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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名:
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專 業(yè):
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設(shè)計(論文)題目:
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年 月 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,每人撰寫
2000字左右的文獻綜述:
文 獻 綜 述
摘要 本課題的主要內(nèi)容是采用機器人代替人來進行噴漆作業(yè),機器人可以代替很多重復(fù)性的體力勞動,從而減輕工人的勞動強度,提高生產(chǎn)效率。結(jié)合設(shè)計的各方面的知識,在設(shè)計過程中學(xué)會怎樣發(fā)現(xiàn)問題。解決問題.研究問題。并且在設(shè)計中融入自己的想法和構(gòu)思,提高自己的創(chuàng)新能力。盡力使機器人使用方便,結(jié)構(gòu)簡單。
關(guān)鍵詞 機器人 ,噴漆機器人 ,結(jié)構(gòu)設(shè)計,步進電機
1 機器人概述
隨著人類科技的進步,社會經(jīng)濟的發(fā)展,機器人學(xué)成為近幾十年來迅速發(fā)展的一門綜合學(xué)科。它體現(xiàn)了光機電一體化技術(shù)的最新成就,機器人作為其中的佼佼者更是發(fā)揮了不可磨滅的作用。在人類社會中,凡是有機械活動的地方,都能看到機器人的身影。機器人產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)由核工業(yè)和軍事科技等高端科學(xué)領(lǐng)域向醫(yī)療、農(nóng)業(yè)甚至是服務(wù)娛樂等民用領(lǐng)域發(fā)展了,并且各式各樣的機器人正在涌現(xiàn)出來,以驚人的速度延伸到人類活動的各個領(lǐng)域。機器人是由于人類期望生產(chǎn)水平的提高,為了提升生產(chǎn)效率而出現(xiàn)的。然而由于機器人善于完成重復(fù)的,單調(diào)的,精確度要求高的工作,能取代人在惡劣的環(huán)境中完成人類不能或者不愿完成的工作,因此,機器人的出現(xiàn)又大大解放了人類的生產(chǎn)力。所以說機器人的發(fā)展是社會發(fā)展的結(jié)果,也是社會發(fā)展的必然趨勢?,F(xiàn)在,很多發(fā)達國家都追逐著機器人這一發(fā)展趨勢,積極地進行著機器人的各種開發(fā)和研制的工作,并且其中一些國家已經(jīng)取代了不錯的成果,研制出了許多新型且實用的機器人或者是機器人。例如:日本的跳舞機器人、犬型機器人愛寶(AIBO);英國研制的履帶式“手推車”及“超級手推車”排爆機器人;美國iRobot公司推出了能避開障礙,自動設(shè)計行進路線吸塵器機器人Roomba;上海世博會使用過的福娃機器人等等。
由于機器人的迅猛發(fā)展,機器人進入學(xué)校教學(xué)是必然的。三自由度機器人作為是機器人的典型產(chǎn)品,其設(shè)計及應(yīng)用對機電一體化、機械結(jié)構(gòu)工藝、機械制造、自動化、電子信息等專業(yè)的教學(xué)及研究都有著很重要的意義。
1.1機器人的特點
1機器人能進行自動化生產(chǎn),降低成本。就本次設(shè)計的噴涂機器人而言,它能不間斷的搬運零件和各種材料的輸送。這樣既提高了生產(chǎn)率又降低了生產(chǎn)成本。
2機器人能使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定,減少人工污染。人工生產(chǎn)會使產(chǎn)品質(zhì)量受工人狀態(tài)起伏而影響。對于某些高精度產(chǎn)品,人工送取會產(chǎn)生人工污染。
3機器人能改善勞動條件,避免各種工傷。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,人工操作會有危險,機器人能代替人工作,改善了人們的勞動條件。
4機器人能持久、耐勞,可以把人從繁重的勞動中解放出來,人在連續(xù)工作幾個小時后,總會感到疲勞或厭倦,以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。
5機器人的靈活性、通用性強。它能通過更換部件來適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。并通過改變程序和自由度來達到迅速改變作業(yè)的可能性。這樣機器人能滿足各種各樣的零件生產(chǎn),在生產(chǎn)中發(fā)揮重大作用。
1.2機器人的組成
工業(yè)機器人是由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。
1.2.1執(zhí)行機構(gòu)
一般機器人的執(zhí)行機構(gòu)由手部或者叫抓取部分、腕部、臂部、緩沖與定位,還有行走機構(gòu)組成。
1.2.2驅(qū)動機構(gòu)
驅(qū)動機構(gòu)主要有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電動驅(qū)動和機械驅(qū)動等形式。不過目前還是以液壓和氣動用的最多。
液壓驅(qū)動具有體積小、出力大、控制性能好、動作平穩(wěn)等特點,它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動;利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動具有潤滑性能好、壽命長的特點,結(jié)構(gòu)緊湊,剛性好。定位精度高,克實現(xiàn)任意位置開停。有很多專業(yè)機器人能直接利用主機的液壓系統(tǒng)。但缺點是需要配備壓力源,系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。
氣動驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、氣源方便,所需的壓縮氣源一般工廠都有,并且無污染,一般采用的壓力0.4-0.6MPa,最高可達1MPa。缺點是出力小,體積大。由于空氣的可壓縮性大,很難實現(xiàn)中間位置的停止,只能用于點位控制,而且潤滑性較差,氣壓系統(tǒng)容易生銹。
電動由于減速和回轉(zhuǎn)運動變往復(fù)運動機構(gòu)復(fù)雜, 很少采用。機械式用于簡單的場合。
1.2.3控制機構(gòu)
機器人的控制方式有點動和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)是用插銷板進行點位程序控制,也有采用可編程序控制器控制、微型計算機數(shù)字控制,采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置,并注意其加速度特性。
1.3噴漆機器人
噴漆機器人又叫噴涂機器人(spray painting robot), 是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機器人,1969年由挪威Trallfa公司(后并入ABB集 團)發(fā)明。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成,液壓驅(qū)動的噴漆機器人還包括液壓油源,如油泵、油箱和電機等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu),手臂有較大的運動空間,并可做復(fù)雜的軌跡運動,其腕部一般有2~3個自由度,可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕,既可向各個方向彎曲,又可轉(zhuǎn)動,其動作類似人的手腕,能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部,噴涂其內(nèi)表面。噴漆機器人一般采用液壓驅(qū)動,具有動作速度快、防爆性能好等特點,可通過手把手示教或點位示數(shù)來實現(xiàn)示教。噴漆機器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。
噴涂機器人的主要優(yōu)點:(1)柔性大,工作范圍大。(2)提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。(3)易于操作和維護,可離線編程,大大的縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。(4)設(shè)備利用率高,噴涂機器人的利用率可達90%-95%。
1.4 結(jié)束語
本課題通對噴涂機器人進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和機電傳動原理設(shè)計。本設(shè)計采用的方法是理論設(shè)計與經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合的方案,所運用的資料來源廣泛,內(nèi)容充足。
參 考 文 獻
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[2] 熊有倫.機器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.
