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湖 南 科 技 大 學
開題報告
學 生 姓 名： 秦 湘 斌
學 院： 機電工程學院
專業(yè)及班級： 11機設6班
學 號： 1103010618
指 導 教 師： 廖先祿
2015年3月20日
湖南科技大學2015屆畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
M40型工業(yè)機器人小車傳動裝置設計
作者姓名
秦湘斌
學號
1103010618
所學專業(yè)
機械設計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
研究的意義：
首先，工業(yè)機器人是指面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行完成工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則綱領行動。
目前來說，工業(yè)機器人已經普遍運用于工業(yè)生產，工業(yè)機器人的運用顯著的提高了產品的生產效率和生產質量。工業(yè)機器人應用領域分為很多種類，從常用的機器人系列和市場占有率來看，焊接、切割、裝配、搬運、上料、卸料、鑄造、沖壓和噴漆是主要的工業(yè)機器人品種。
隨著工業(yè)機器人的產生和迅速發(fā)展以及工業(yè)機器人普遍運用于工業(yè)生產，國家的工業(yè)機器人的發(fā)展水平已經成為了衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。提高工業(yè)機器人的設計和生產水平是重塑我國制造業(yè)競爭優(yōu)勢的重要工具和手段，也是加快我國工業(yè)轉型升級的務實之選。
就本題目來說，小車傳動裝置是將原動機的運動和動力傳給工作機構的中間裝置，其設計過程要綜合考慮機器人整體結構和執(zhí)行機構(機械手腕)的要求，是一次綜合性比較高的設計。通過對M40型工業(yè)機器人總體結構和運動機構的分析,完成M40型工業(yè)機器人小車傳動裝置總體以及重要的傳動零件設計,能夠加深設計者對機械設計制造及其自動化的專業(yè)知識的理解以及提高其專業(yè)基礎知識的實際綜合應用的能力。
同類研究工作國內外現(xiàn)狀、存在問題:
國外機器人研究現(xiàn)狀:
美國1959年研究出了第一臺工業(yè)機器人，目前美國仍然是世界上實力最強機器人大國，尤其是在航空航天以及生物仿生機器人方面代表著世界最先進水平。此外，日本在工業(yè)機器人，仿人型機器人的研究走在世界的前端。而歐盟等西方發(fā)達國家則在工業(yè)機器人和醫(yī)療機器人等領域有較強的競爭力。
現(xiàn)如今，世界各國都推行出結合本國情況的機器人戰(zhàn)略部署，美國推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，大力發(fā)展工業(yè)機器人，希望重振制造業(yè)。日本2004年5月發(fā)布的“新產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”明確了機器人產業(yè)等7個產業(yè)領域為重點發(fā)展產業(yè)。近兩年又開始重新審視機器人產業(yè)政策。韓國：2009年公布《智能機器人基本計劃》，2012年10月發(fā)布了“機器人未來戰(zhàn)略展望2022”，將政策焦點放在了擴大韓國機器人產業(yè)并支持國內機器人企業(yè)進軍海外市場方面。歐盟2011年8月通過了一份發(fā)展制造業(yè)計劃，提出新工業(yè)革命概念，以機器人和信息技術為支撐，實現(xiàn)制造模式的變革。
國內機器人研究現(xiàn)狀:
國內在機器人的研究方面起步比發(fā)達國家要晚很多，但是發(fā)展迅速，經過30多年的發(fā)展，我國機器人數(shù)量也達到了一定的規(guī)模，目前已基本掌握了機器人的基本技術，機器人的研究在一些方面也已經達到了世界先進水平，但在整體水平上與發(fā)達國家相比仍然有很大差距。仔細觀察，不難發(fā)現(xiàn)的事實是：我國在機器人的研究方面采取的方法主要是借鑒外國的先進技術，然后再進行二次開發(fā)，自主創(chuàng)新開發(fā)的技術少，這就造成了我國自身創(chuàng)新技術較少，制約了機器人產業(yè)化的發(fā)展。
總體上來說，我國目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、鑄造、弧焊、電焊、裝配、搬運等機器人。也有一些產品的技術水平已達到國際先進水平，但在總體技術上還有很大差距，僅相當于國外90年代中期的水平。
伴隨我國工業(yè)機器人需求的迅猛增長，實力良莠不齊的企業(yè)紛紛進入工業(yè)機器人生產市場，勢必造成質低價廉的惡性競爭；雖然我國有近百家從事工業(yè)機器人研究生產的高校院所和企業(yè)，但現(xiàn)行的體制造成研究形式上過于獨立封閉、內容上較為分散，難以形成合力，造成重復研究與時間、經費的浪費；多數(shù)企業(yè)熱衷于大而全，一些關鍵部件研發(fā)生產的企業(yè)紛紛轉入整機的生產，難以形成研發(fā)、生產、制造、銷售、集成、服務等有序、細化的產業(yè)鏈。因此，工業(yè)機器人的產業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范。
國內機器人研究存在問題:
1.市場需求量激增，但大部分(尤其是高精尖設備)仍只能靠進口。
2.擁有自主創(chuàng)新技術的產品少，普遍沿用國外落后和淘汰的技術。
