開題報(bào)告-小型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)

附贈(zèng)有CAD圖紙和說(shuō)明書,領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:小型搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 : 指導(dǎo)教師姓名: 專 業(yè) : 年 6月23 日1.課題名稱小型搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)2.課題研究背景工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人的分類方法有多種,按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人和娛樂(lè)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)械人的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。搬運(yùn)機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，搬運(yùn)機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展，使得搬運(yùn)機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。搬運(yùn)機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)。現(xiàn)代國(guó)際工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。因此其各種生產(chǎn)流水線以及物流管理中更是多元化的使用著氣動(dòng)機(jī)械手。其中化工等連續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。因此，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，搬運(yùn)機(jī)器人就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。搬運(yùn)機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。國(guó)外機(jī)械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中不僅在單機(jī)、專機(jī)上采用機(jī)械手上下料。減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。并和機(jī)床共同組成一個(gè)綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用搬運(yùn)機(jī)械手在流水線進(jìn)行生產(chǎn)更是目前研究的重點(diǎn)，國(guó)外已研究采用攝象機(jī)和力傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)連在一起，能確定零件的方位達(dá)到準(zhǔn)確搬運(yùn)的目的。3課題研究意義傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常用于搬運(yùn)、噴漆、焊接和裝配工作。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的很多重體力勞動(dòng)必將由機(jī)器代替,這一方面可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,另一方面可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960年的美國(guó)，Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動(dòng)。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人逾10萬(wàn)臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過(guò)限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來(lái)完成。搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電器液壓氣壓技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自優(yōu)勢(shì)，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。 應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)械人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都有搬運(yùn)機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 可見(jiàn)，有效的應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善勞動(dòng)條件,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段,國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。搬運(yùn)機(jī)器人是典型的機(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)展起越來(lái)越重要的作用。4文獻(xiàn)查閱情況 文獻(xiàn)【1】針對(duì)六自由度鏈?zhǔn)綑C(jī)械臂在進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)以及軌跡規(guī)劃仿真時(shí),不易直觀地驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的正確性和軌跡規(guī)劃的效果,在正確建立機(jī)械臂數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了機(jī)械臂在關(guān)節(jié)空間中軌跡規(guī)劃的兩種實(shí)現(xiàn)方法,并采用三維運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。文獻(xiàn)【2】本文通過(guò)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803和A3967SLB來(lái)控制兩個(gè)不同精度的步進(jìn)電機(jī)。其中A3967SLB根據(jù)其邏輯時(shí)序來(lái)控制其端口DIR、MSI、STEP,從而實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn);ULN2803按照勵(lì)磁表的順序激勵(lì)步進(jìn)電機(jī),這樣也可以實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。這兩種不同的控制方式一個(gè)實(shí)現(xiàn)水平方向的控制,另一個(gè)實(shí)現(xiàn)垂直方向的控制,從而實(shí)現(xiàn)一種以STC15F2K60S2為主控芯片的通用控制平臺(tái)。文獻(xiàn)【3】 提出了一種掃描電子顯微鏡用4-PSPS/PRPUR五自由度宏/微雙重驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)三維移動(dòng)和兩維轉(zhuǎn)動(dòng)。采用螺旋理論分析了該機(jī)構(gòu)的自由度,采用基于螺旋系線性相關(guān)性的并聯(lián)機(jī)構(gòu)輸入選取判別方法,選取了驅(qū)動(dòng)副并進(jìn)行了合理性判別。文獻(xiàn)【4】本文以自主研制的錢江號(hào)焊接機(jī)器人作為載體,通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式,系統(tǒng)深入地研究了六自由度串聯(lián)機(jī)器人的實(shí)時(shí)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、軌跡規(guī)劃與優(yōu)化、動(dòng)力學(xué)耦合特性和高精度軌跡跟蹤控制問(wèn)題,旨在找到工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化的受限因素,并為串聯(lián)機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用提供一套有效的理論和技術(shù)解決方案。文獻(xiàn)【5】針對(duì)工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究,對(duì)于機(jī)械手的設(shè)計(jì)主要包括了機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)實(shí)際的機(jī)器人的種類選擇機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式,以搬運(yùn)機(jī)械手為前提選擇了液壓驅(qū)動(dòng)方式。選擇驅(qū)動(dòng)方式之后再對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、立柱、機(jī)座按照安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 文獻(xiàn)【6】結(jié)合對(duì)自動(dòng)化裝配線的應(yīng)用對(duì)象,選定了機(jī)械手所要實(shí)現(xiàn)的功能。首先,給出了裝配機(jī)械手的總體方案,總體方案包括機(jī)械手本體組成和自由度的分配。確定了機(jī)械手各桿臂長(zhǎng)度以及各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍。其次,對(duì)六自由度機(jī)械手具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模、虛擬裝配,并對(duì)部分關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。文獻(xiàn)【7】機(jī)器人在工業(yè)上已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步,尤其是視覺(jué)傳感器的應(yīng)用對(duì)于機(jī)器人的智能化有很大的幫助。基于DMC5480運(yùn)動(dòng)控制卡,通過(guò)視覺(jué)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了RS232串行通信,設(shè)計(jì)了一套可識(shí)別機(jī)器人手臂的精準(zhǔn)定位系統(tǒng),詳細(xì)研究了控制系統(tǒng)硬件,規(guī)劃了控制系統(tǒng)控制策略,編寫了上位機(jī)操作軟件文獻(xiàn)【8】為了建成一套精確定位的輸送機(jī)械手控制系統(tǒng),以西門子S7-200系列PLC和松下MINAS A5系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器為例,提出了使用PLC主機(jī)單元的高速脈沖輸出端口控制伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)定位控制的方案。