 二 周 ： 查 閱 資 料 ， 撰 寫 開 題 報(bào) 告 ， 確 定 慰 問 翻 譯 文 章 ；第 三 周 ： 修 改 開 題 報(bào) 告 ， 撰 寫 文 獻(xiàn) 綜 述 ；第 四 周 ： 開 題 答 辯 ， 完 成 外 文 翻 譯 ；第 五 周 ： 了 解 工 業(yè) 機(jī) 械 手 功 能 和 結(jié) 構(gòu) ， 提 出 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 方 案 ； 第 六 周 ： 關(guān) 鍵 參 數(shù) 計(jì) 算 和 選 擇 ；第 七 周 ： 結(jié) 合 設(shè) 計(jì) 方 案 ， 細(xì) 化 參 數(shù) 選 擇 和 計(jì) 算 ；第 八 周 ： 升 降 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；第 九 周 ： 升 降 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ：第 十 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 中 期 檢 查 ；第 十 一 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；第 十 二 周 ： 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ；第 十 三 周 ： 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ；第 十 四 周 ： 整 理 設(shè) 計(jì) 資 料 ， 編 寫 設(shè) 計(jì) 說 明 書 ；第 十 五 周 ： 修 改 完 善 設(shè) 計(jì) 說 明 書 ， 準(zhǔn) 備 答 辯 ；第 十 六 周 ： 修 改 完 善 整 套 設(shè) 計(jì) ， 答 辯 。 四 、 需 要 閱 讀 的 參 考 文 獻(xiàn)1 李 允 文 主 編 .工 業(yè) 機(jī) 械 手 設(shè) 計(jì) M. 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 19962 王 平 ,著 .沖 壓 加 工 設(shè) 備 及 自 動(dòng) 化 M. 華 中 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 20063 郭 劍 暉 .機(jī) 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) D. 南 昌 大 學(xué) 20124 宋 娟 .上 下 料 機(jī) 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) .電 氣 技 術(shù) 與 自 動(dòng) 化 （ 2008年 10期 ）5 蔡 自 興 ,編 著 .機(jī) 器 人 學(xué) 基 礎(chǔ) M. 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 20096吳 振 彪 ， 王 正 家 主 編 .工 業(yè) 機(jī) 器 人 （ 第 二 版 ） .華 中 科 技 大 學(xué) 出 版 社 ， 20067 肖 南 峰 等 ,編 著 .智 能 機(jī) 器 人 M. 華 南 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 20088 殷 際 英 ,何 廣 平 編 著 .關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 器 人 M. 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 , 20039 孫 恒 ， 陳 作 模 .機(jī) 械 原 理 M.8版 .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 201310張 濤 .機(jī) 器 人 引 論 M.北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.11濮 良 貴 ,紀(jì) 名 剛 .機(jī) 械 設(shè) 計(jì) M. 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2002.12聞 梆 椿 .機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊 M. 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.13劉 宏 新 .機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) M. 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2015. 14郭 斌 ,王 彥 明 ,陸 藝 等 .沖 床 上 下 料 機(jī) 械 手 臂 及 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J.機(jī) 械 傳 動(dòng) ,2016,40(2),150 153， 157.15田 樂 帥 .沖 床 上 下 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計(jì) 與 研 究 D.青 島 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 ,2016.16孫 瓏 .沖 壓 機(jī) 上 下 料 機(jī) 械 手 的 開 發(fā) 與 研 究 D.華 南 理 工 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 ， 2015.17覃 南 強(qiáng) ,譚 仲 海 .基 于 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 沖 壓 自 動(dòng) 上 下 料 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) J.企 業(yè) 科 技與 發(fā) 展 ,2015,10(398） ， 43 45.18李 娜 .氣 動(dòng) 技 術(shù) 在 沖 壓 行 業(yè) 中 的 應(yīng) 用 J.液 壓 氣 動(dòng) 與 密 封 ,2016， 2： 73-75.19于 衍 偉 .適 于 中 小 型 沖 床 的 經(jīng) 濟(jì) 性 自 動(dòng) 送 料 機(jī) 械 手 研 制 J.鍛 壓 技 術(shù) ,2011， 36（ 6） ： 66 69.20王 建 明 .自 動(dòng) 線 與 工 業(yè) 機(jī) 械 手 技 術(shù) M.天 津 ， 天 津 大 學(xué) 出 版 社 ,2009.21鐘 全 熊 .沖 壓 工 藝 及 設(shè) 備 M.北 京 ， 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 ， 2010.22鄭 崢 .沖 壓 注 塑 成 型 設(shè) 備 M.