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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 4-DOF SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105226
學(xué) 生 姓 名 饒新龍
指 導(dǎo) 教 師 許瑛
填 表 日 期 2011 年 3 月 11 日
一、 選題的依據(jù)：
機(jī)器人技術(shù)涵蓋了機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)，水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人（SCARA）在制造行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。隨著全球化的流行，中國(guó)未來的發(fā)展受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，為盡快將我國(guó)的裝配機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA機(jī)器人是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位急需對(duì)這種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行充分的理論分析和優(yōu)化。對(duì)SCARA機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬的目的就在于使中國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有更多的應(yīng)用。因此，研究機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)制造有著很重要的意義。
二、 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：
1. 國(guó)內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)從上世紀(jì)80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機(jī)器人的研究，近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人尚停留在高?；蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近10年來，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上根本無法與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機(jī)器人過程中，只能依賴配套進(jìn)口的零部件，更削弱了我國(guó)企業(yè)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。 中國(guó)作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國(guó)，市場(chǎng)發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)不斷深入和國(guó)際制造業(yè)中心向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一步加大，市場(chǎng)擴(kuò)展的速度也會(huì)進(jìn)一步提高。從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、pc化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。
圖1 圖2
圖1是噴涂機(jī)器人，可以代替工人進(jìn)行噴涂作業(yè)效率高。圖2是焊接機(jī)器人，正在焊接零部件。
圖3 圖4
圖3是裝配機(jī)器人，在組裝汽車。 圖4、圖5、圖6、圖7都是撿面包機(jī)器人它們的工作效率人是無法達(dá)到的，在生產(chǎn)面包時(shí)幾臺(tái)機(jī)器人就可以替代幾百人的勞動(dòng)力。
2． 國(guó)外工業(yè)機(jī)器人研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來越重要的作用。國(guó)外專家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長(zhǎng)率平均在10％左右。2004年增長(zhǎng)率達(dá)到創(chuàng)記錄的20％。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá)43%。
圖5 圖6
圖7 圖8
圖8、圖9、圖10機(jī)器人在裝配汽車，在裝配生產(chǎn)線上各種機(jī)器人組成生產(chǎn)線來代替人工的生產(chǎn)線，給更多的時(shí)間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對(duì)推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展、社會(huì)的發(fā)展有很大的意義。
圖9 圖10
圖11圖12
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機(jī)器人公司，它們包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC，德國(guó)的KUKA，美國(guó)的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利COMAU公司。為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前，國(guó)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、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠自動(dòng)化（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)工具。
三．研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
研究?jī)?nèi)容：
1．4-DOF SCARA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
2.列寫機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；
3．機(jī)器人的動(dòng)力分析；
4.繪制零件圖及裝配圖。
設(shè)計(jì)方案：
1、收集有關(guān)資料、寫開題報(bào)告；
2、翻譯外文資料；
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4、運(yùn)用UG繪制零件圖及裝配圖；
5、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模擬；
6、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)：
利用GU做SCARA 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)模擬。
2、主要特色 ：
采用CAD設(shè)計(jì)機(jī)器人能提高設(shè)計(jì)的效率，為產(chǎn)品開發(fā)縮短時(shí)間。
3、工作進(jìn)度：
1）、收集資料、開題報(bào)告、外文翻譯（6000字符以上） 3.01-3.11
2）、總體方案設(shè)計(jì) 3.14-4.02
3）、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.06-4.26
4）、計(jì)算與強(qiáng)度校核 4.27-5.10
5）、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 5.26-6.03
五、參考文獻(xiàn)
【1】孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12；
【2】馬香峰主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1966；
【3】宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制.科學(xué)出版社，2004；
【4】吳振彪等主編.工業(yè)機(jī)器人（第二版）華中科技大學(xué)出版社，2006；
【5】于靖軍等主編.機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2008；
【6】鄭貞平，喻德主編.UG NX 5三維設(shè)計(jì)與NC加工.機(jī)械工業(yè)出版社，2008；
【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42