SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬[四自由度機(jī)械手][三維UG]
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)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(lái)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(kāi)始在高校和科研單位全面開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人的研究,近20年來(lái)取得不少的科研成果。但是由于沒(méi)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(lái),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(wú)法與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期,沒(méi)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(guò)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(lái)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(kāi)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(wú)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(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)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(lái)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(kāi)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(kāi)發(fā)縮短時(shí)間。
3、工作進(jìn)度:
1)、收集資料、開(kāi)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
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