北 京 ， 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2015. 23ThomasRKurfess.RoboticsandAutomationHandbook.2005.23Andrzej J. Cebula,Paul J. Zsombor-Murray. Formulation of the workspace equation for wrist-partitioned spatial manipulatorsJ. Mechanism and Machine Theory . 2005 (7) 文 獻(xiàn) 綜 述一 、 工 業(yè) 機(jī) 械 手 的 工 作 原 理機(jī) 械 手 是 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 工 業(yè) 機(jī) 器 人 是 由 三 大 部 分 六 個(gè) 子 系 統(tǒng) 組 成 。 三 大 部 分是 ： 機(jī) 械 部 分 、 傳 感 部 分 、 控 制 是 部 分 。 六 個(gè) 子 系 統(tǒng) 是 ： 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 系 統(tǒng) 、感 受 系 統(tǒng) 、 機(jī) 器 人 環(huán) 境 交 互 系 統(tǒng) 、 人 機(jī) 交 互 系 統(tǒng) 、 控 制 系 統(tǒng) 。 美 國 機(jī) 器 人 工 業(yè) 協(xié)會(huì) (U.S.RIA)提 出 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 定 義 為 ： “ 工 業(yè) 機(jī) 器 人 是 用 來 進(jìn) 行 搬 運(yùn) 材 料 、 零 件 、工 具 等 可 再 編 程 的 多 功 能 機(jī) 械 手 ， 或 通 過 不 同 程 序 的 調(diào) 用 來 完 成 各 種 工 作 任 務(wù) 的 特 種裝 置 。 ” 由 此 可 以 得 出 工 業(yè) 機(jī) 器 人 具 有 可 編 程 、 擬 人 化 、 通 用 性 、 機(jī) 電 一 體 化 的 顯 著特 點(diǎn) 。 作 為 機(jī) 器 人 其 中 一 種 的 工 業(yè) 機(jī) 械 手 ， 能 模 仿 人 手 和 臂 的 某 些 動(dòng) 作 功 能 ， 按 照 固定 程 序 抓 取 、 搬 運(yùn) 物 件 或 操 作 工 具 的 自 動(dòng) 裝 置 。 機(jī) 械 手 是 最 早 出 現(xiàn) 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 ， 它可 代 替 繁 重 勞 動(dòng) 以 實(shí) 現(xiàn) 生 產(chǎn) 的 機(jī) 械 化 和 自 動(dòng) 化 ， 能 在 有 害 環(huán) 境 下 操 作 以 保 護(hù) 人 身 安全 。 二 、 工 業(yè) 機(jī) 械 手 的 主 要 結(jié) 構(gòu)其 主 要 是 由 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 、 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 、 和 控 制 系 統(tǒng) 三 大 部 分 組 成 。 （ 1） 機(jī) 械 手 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 可 以 分 為 手 部 、 手 臂 和 軀 干 等 三 部 分 。 手 部 一 般 安 裝 在 手臂 的 前 端 其 構(gòu) 造 是 模 仿 人 的 手 指 。 手 臂 可 以 分 為 無 關(guān) 節(jié) 臂 和 有 關(guān) 節(jié) 臂 ， 其 主 要 作 用 是引 導(dǎo) 手 指 準(zhǔn) 確 地 抓 住 工 件 ， 并 運(yùn) 送 到 所 需 要 的 位 置 上 。 軀 干 是 安 裝 手 臂 、 動(dòng) 力 源 和 執(zhí)行 機(jī) 構(gòu) 的 支 架 。（ 2） 機(jī) 械 手 的 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 主 要 有 四 種 :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) 。其 中 以 液 壓 、 氣 動(dòng) 用 的 最 多 ， 電 動(dòng) 和 機(jī) 械 用 的 較 少 。（ 3） 機(jī) 械 手 控 制 的 要 素 包 括 工 作 順 序 、 到 達(dá) 位 置 、 動(dòng) 作 時(shí) 間 、 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 間 、 運(yùn) 動(dòng) 速度 和 加 減 速 度 等 。 機(jī) 械 手 的 控 制 可 以 分 為 點(diǎn) 位 控 制 、 連 續(xù) 軌 跡 控 制 、 力 控 制 和 智 能 控制 方 式 等 。三 、 工 業(yè) 機(jī) 械 手 的 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢工 業(yè) 機(jī) 械 手 作 為 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機(jī) 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要 依靠 工 人 進(jìn) 行 控 制 ； 改 進(jìn) 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20 年 來 ， 氣 動(dòng) 技 術(shù) 的應(yīng) 用 領(lǐng) 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 電 氣 可 編 程 控 制 技術(shù) 與 氣 動(dòng) 技 術(shù) 相 結(jié) 合 ， 使 整 個(gè) 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 化 程 度 更 高 ， 控 制 方 式 更 靈 活 ， 性 能 更 加 可 靠 ； 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 、 柔 性 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動(dòng) 技 術(shù) 提 出 了 更 多 更 高 的 要 求 ； 微 電子 技 術(shù) 的 引 入 ， 促 進(jìn) 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動(dòng) 技 術(shù)從 開 關(guān) 控 制 進(jìn) 入 閉 環(huán) 比 例 伺 服 控 制 ， 控 制 精 度 不 斷 提 高 ； 由 于 氣 動(dòng) 脈 寬 調(diào) 制 技 術(shù) 具 有結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強(qiáng) 和 成 本 低 廉 等 特 點(diǎn) ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開 發(fā) 研 究 。