PLC控制搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計【機(jī)械】
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名:專 業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計(論文)題目:近距離自動移動式機(jī)械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式指 導(dǎo) 教 師: 年 3 月 31日開題報告填寫要求1開題報告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見;3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打印)在本開題報告第一欄目內(nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇(不包括辭典、手冊);4有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述:文 獻(xiàn) 綜 述隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展,自動化程度的迅速提高,實現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化,已愈來愈引起人們的重視。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作,按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率;可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中,它代替人進(jìn)行正常的工作,意義更為重大。機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。(一) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。1、 手部 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同,可分為夾持式和吸附式手部。2、手腕 是聯(lián)接手部和手臂的部件,其調(diào)整或改變工件方位的作用。3、手臂 支承手腕和手部的部件,用以改變工件的空間位置。4、立柱 是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降(或俯仰)運(yùn)動均與立柱有密切的聯(lián)系。5、行走機(jī)構(gòu) 機(jī)械手為了完成遠(yuǎn)距離的操作和擴(kuò)大使用范圍,可以增設(shè)滾輪行走機(jī)構(gòu)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的或是無軌的兩種。6、機(jī)座 它是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分,機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上,故起支承和聯(lián)接的作用。(二)驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳動裝置。常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機(jī)械傳動等四種形式。1、 液壓傳動 是以油液的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動。其主要特點是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格,不然有的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響,且不宜在高溫、低溫下工作。2、氣壓傳動 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動。其主要特點是介質(zhì)來源極方便、氣動動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但是,由于空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩(wěn)定性差,而且氣源壓力較低,適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動 即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動。其動力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠、動作頻率高,但結(jié)構(gòu)較大,動作程序不可變。它常被用于為工作主機(jī)的上、下料。4、電力傳動 即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動,因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長,維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多,但有發(fā)展前途。(三)控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種,一般常見的為電氣控制。它是機(jī)械手的重要組成部分,它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動,并記憶人們給與機(jī)械手的指令信息(如動作順序、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度及時間),同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令,必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。(四)位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置,并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng),并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較,然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的進(jìn)度達(dá)到設(shè)定位置。這里介紹我將要做的近距離自動移動式機(jī)械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動。一、氣源系統(tǒng)壓縮空氣是保證氣動系統(tǒng)正常工作的動力源,空氣壓縮機(jī)是將動力機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。二、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由氣缸和氣動馬達(dá)。氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它可以輸出力,驅(qū)動工作部分作直線往復(fù)運(yùn)動或往復(fù)擺動。氣缸可分為:單向作用式氣缸和雙作用式氣缸。氣動馬達(dá)是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,其作用同于液壓傳動的油馬達(dá)。它輸出力矩,驅(qū)動機(jī)構(gòu)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 三、空氣控制閥1、 壓力控制閥分為:調(diào)壓閥、安全閥和順序閥等。