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[4] 熊有倫.機器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.
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[7] 熊有倫.機器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.
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畢 業(yè) 設(shè) 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):
要研究的問題
1.噴涂機器人的基本技術(shù)參數(shù)確定
表示機器人特性的基本技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇。
1.1自由度
自由度是指機器人所具有的獨立坐標(biāo)軸運動的數(shù)目,但是一般不包括手部(末端操作器)的開合自由度。自由度表示了機器人靈活的尺度,在三維空間中描述一個物體的位置和姿態(tài)需要六個自由度。
噴涂機器人的自由度越多,越接近人手的動作機能,其通用性就越好,但是結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜,自由度的增加也意味著噴涂機器人整體重量的增加。輕型化與靈活性和抓取能力是一對矛盾,此外還要考慮到由此帶來的整體結(jié)構(gòu)剛性的降低,在靈活性和輕量化之間必須做出選擇。工業(yè)機器人基于對定位精度和重復(fù)定位精度以及結(jié)構(gòu)剛性的考慮,往往體積龐大,負荷能力與其自重相比往往非常小。一般通用噴涂機器人有5~6個自由度即可滿足使用要求(其中臂部有3個自由度,腕部和行走裝置有2~3個自由度),專用噴涂機器人有1~2個自由度即可滿足使用要求。
1.2坐標(biāo)形式的選擇
噴涂機器人的坐標(biāo)形式主要可分為:直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型另外還有比較復(fù)雜的SCARA型和并聯(lián)型。
1直角坐標(biāo)型噴涂機器人:這類噴涂機器人就是如圖2-1(a)得直移型,其手部空間位置的改變通過沿三個互相垂直軸線的移動來實現(xiàn),該形式噴涂機器人具有位置精度高,控制無耦合、簡單,壁障性好等特點。但結(jié)構(gòu)較龐大,動作范圍小,靈活性差,且移動軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,占地面積大,而且需架空線路。
2圓柱坐標(biāo)型噴涂機器人:這種噴涂機器人如圖2-1(b)的回轉(zhuǎn)型噴涂機器人,通過兩個移動和一個轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手部空間位置的改變,手臂的運動系由垂直立柱平面內(nèi)的伸縮和沿立柱的升降兩個直線運動及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動復(fù)合而成。這種噴涂機器人,占地面積小而活動范圍較大,結(jié)構(gòu)亦較簡單,并能達到較高的定位精度,因而應(yīng)用范圍較廣泛。機身采用立柱式,噴涂機器人側(cè)面行走,順利完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。但是結(jié)構(gòu)也比較龐大,兩個移動軸的設(shè)計較為復(fù)雜。
3球坐標(biāo)型機器人: 這類噴涂機器人如圖2-1(c)的俯仰型噴涂機器人,其手臂沿X方向伸縮,繞Y軸俯仰和繞Z軸回轉(zhuǎn)。這類噴涂機器人具有占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕、位置精度尚可等特點,能與其他機器人協(xié)調(diào)工作,但避障性差,存在著平衡問題,位置誤差與臂長有關(guān)。
4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型噴涂機器人:如圖2-1(d)的屈伸型噴涂機器人,主要由立柱、前臂和后臂組成。機器人的運動由前、后臂的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)最緊湊,靈活性大,占地面積最小,工作空間最大,能與其他機器人協(xié)調(diào)工作,避障性好,但是位置精度較低,存在平衡以及控制耦合的問題,故比較復(fù)雜。
圖 噴涂機器人的坐標(biāo)形式[22]
2 要采用的手段
分析機械手工作原理和性能。
繪制工作機構(gòu)示意圖、工作原理圖。
設(shè)計機械手整體結(jié)構(gòu),繪制裝配圖。
設(shè)計、計算機械手各部分結(jié)構(gòu),繪制結(jié)構(gòu)各部件圖紙,繪制主要零件的零件圖。
編制設(shè)計說明書。
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對“文獻綜述”的評語:
××××××××(小4號宋體,1.5倍行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測:
××××××××(小4號宋體,1.5倍行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。
指導(dǎo)教師:
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所在專業(yè)審查意見:
負責(zé)人:
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