3.整體技術水平低，缺乏核心技術，沒有擁有核心競爭力的技術和產品。
4.機器人行業(yè)缺乏規(guī)范，沒有合適的技術交流和共享平臺，抄襲現(xiàn)象嚴重。
主要參考文獻:
[1] 熊有倫，丁 漢，劉恩滄. 機械人學. 北京：機械工業(yè)出版社，2010
[2] 楊文玉，尹周平，孫容磊. 數(shù)字制造基礎. 北京：北京理工大學出版社，2012
[3] 羅 璟，趙克定，陶湘廳. 機器人的控制策略探討[J]. 機床與液壓，2008(10)
[4] 單金鳳. 石材立體工藝制品雕刻機器人的設計與研究[D]. 山東大學，2011(17)
[5] 肖 斌，賈劍平. 探討未來機器人的發(fā)展方向和應用[J]. 科技致富向導，2011(20)
2、 研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）
研究目標：
小車傳動裝置是工業(yè)機器人的動力傳動裝置，是將原動機的運動和動力傳給工作機構的中間裝置，是機器人運動部件工作的動力傳動和控制中心。小車傳動裝置的設計，要綜合機器人的總體結構以及機器人的運動情況來綜合考慮分析。
研究內容:
通過對機器人的總體結構分析和機器人運動部件的運動的分析，得到機器人的小車傳動裝置的運動參數(shù)和技術要求參數(shù)等，然后根據(jù)得來的數(shù)據(jù)和參數(shù)對小車傳動裝置總體結構及重要零件進行設計。
另外，小車傳動裝置的設計還包括對小車傳動裝置中重要零件的設計，其中最重要的是傳動齒輪和傳動軸的設計，如何選取合適的零件的技術參數(shù)達到正常傳動的技術要求也是小車傳動裝置設計的一部分。
關鍵問題:
設計的關鍵在于如何合理的結合機器人總體結構和機器人運動部件的提供的技術參數(shù)要求，如何正確合理的綜合兩者的技術要求選取小車傳動裝置的技術參數(shù)是設計好小車傳動裝置的難點和關鍵部分。
3、 特色與創(chuàng)新之處
M40型工業(yè)機器人主要用于數(shù)控金屬切削機床，工業(yè)機器人裝備有定位式數(shù)控裝置，使之能夠實現(xiàn)沿三個坐標軸的給定程序的位移，并且完成大量控制工業(yè)機器人本身以及看過的工藝裝備的工作循環(huán)指令。
完成M40型工業(yè)機器人的整體設計，以及工業(yè)機器人中小車傳動裝置的詳細設計和小車傳動裝置重要零件的設計是一次跨越多科目的知識的大型設計,整個設計主要涉及到的知識內容有了機械設計、機械原理、機械工程材料、機械精度設計與檢測等機械設計制造及其自動化這個專業(yè)的主要必修課程。
在設計的過程中，我們會用到大學所學專業(yè)課程中的機械設計、機械原理、機械工程材料、機械精度設計與檢測等主修課程中的專業(yè)知識，并且這次設計會將相關的知識綜合起來運用。這對我們之前所學的專業(yè)課程知識不僅是一個全面的復習，加深我們對專業(yè)課程知識的理解程度，并且會很大程度的提高我們對專業(yè)課程知識綜合運用的能力。
另外，這次設計的任務還包括對機器人整體結構圖、小車傳動裝置的裝配圖、以及傳動裝置零件圖的繪制。圖紙的工作量在2.5張零號圖以上，這對我們的繪圖能力和讀圖能力也會是一個很大的挑戰(zhàn)和提升機會。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線
（1）收集資料，調查相關研究工作現(xiàn)狀，科技文獻翻譯。
（2）M40型工業(yè)機器人總體設計:機器人運動學簡圖繪制
（3）M40型工業(yè)機器人總體設計:機器人總體結構圖繪制。
（4）機器人小車傳動裝置的設計:小車傳動裝置總體設計。
（5）機器人小車傳動裝置的設計:小車傳動裝置裝配圖的繪制。
（6）小車傳動裝置零件的設計:小車傳動裝置零件的設計。
（7）小車傳動裝置零件的設計:小車傳動裝置零件零件圖的繪制。
（8）撰寫機器人的設計計算說明書以及整理、檢查、修改圖紙。
5、 擬使用的主要儀器設備、試劑和藥品
計算機:
使用WPS office軟件進行機器人設計說明書的編寫修改。
使用AutoCAD計算機繪圖軟件完成裝配圖和零件圖的繪制。
6、參考文獻
[1] 濮良貴，紀名剛，陳國定. 機械設計(第八版). 北京：高等教育出版社，2012
[2] 潘存云，尹喜云，林國湘. 機械原理(第二版). 長沙：中南大學出版社，2013
[3] 肖銀鈴，朱 靜，陸瑞紅. 機械制圖(第六版). 北京：高等教育出版社，2007
[4] 關慧貞，馮辛安，黃玉美. 機械制造裝備設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2009
[5] 王積偉，章宏甲，黃 誼. 液壓傳動(第二版). 北京：機械工業(yè)出版社，2010
[6] 索羅門采夫，干東英，安永辰. 工業(yè)機器人圖冊. 北京: 機械工業(yè)出版社，1993
[7] 李必文，胡華榮. 機械精度設計與檢測(第二版). 長沙：中南大學出版社，2012
[8] 高為國，鐘利萍，夏卿坤. 機械工程材料(第二版). 長沙：中南大學出版社，2012
[9] 高 志，黃純穎，盧 廣. 機械創(chuàng)新設計(第二版). 北京：高等教育出版社，2010
[10] 劉小年，唐開明，龔伶俐. AutoCAD計算機繪圖基礎. 長沙：湖南大學出版社，2010
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調研結果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
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