2、 流量控制閥是用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的流量、流速以改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度。流量控制閥主要有節(jié)流閥、單向截流閥和排氣節(jié)流閥等。3、方向控制閥是用來控制氣流的方向、氣路的通斷,從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作發(fā)生變化的氣動原件。方向控制閥在整個氣動元件中數(shù)量占有相當(dāng)大的比例,并在氣動系統(tǒng)中起著神經(jīng)中樞的作用。四、氣動基本回路1、方向控制回路主要有:單作用氣缸中間停止回路,雙作用氣缸換向回路,雙作用氣缸的活塞可在任意位置停止的回路,延時控制回路。2、速度控制回路主要有:單作用氣缸的速度控制回路,雙作用氣缸單向速度控制回路,雙作用氣缸雙向速度控制回路,雙作用氣缸速回運(yùn)動控制回路,雙缸同步動作的速度控制回路,緩沖回路。五、其他部分行走機(jī)構(gòu)有:車輪式行走機(jī)構(gòu),履帶式行走機(jī)構(gòu),步行式行走機(jī)構(gòu)。六、機(jī)械手的發(fā)展趨勢: 機(jī)械手目前多數(shù)應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料,以及點焊、噴漆等作業(yè),它可按事先制訂的程序完成操作,但普通不具備傳感反饋能力,不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時,將引起零件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此,機(jī)械手發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手,設(shè)它擁有一定的傳感能力,能反饋外界條件的變化作相應(yīng)的變更,如位置發(fā)生稍些偏差時即能更正,并自行檢測。重點是研究視覺功能,將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合,從而根本改變目前的機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。主要參考文獻(xiàn):1 曹承志.電機(jī)、拖動與控制學(xué).第3版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.20002 王庭樹.機(jī)器人運(yùn)動學(xué)及動力學(xué).第2版. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社, 1990.123 孟繁華.機(jī)器人應(yīng)用技術(shù).第1版. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1989.64 馬香峰.機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué).第1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1991.95 趙錫芳.機(jī)器人動力學(xué).第1版.上海:上海交通大學(xué)出版社,1992.126 高松海.遙控機(jī)器人.第1版.北京:原子能出版社,19817 孫耀明.微型機(jī)算計在機(jī)器人技術(shù)中的作用.第1版.北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,19878 路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.20029 陳奎生.液壓傳動與氣壓傳動.第1版.武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2001.810 何存興.張鐵華.液壓傳動與氣壓傳動.第3版.武漢:華中理工大學(xué)出版社,199811 宋學(xué)義.袖珍液壓氣動手冊.第1版.重慶:重慶大學(xué)出版社,199712 機(jī)械工業(yè)部.中小型電機(jī)產(chǎn)品樣本.第1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199513 李發(fā)海.王巖.電機(jī)與拖動基礎(chǔ).第1版.北京:清華大學(xué)出版社,199414諸靜.機(jī)器人與控制技術(shù).第1版.浙江:浙江大學(xué)出版社,199115 熊有倫.丁漢.劉恩滄.機(jī)器人學(xué).第1版. 機(jī)械工業(yè)出版社,199316 吳廣玉.姜復(fù)興.機(jī)器人工程導(dǎo)論.第1版.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1988 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑): 在機(jī)械制造業(yè)中,機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用,從而大大地改善了工人勞動條件,顯著的提高勞動生產(chǎn)率加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。本課題主要研究的問題是“近距離自動移動式機(jī)械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式”。設(shè)計包括兩大方面,其中之一是自動行走部分,另一部分為手臂的運(yùn)轉(zhuǎn)。采用同一驅(qū)動能源氣泵。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動兩輪轉(zhuǎn)動。氣壓泵固定在某處,用一軟管將泵與馬達(dá)相連,馬達(dá)安裝在行走裝置中。運(yùn)動手臂的直線運(yùn)動用氣缸來實現(xiàn),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn)。分析手臂的受力,考慮到整個裝置的平衡。行走的時候手臂不動,手臂運(yùn)動的時候,行走部分停止運(yùn)動。 行走部分我采用滾輪式,用輪子在地面上滾動的方式完成行走運(yùn)動時比較穩(wěn)定的,應(yīng)為輪子總是離不開地面的。運(yùn)動手臂采用三個自由度,分別為上升下降,前后和轉(zhuǎn)動。 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告指導(dǎo)教師意見:1對“文獻(xiàn)綜述”的評語:該生對機(jī)器人的類型及應(yīng)用領(lǐng)域已比較清楚,說明該生已閱讀了一定的相關(guān)資料。并對畢業(yè)設(shè)計任務(wù)所要面臨的問題有了初步的了解,并已明確了設(shè)計任務(wù)中所要用到的氣動原件,為開展畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。該生的開題報告已達(dá)到了學(xué)校規(guī)定的要求。2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測: 該生的設(shè)計任務(wù)適中,且已明確了目標(biāo),故預(yù)計能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 指導(dǎo)教師: 呂夏 2005 年 4 月 13 日所在專業(yè)審查意見: 負(fù)責(zé)人: 年 月 日
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