機(jī) 械 手 在 機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 中 應(yīng) 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機(jī) 上 自 動(dòng)取 出 產(chǎn) 品 、 機(jī) 床 、 橫 鍛 壓 力 機(jī) 的 上 下 料 ， 以 及 點(diǎn) 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 。 機(jī) 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的 機(jī) 械手 。 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 位 置 發(fā) 生稍 許 偏 差 時(shí) ， 即 能 更 正 并 自 行 檢 測 ， 重 點(diǎn) 是 研 究 視 覺 功 能 和 觸 覺 功 能 。 在 未 來 幾 年 里它 的 發(fā) 展 趨 勢 如 下 也 越 來 越 明 顯 ， 可 以 歸 納 以 下 幾 點(diǎn) ：（ 1） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 性 能 不 斷 提 高 (高 速 度 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 、 便 于 操 作 和 維 修 )。（ 2） 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 向 模 塊 化 、 可 重 構(gòu) 化 發(fā) 展 。 例 如 關(guān) 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機(jī) 、 減 速 機(jī) 、 檢測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關(guān) 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構(gòu) 造 機(jī) 械 手 整 機(jī) ;國 外 已 有 模 塊化 裝 配 機(jī) 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。 （ 3） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機(jī) 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 網(wǎng) 絡(luò)化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) :大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、易 操 作 性 和 可 維 修 性 。 （ 4） 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(jī) 械 手 還 應(yīng) 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機(jī) 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術(shù) 來 進(jìn) 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術(shù) 在 產(chǎn)品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應(yīng) 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) 在 機(jī) 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預(yù) 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使 遙控 機(jī) 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠(yuǎn) 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機(jī) 械 手 。（ 6） 當(dāng) 代 遙 控 機(jī) 械 手 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 特 點(diǎn) 不 是 追 求 全 自 治 系 統(tǒng) ， 而 是 致 力 于 操 作 者 與 機(jī)械 手 的 人 機(jī) 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使 智 能機(jī) 械 手 走 出 實(shí) 驗(yàn) 室 進(jìn) 入 實(shí) 用 化 階 段 。四 、 本 課 題 研 究 內(nèi) 容要 設(shè) 計(jì) 沖 床 自 動(dòng) 卸 料 機(jī) 械 手 ， 就 首 先 要 了 解 沖 壓 工 作 原 理 和 特 點(diǎn) 。 通 常 的 沖 壓 都在 常 溫 下 進(jìn) 行 的 ， 所 以 我 們 稱 之 為 冷 沖 壓 。 冷 沖 壓 是 利 用 安 裝 在 壓 力 機(jī) 上 的 沖 模 對 材料 施 加 壓 力 ， 使 其 產(chǎn) 生 分 離 或 塑 性 變 形 ， 從 而 獲 得 所 需 要 零 件 的 一 種 壓 力 加 工 方 法 。這 種 方 法 既 可 以 加 工 金 屬 材 料 ， 又 可 以 加 工 非 金 屬 材 料 和 復(fù) 合 材 料 。 冷 沖 壓 生 產(chǎn) 過 程 的 主 要 特 征 是 依 靠 沖 模 和 沖 壓 設(shè) 備 完 成 加 工 ， 便 于 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 化 ，生 產(chǎn) 率 很 高 ， 操 作 簡 便 。 所 獲 得 的 零 件 一 般 不 需 要 再 進(jìn) 行 切 削 加 工 ， 它 是 一 種 節(jié) 省 能源 、 節(jié) 省 材 料 的 無 屑 加 工 方 法 。 由 于 沖 件 的 尺 寸 公 差 由 沖 模 來 保 證 ， 所 以 產(chǎn) 品 尺 寸 穩(wěn)定 ， 互 換 性 好 。 冷 沖 壓 在 大 批 量 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 應(yīng) 用 十 分 廣 泛 ， 而 且 越 來 越 多 的 工 業(yè) 部門 采 用 冷 沖 壓 進(jìn) 行 加 工 產(chǎn) 品 ， 其 比 重 也 越 來 越 大 。為 了 提 高 生 產(chǎn) 的 效 率 ， 降 低 成 本 ， 除 了 從 機(jī) 床 本 身 進(jìn) 行 改 進(jìn) 之 外 ， 還 有 其 他 簡 單可 行 的 方 案 ， 那 就 是 將 上 下 料 的 過 程 從 人 工 改 為 機(jī) 械 手 去 自 動(dòng) 上 下 料 。 