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機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
年 級(jí)： 機(jī)械01-6班
題 目： 五自由度教學(xué)演示機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師： 王宏
學(xué)生姓名： 黃亞?wèn)|
學(xué) 號(hào)： 27 號(hào)
2005年 04月 18日
設(shè)計(jì)題目
五自由度教學(xué)演示機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選題的目的和意義
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不段的擴(kuò)大，對(duì)教育培訓(xùn)部門(mén)提出了新的要求，大多數(shù)機(jī)器人專家都反復(fù)的強(qiáng)調(diào)制定培訓(xùn)規(guī)劃以為新的工作崗位準(zhǔn)備合格的勞動(dòng)力，談到培訓(xùn)就面臨一個(gè)協(xié)調(diào)問(wèn)題，工業(yè)和教育團(tuán)體應(yīng)減少培訓(xùn)與需要之間的協(xié)調(diào)失誤，在學(xué)校學(xué)生應(yīng)了解市場(chǎng)情況，在教師的協(xié)助下調(diào)整自己的課程，使所學(xué)的知識(shí)和技能在畢業(yè)時(shí)能滿足社會(huì)的需要，提高畢業(yè)生的專業(yè)技能和更好的學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，為此選定五自由度的機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)一套以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為目的的機(jī)器人演示系統(tǒng)。
大量的采用機(jī)器人用減少失業(yè)，只是對(duì)教育和培訓(xùn)提出了新的要求，在機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用上有七種職業(yè)，即研究與開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造應(yīng)用、市場(chǎng)服務(wù)、維修 與教育，現(xiàn)在國(guó)外機(jī)器人制造廠家不僅開(kāi)設(shè)機(jī)器人入門(mén)課程，也向?qū)W校提供資助，為學(xué)校提供有效的機(jī)器人教學(xué)系統(tǒng)，某些機(jī)器人制造商與院校建立密切的協(xié)調(diào)關(guān)系，我所設(shè)計(jì)的題目對(duì)教育有很大的意義，可以使學(xué)習(xí)者對(duì)機(jī)器人的全貌有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)極其適用的環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者熟悉機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)及控制過(guò)程，從而提高專業(yè)設(shè)計(jì)水平及生產(chǎn)實(shí)踐能力。
選題背景
研究目標(biāo)、內(nèi)容和關(guān)鍵問(wèn)題、采取的研究方案，及本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處和可行性分析：
研究目標(biāo)：設(shè)計(jì)出一個(gè)具有5個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)用來(lái)說(shuō)明機(jī)器人 分類、結(jié)構(gòu)組成極其控制原理，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。
研究?jī)?nèi)容：設(shè)計(jì)一種機(jī)器人結(jié)構(gòu)，使其能完成5個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，并采用單片機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制以及設(shè)計(jì)出幾個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明演示系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能?；緝?nèi)容有系統(tǒng)分析階段和技術(shù)設(shè)計(jì)階段以及用于教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)部分。如機(jī)器人的動(dòng)作精度以及對(duì)個(gè)方面的溫度環(huán)境條件的適應(yīng)性，機(jī)器人坐標(biāo)形式的選擇，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型，控制系統(tǒng)的原理圖，各部件的具體結(jié)構(gòu)，機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵問(wèn)題： 1、各自由度的方向的實(shí)現(xiàn)
2、各部件結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
3、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型
4、各部位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5、用于教學(xué)演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及方案的確定
研究方案：為完成設(shè)計(jì)目的，選用臂部回轉(zhuǎn)、伸縮、腕部回轉(zhuǎn)、升降、及手爪的回轉(zhuǎn)5個(gè)自由度方向運(yùn)動(dòng)為主要思路，其中驅(qū)動(dòng)均采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)部分臂部回轉(zhuǎn)采用采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)、臂部伸縮采用絲杠傳動(dòng)，腕部回轉(zhuǎn)采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，升降采用絲杠傳動(dòng)，采用單片機(jī)逐次對(duì)不同電機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)教學(xué)演示的目的。
創(chuàng)新點(diǎn)：結(jié)構(gòu)具有線條便于理解，使初學(xué)者較快掌握其要領(lǐng)，理解其工作原理，各驅(qū)動(dòng)部分采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，適用于機(jī)器人教學(xué)。
可執(zhí)行性：由于驅(qū)動(dòng)部分采用電機(jī)來(lái)源廣，硬件部分采用單片機(jī)，選擇性較高，用于教學(xué)演示很方便可取。
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
為順利完成設(shè)計(jì)我決定從以下方面進(jìn)展：
第一部分：緒論
1、 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的狀況。
2、 機(jī)器人對(duì)教育、培訓(xùn)的要求及本課題的提出
3、 工業(yè)機(jī)器人的價(jià)值
第二部分：總體方案的確定
1、 工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案選擇的一般原則
2、 本結(jié)構(gòu)總體方案的確定。
第三部分：各自由度方向運(yùn)動(dòng)部位的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
1、 臂部和機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算
2、 腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
3、 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第四部分：教學(xué)機(jī)器人演示系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第五部分：教學(xué)機(jī)器人演示系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
第六部分：結(jié)論
第七部分：參考文獻(xiàn)
進(jìn)度安排
周
完成內(nèi)容
1
查閱資料
2
畢業(yè)實(shí)習(xí)
3
完成開(kāi)題報(bào)告
4
典型自由度選擇及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
各自由度運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
5
6
選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)
7
繪制機(jī)器人零件圖，確定及坐標(biāo)尺寸
8
確定驅(qū)動(dòng)類型
9
擬訂控制系統(tǒng)原理圖
10
教學(xué)機(jī)器人演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
11
撰寫(xiě)論文準(zhǔn)備答辯
12
13
14
15
16
17
18
文獻(xiàn)綜述
柳洪義 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 冶金工業(yè)出版社 2002年
方鍵軍 智能機(jī)器人 化學(xué)各種業(yè)出版社 2003年
何廣平 關(guān)節(jié)型機(jī)器人 化學(xué)各種業(yè)出版社 2003年
吳振彪 工業(yè)機(jī)器人 華中科技大學(xué)出版社 1996年
孟繁華 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 哈工大出版社1988年
導(dǎo)師
評(píng)語(yǔ)
導(dǎo)師簽字：
年 月 日