多自由度機(jī)械手設(shè)計【回轉(zhuǎn)球坐標(biāo)型】【五自由度液壓驅(qū)動】【CAD圖紙和文檔終稿可編輯】
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目:多自由度機(jī)械手設(shè)計
系 (部): 機(jī)電信息系
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級:
學(xué) 生:
學(xué) 號:
指導(dǎo)教師:
2012年12月23日
1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況。
目的:隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要,機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動,顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平,解決了工業(yè)生產(chǎn)中長期頻繁單調(diào)的操作。也提高了工件的生產(chǎn)加工速度,所以機(jī)械手的使用是非常高效的,就此設(shè)計出讓人跟滿意的機(jī)械手。
意義:通過設(shè)計提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力,機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計能力,掌握實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法.通過設(shè)計把有關(guān)課程(機(jī)構(gòu)分析與綜合,機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計,液壓與氣壓技術(shù),自動控制理論,測試技術(shù),數(shù)控技術(shù),微型計算機(jī)原理及應(yīng)用,自動機(jī)械設(shè)計等)中所獲得的理論知識在實(shí)際中綜合地加以運(yùn)用,使這些知識得到鞏固和發(fā)展,并使理論知識和生產(chǎn)密切地結(jié)合起來.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計是機(jī)械設(shè)計及制造專業(yè)的學(xué)生一次比較完善的機(jī)械化設(shè)計.通過設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整體設(shè)計的能力,樹立正確的設(shè)計思想,掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟,為自動機(jī)械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ).通過設(shè)計,使學(xué)生能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考,計算圖表,手冊,圖冊,和規(guī)范;熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn),以完成一個工程技術(shù)人員在機(jī)械整體設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練.。
國內(nèi)外相關(guān)研究情況:隨著科技的不斷進(jìn)步,工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的發(fā)展過程可分為三代,第—代,為示教再現(xiàn)型機(jī)器人,它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成,可按預(yù)先引導(dǎo)動作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行,當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機(jī)器人,如有力覺觸覺和視覺等,它具有對某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力,目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人它具有感知和理解外部環(huán)境的能力,在工作環(huán)境改變的情況下,也能夠成功地完成任務(wù),它尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。
1國外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展
美國是機(jī)器人機(jī)械手的誕生地,早在1961年,美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實(shí)用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展,美國的機(jī)器人機(jī)械手技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn),適應(yīng)性也很強(qiáng)。
日本在1967年從美國引進(jìn)第一臺機(jī)器人,1976年以后,隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加,日本當(dāng)時勞動力顯著不足,工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎,使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展,現(xiàn)在無論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一,素有“機(jī)器人王國”之稱。德國引進(jìn)機(jī)器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年,但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺,國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境,卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外,在德國規(guī)定,對于一些危險、有毒、有害的工作崗位,必須以機(jī)器人來代替普通人的勞動。這為機(jī)器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場,并推動了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前,德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位,僅次于日本。
法國政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù),通過大力支持一系列研究計劃,建立了一個完整的科學(xué)技術(shù)體系,使法國機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項(xiàng)目中,特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究,把重點(diǎn)放在開展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開展應(yīng)用和開發(fā)方面的工作,兩者相輔相成,使機(jī)器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及,從而使法國在國際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。
英國紀(jì)70年代末開始,推行并實(shí)施了一系措施列支持機(jī)器人發(fā)展的政策,使英國工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人大國日本還要早,并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而,這時候政府對工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導(dǎo)致英國的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振,在西歐幾乎處于末位。近些年,意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國家由于自身國內(nèi)機(jī)器人市場的大量需求,發(fā)展速度非常迅速。目前,國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奧地利的工GM公司。
2國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期,經(jīng)過30多年發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個階段:70年代萌芽期,80年代的開發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個高潮,在這種背景下,我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,隨著改革開放的不斷深入,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持,“七五”期間,國家投入資金,對工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān),完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā),研制出了噴漆,點(diǎn)焊,弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。,國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實(shí)施,經(jīng)過幾年研究,取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人。
從2O世紀(jì)9O年代初期起,我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期,掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮,我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)了一大步,先后研制了點(diǎn)焊,弧焊,裝配,噴漆,切割,搬運(yùn),碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人,并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程,形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國家相比,我國工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。
目前,我國工業(yè)機(jī)器人公司主要有中國新松機(jī)器自動化股份有限公司和首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司。
2、 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。
研究的主要內(nèi)容:
1.加強(qiáng)度現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)械手的理解
2.設(shè)計前對機(jī)械手主要的知識認(rèn)知
3.對工業(yè)機(jī)械手的各主要組成部分的分析,設(shè)計方案的確定
4.確定機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)
5.對各主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析
6.確定能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的各種功能如:手抓去,腕回轉(zhuǎn),臂伸縮
7.確定機(jī)械手各部件的可靠性
8.繪制主要結(jié)構(gòu)零件圖
9.完成整個原理控制圖
10.繪制裝配圖
研究思路與方法:
采用同其它同等機(jī)械類設(shè)備的類比,方案比較等方法,根據(jù)工業(yè)機(jī)械手的實(shí)際應(yīng)用特征及現(xiàn)有的物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、人力等條件,以所學(xué)的理論知識為基礎(chǔ),按照工業(yè)機(jī)械手工作的一般過程、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),借鑒以往相似設(shè)備的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步設(shè)計,然后對初步設(shè)計方案進(jìn)行驗(yàn)算,修正,直至達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的目的。其中對于機(jī)械手設(shè)計中的關(guān)鍵問題、難點(diǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)分析解決,確保整個設(shè)計方案的可行性和最佳性。
三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn),前期已開展工作。
1、重點(diǎn)及難點(diǎn):
本課題研究的重點(diǎn)是(1)選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度;(2)設(shè)計各機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu):(3)如手、手腕、手臂;液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計;(4)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計:如PLC控制;難點(diǎn)是選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度。
2、前期工作:
(1)查閱大量相關(guān)專業(yè)資料為設(shè)計做好準(zhǔn)備;
(2)進(jìn)行多自由度機(jī)械手工作原理的分析;
(3)分析并提出了總體機(jī)械結(jié)構(gòu)方案。
4、 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃(按周次填寫)。
1-2周:機(jī)械手坐標(biāo)形式及自由度的選??;
3-4周:機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計;
5-6周:機(jī)械手的腕部與手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計;
7-9周:機(jī)械手的驅(qū)動與控制方案設(shè)計;
10-11周:繪制圖紙、謄抄畢業(yè)設(shè)計;
12-13周:畢業(yè)設(shè)計收尾工作:設(shè)計檢查、裝訂等工作;
14-15周:提交畢業(yè)設(shè)計論文。
五、指導(dǎo)教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導(dǎo)教師: 年 月 日
6、 所在系審查意見:
系主管領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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