而 且 機(jī) 械 手 代替 人 手 ， 杜 絕 了 在 機(jī) 械 加 工 過 程 中 由 于 操 作 不 當(dāng) ， 而 發(fā) 生 的 傷 人 事 故 。 從 長 期 來 講 ，大 大 的 降 低 了 人 工 的 成 本 。本 課 題 所 研 究 的 ， 就 是 為 了 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 實(shí) 現(xiàn) 半 自 動(dòng) 化 所 設(shè) 計(jì) 的 一 個(gè) 與 沖 床 機(jī)身 相 連 的 工 業(yè) 機(jī) 械 手 。 本 次 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計(jì) 更 多 的 偏 向 于 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) ， 再 通 過 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng)和 控 制 系 統(tǒng) ， 達(dá) 到 卸 料 的 目 的 。 審核意見 指 導(dǎo) 教 師 評 閱 意 見 （ 對 選 題 情 況 、 研 究 內(nèi) 容 、 工 作 安 排 、 文 獻(xiàn) 綜 述 等 方 面 進(jìn) 行 評閱 ） 簽 字 ： 年 月 日 教 研 室 主 任 意 見 簽 字 ： 年 月 日學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 委 員 會(huì) 意 見 簽 字 ： 年 月 日公 章 ：
開題報(bào)告
論
文
題
目：
沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)
學(xué)
院：
專 業(yè) 、班
級： 1
學(xué)
生
姓
名：
指導(dǎo)教師（職稱）：
20016 年 12 月 28 日填
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。
一、選題依據(jù)
1.論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題；
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。
四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1.開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2.開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3.開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4.開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5.開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
一、選題依據(jù)1.論文（設(shè)計(jì)）題目
沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)
2. 研究領(lǐng)域
機(jī)械手技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),本課題研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械手，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
本方案設(shè)計(jì)的是傳統(tǒng)的工業(yè)搬運(yùn)機(jī)械手中的沖床卸料機(jī)械手。在機(jī)電液一體化的大規(guī)模發(fā)展中，高強(qiáng)度，高精度的工作已經(jīng)不是很適合人工進(jìn)行，因此，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。
沖床沖壓頻率約為 40 次/分,每一次進(jìn)給、沖壓、卸料的時(shí)間約為 1.5s，具體到卸料的時(shí)間應(yīng)小于 1s，系統(tǒng)需要快速響應(yīng)，另外，系統(tǒng)需要將沖壓件從沖模中取出至某一特定位置，有位置精度要求。作為機(jī)械加工生產(chǎn)，為了降低成本，提高生產(chǎn)效率，必須是首要考慮的因素。從沖床的整個(gè)加工最后生成產(chǎn)品的整個(gè)過程當(dāng)中，卸料所占的時(shí)間比例較多，我們可以從卸料環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工，依靠工人手工進(jìn)行卸料，其勞動(dòng)量大動(dòng)作單一，很容易造成工人的疲勞，從而發(fā)生危險(xiǎn)的事故。設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)卸料機(jī)械手，即降低了生產(chǎn)成本，又提高了生產(chǎn)效率，還能夠避免加工當(dāng)由于手工操作不當(dāng)引起的中工件誤差。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢
機(jī)器人的研究進(jìn)程可以分成三個(gè)階段：（1）第一代機(jī)器人
第一代機(jī)器人具有示教在線功能，或具有可編程的 NC 裝置，但對外部信息不具備反饋能力。
（2）第二代機(jī)器人
第二代機(jī)器人不僅具有內(nèi)部傳感器而且具有外部傳感器，能獲取外部環(huán)境信息。雖然沒有應(yīng)用人工智能技術(shù)，但是能進(jìn)行機(jī)器人—環(huán)境交互，具有在線自適應(yīng)能力。例如，機(jī)器人從運(yùn)動(dòng)著的傳送帶上送來的零件中抓取零件并送到加工設(shè)備上。因?yàn)樗蛠淼拿恳粋€(gè)零件具體位置和姿態(tài)是隨意的、不同的，要完成上述作業(yè)必須被抓取零件狀態(tài)的在線信息。
（3）第三代機(jī)器人
第三代機(jī)器人具有多種智能傳感器，能感知和領(lǐng)會(huì)外部環(huán)境信息，包括具有理解像人下達(dá)語言指令這樣的能力。能進(jìn)行學(xué)習(xí)，具有決策上的自治能力。
工業(yè)機(jī)械手作為機(jī)器人的一種，目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。
機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于注塑輔機(jī)上自動(dòng)取出產(chǎn)品、機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)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。機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。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。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。
