1697_3-DOF工業(yè)機器人結構設計
1697_3-DOF工業(yè)機器人結構設計,_3,dof,工業(yè),機器人,結構設計
畢業(yè)設計（論文）開題報告題目 3—DOF 工業(yè)機器人的結構設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 0781052 19學 生 姓 名 李明明指 導 教 師 許 瑛填 表 日 期 2010 年 3 月 3 日說 明開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述） 、研究內(nèi)容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容 各專業(yè) 可根據(jù)具體情況適當 修改 。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應保持一致。1、選題的依據(jù)及意義：在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機器人的出現(xiàn)并得到應用，為這些作業(yè)的機械化奠定了良好的基礎?！肮I(yè)機器人” （Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨立的自動抓取、搬運工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機器人或通用機器人） 。機器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機器人具有結構簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應性較差。目前我國常把具有上述特點的機器人稱為專用機器人，而把工業(yè)機械人稱為通用機器人。而少自由度工業(yè)機械人中大多數(shù)為機械手，而機械手機器人主要由手部和運動機構組成。手部是用來抓持工件（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)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動） 、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢（圖 1-1） 。運動機構的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度（圖 1-2） 。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有 2～3個自由度。機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 圖 1-1 圖 1-2二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：機器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學科。它集中了機械工程、電子工程、計算機工程、自動控制工程以及人工智能等多種學科的最新研究成果，是當代科學技術發(fā)展最活躍的領域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機器人的研究、制造和應用水平，是一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。目前，工業(yè)機器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標準化組織采納了美國機器人協(xié)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。據(jù)國際機器人聯(lián)盟（IFR ） 2006年5月發(fā)布的“2006世界機器人調(diào)查”顯示，2005年世界新安裝工業(yè)機器人121000臺，比2004年的97000臺增長25%。這是繼2003年工業(yè)機器人安裝數(shù)量重回增長態(tài)勢后的重大突破，2005年也成為近15年來世界工業(yè)機器人新安裝臺數(shù)最多的年份，比上一個峰值――2000年的99000臺增長22000臺。 圖2-1： 1991-2005年各年世界新安裝工業(yè)機器人臺數(shù)資料來源：World Robotics 2006據(jù)國際機器人聯(lián)盟統(tǒng)計局預測，截至2005年底，全世界在運行中的工業(yè)機器人共有914000臺，比2004年增加8%。其中，有50%來源于亞洲地區(qū)；歐洲和美洲分別占1/3和16%；而澳大利亞和非洲地區(qū)大概占 1%的比例。資料來源：World Robotics 2006圖2-2： 1991-2005年各年全世界運行中的工業(yè)機器人總數(shù)就2005年幾大應用領域的工業(yè)機器人類型來看，機械手的產(chǎn)量遙遙領先于其他類型的工業(yè)機器人，約達到43500臺。其中，亞洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量比2004年增加了27%；美洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量幅度更是高達53%；雖然歐洲地區(qū)2005年機械手的產(chǎn)量比上年略有下降，但其產(chǎn)量仍接近14000臺。接下來依次是：點焊接機器人、弧焊機器人、裝配機器人和分配機器人，其產(chǎn)量分別約為20500臺、17500臺、13000臺和4500臺。表1反映了2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類型工業(yè)機器人的產(chǎn)量增幅情況。表1-1： 2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類型工業(yè)機器人產(chǎn)量增幅表類 型地 增區(qū) 幅機械手 點焊接機器人 弧焊機器人 裝配機器人 分配機器人亞洲地區(qū) 27% 64% 82% 101% 23%美洲地區(qū) 53% 22% 33% 36% 121%歐洲地區(qū) -6% -27% 6% 1% -23% 資料來源：World Robotics 2006三、研究內(nèi)容及主要特色：本次設計是根據(jù)對工業(yè)六自由度機器人的總體結構及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進行三自由度工業(yè)機器人的結構設計。關鍵在于三軸（臂）的傳動系統(tǒng)的設計以及整體的結構設計，避免運動的干涉。在本次設計中主要負責第一臂與底座的結構設計。3.1 課題工作內(nèi)容：1 開題報告，外文資料翻譯2 機器人本體的組成方案設計3 第一臂、底座的結構分析與設計4 Auto CAD 平臺上建立各零部件與裝配圖5 畢業(yè)論文整理 及答辯準備四、目標、主要特色及工作進度：4.1 3—DOF 工業(yè)機器人結構設計： 以 3 自由度機器人的結構設計，主要設計要求如下：第一軸：轉(zhuǎn)動角速度為 90 /s，轉(zhuǎn)角范圍為 0～270? ?底 座：能夠?qū)崿F(xiàn)第一臂轉(zhuǎn)角(0-270 度)轉(zhuǎn)角范圍控制圖 4-14.2 畢業(yè)設計（論文）工作進度的時間：1 開題報告，外文資料翻譯 第 01 周-第 02 周 2 機器人本體的組成方案設計 第 03 周-第 04 周3 結構分析與設計 第 05 周-第 08 周4 虛擬平臺的建立與裝配 第 09 周-第 12 周 5 機器人抓取作業(yè)的運動模擬 第 13 周-第 15 周6 畢業(yè)論文整理 及答辯準備 第 16 周-第 17 周5、參考文獻1 孫桓 等主編.機械原理(第六版) .高等教育出版社，20012 馬香峰 主編.工業(yè)機器人的操作機設計. 冶金工業(yè)出版社 ,19963 宗光華 張慧慧譯.機器人設計與控制. 科學出版社 ， 20044 鄭笑級 工業(yè)機器人技術及應用[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，20045 Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42
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編號：156507
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