近幾年來,隨著自動(dòng)化工業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)械手也將隨之壯大起來.在未來幾年里它的發(fā)展趨勢如下也越來越明顯，可以歸納以下幾點(diǎn):
（1）工業(yè)機(jī)械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)械手整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)械手產(chǎn)品問市。
（3）工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
（4）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(jī)械手還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)械手操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)械手。
（6）當(dāng)代遙控機(jī)械手系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)械手的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)械手走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題
（1）沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（2）自動(dòng)卸料機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）自動(dòng)卸料機(jī)械手回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）
（1）沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手的控制部分設(shè)計(jì)；
（3）有關(guān)參數(shù)的設(shè)定、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
結(jié)構(gòu)部分完成機(jī)械手的圖紙繪制，編寫設(shè)計(jì)說明書?？刂撇糠滞瓿稍韴D和設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)出的機(jī)械手，應(yīng)能達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、可靠性高、抗干擾能力高、效率高的特點(diǎn)。
通過做此設(shè)計(jì)希望學(xué)到更多的專業(yè)知識，并對先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)做更多學(xué)習(xí)，對以后的工作有較大的幫助。即使本設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)上暫不可行，但在理論上應(yīng)該盡量正確。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）
因?yàn)闆_床采用上出料模具的工作方式，通過運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)、控制工程等）完成各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)。
對開展工作作技術(shù)可行性分析先做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)合理后，完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)無污染，適合在工廠中廣泛應(yīng)用。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第一周：了解設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，查閱資料，了解課題內(nèi)容；第二周：查閱資料，撰寫開題報(bào)告，確定慰問翻譯文章；第三周：修改開題報(bào)告，撰寫文獻(xiàn)綜述；第四周：開題答辯，完成外文翻譯；
第五周：了解工業(yè)機(jī)械手功能和結(jié)構(gòu)，提出自動(dòng)卸料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；第六周：關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算和選擇；第七周：結(jié)合設(shè)計(jì)方案，細(xì)化參數(shù)選擇和計(jì)算；第八周：升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；第九周：升降機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
第十周：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，中期檢查；第十一周：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；
第十二周：自動(dòng)卸料機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第十三周：自動(dòng)卸料機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第十四周：整理設(shè)計(jì)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書；第十五周：修改完善設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯；第十六周：修改完善整套設(shè)計(jì)，答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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文獻(xiàn)綜述
一、工業(yè)機(jī)械手的工作原理機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一種，工業(yè)機(jī)器人是由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分
是：機(jī)械部分、傳感部分、控制是部分。六個(gè)子系統(tǒng)是：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)、人—機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)(U.S.RIA)提出的工業(yè)機(jī)器人的定義為：“工業(yè)機(jī)器人是用來進(jìn)行搬運(yùn)材料、零件、工具等可再編程的多功能機(jī)械手，或通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置?！庇纱丝梢缘贸龉I(yè)機(jī)器人具有可編程、擬人化、通用性、機(jī)電一體化的顯著特點(diǎn)。作為機(jī)器人其中一種的工業(yè)機(jī)械手，能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，按照固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，它可代替繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全。
二、工業(yè)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)其主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、和控制系統(tǒng)三大部分組成。
（1）機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以分為手部、手臂和軀干等三部分。手部一般安裝在手臂的前端其構(gòu)造是模仿人的手指。手臂可以分為無關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂，其主要作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。
（2）機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種: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)。其中以液壓、氣動(dòng)用的最多，電動(dòng)和機(jī)械用的較少。
（3）機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。機(jī)械手的控制可以分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制、力控制和智能控制方式等。
三、工業(yè)機(jī)械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)械手作為機(jī)器人的一種，目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依
靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。
機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于注塑輔機(jī)上自動(dòng)取出產(chǎn)品、機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)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。機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。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。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。在未來幾年里它的發(fā)展趨勢如下也越來越明顯，可以歸納以下幾點(diǎn)：
（1）工業(yè)機(jī)械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)械手整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)械手產(chǎn)品問市。
（3）工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
（4）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(jī)械手還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)械手操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)械手。
（6）當(dāng)代遙控機(jī)械手系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)械手的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)械手走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。
四、本課題研究內(nèi)容
要設(shè)計(jì)沖床自動(dòng)卸料機(jī)械手，就首先要了解沖壓工作原理和特點(diǎn)。通常的沖壓都在常溫下進(jìn)行的，所以我們稱之為冷沖壓。冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。這種方法既可以加工金屬材料，又可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。
冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，操作簡便。所獲得的零件一般不需要再進(jìn)行切削加工，它是一種節(jié)省能源、節(jié)省材料的無屑加工方法。由于沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。冷沖壓在大批量工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用十分廣泛，而且越來越多的工業(yè)部門采用冷沖壓進(jìn)行加工產(chǎn)品，其比重也越來越大。
為了提高生產(chǎn)的效率，降低成本，除了從機(jī)床本身進(jìn)行改進(jìn)之外，還有其他簡單可行的方案，那就是將上下料的過程從人工改為機(jī)械手去自動(dòng)上下料。而且機(jī)械手代替人手，杜絕了在機(jī)械加工過程中由于操作不當(dāng)，而發(fā)生的傷人事故。從長期來講，大大的降低了人工的成本。
本課題所研究的，就是為了提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化所設(shè)計(jì)的一個(gè)與沖床機(jī)身相連的工業(yè)機(jī)械手。本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)更多的偏向于機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，達(dá)到卸料的目的。
指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱）
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審
核
教研室主任意見
意
見
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學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見
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