文獻(xiàn)【9】.針對(duì)自主研發(fā)的六自由度(DOF)模塊化機(jī)械臂,提出一種逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法.根據(jù)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析.建立該類型機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得到了機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法對(duì)機(jī)械臂操作空間進(jìn)行描述,在考慮機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的基礎(chǔ)上,得到以關(guān)節(jié)角度為變量的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型.文獻(xiàn)【10】本文論述了基于PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手裝置的功能、結(jié)構(gòu)、原理及軟件設(shè)計(jì)。文中詳細(xì)介紹了PLC的選擇,I/O點(diǎn)分配,PLC與器件的邏輯電路連接及系統(tǒng)的氣動(dòng)原理與工作原理等具體內(nèi)容。文獻(xiàn)【11】通過(guò)介紹由PLC控制的步進(jìn)電機(jī)定位系統(tǒng)硬件組成和編程技術(shù),表明步進(jìn)電機(jī)在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),這一線性關(guān)系的存在,使速度、位置等控制變得非常簡(jiǎn)單。文獻(xiàn)【12】依據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理以及控制方法,提出了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。使用西門子CPU224可編程控制器作為核心控制器設(shè)計(jì)出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度、正反轉(zhuǎn)、三相單三拍、三相六拍等多種運(yùn)方式的控制。給出控制系統(tǒng)軟硬件的實(shí)現(xiàn)方法,整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能較強(qiáng),可靠性高。 文獻(xiàn)【13】設(shè)計(jì)了機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件及軟件系統(tǒng),編制了機(jī)床的手動(dòng)、自動(dòng)控制程序?；谧詣?dòng)控制程序編寫了自動(dòng)控制步進(jìn)梯形圖?；赑ID和模糊控制理論編寫了控制系統(tǒng)的初始化及自動(dòng)報(bào)警程序。文獻(xiàn)【14】 This paper deals with the kinematics and analysis of a new parallel mechanism with a suspended platform. The proposed mechanism has a unique appearance in that the 6 chains originating from a circular ring are connected to the both ends of a suspended platform. After introducing the kinematics, the architecture singularity problem is analyzed. Then, the kinematic characteristics of this mechanism are analyzed with respect to the workspace and the isotropic index. Kinematic optimization of this mechanism was also performed. Finally, the proposed robot was employed as an automatic device for otologic surgery.文獻(xiàn)【15】 This paper presents the control of two axis robot arm. The system is consisted of two step motors, robot arm, computer and PIC16F84A. One of them controls the robot arm via parallel port of the computer. The other one controls end element on the arm by PIC16F84A. PIC16F84A drives the motor by the designed circuit drive. Although the control of the step motor is very easy, they work choppily. Therefore, it is necessary to reduce the ripples occurred at the speed and torque of the step motor. In this study, proportionalintegralderivative (PID) controller is used to reduce the ripples. The obtained results show the proposed method is very successful.文獻(xiàn)【16】 Effectively Apply the Systems Needed for Kinematic, Static, and Dynamic Analyses and Design A survey of machine dynamics using MATLAB and SimMechanics, Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems: Implementation in MATLAB and SimMechanics combines the fundamentals of mechanism kinematics, synthesis, statics and dynamics with real-world applications and offers step-by-step instruction on the kinematic, static, and dynamic analyses and synthesis of equation systems. Written for students with no working knowledge of MATLAB and SimMechanics, this book provides a basic understanding of static and dynamic mechanism analysis, moves beyond conventional kinematic conceptsfactoring in adaptive programming, 2D and 3D visualization, and simulation, and equips readers with the ability to readily analyze and design mechanical systems.參考文獻(xiàn)1 六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃與仿真研究J. 孫亮,馬江,阮曉鋼.控制工程.2010(03)2 基于15單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)通用系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 劉雪楓,朱兆優(yōu),周程.科技廣場(chǎng).2014(03)3 五自由度宏/微雙重驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析J. 趙鐵石,馮海兵,劉艷輝,邊輝.燕山大學(xué)學(xué)報(bào).2010(06)4 六自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化與軌跡跟蹤控制研究D. 劉松國(guó).浙江大學(xué)20095 工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析J. 歐洋,高禎,李連強(qiáng).工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2017(06)6 六自由度裝配機(jī)械手設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)求解J. 王雷,劉志虎,李震,林鵬雄.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào).2014(05)7 機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究J. 吳學(xué)禮,劉浩南,許晴.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào).2014(04)8 PLC及伺服電機(jī)的精確定位輸送機(jī)械手設(shè)計(jì)J. 張順星,梁小宜.機(jī)械與電子.2015(04)9 六自由度模塊化機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析J. 姜宏超,劉士榮,張波濤.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版).2010(07) 10 基于PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)J. 張州,劉廣瑞,杜大軍.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2004(03)11 一種PLC控制的步進(jìn)電機(jī)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法. 張順星.張玉潔.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).200912 基于PLC的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研究J. 樊戰(zhàn)亭,張小青.咸陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2012(04)13 PLC數(shù)控機(jī)床上料機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 黃鳴.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2017(05)14 Design of a new 6-DOF parallel mechanism with a suspended platform15 Ripple reduction at speed and torque of step motors used on a two-axis robot arm16 Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems5設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容1確定控制系統(tǒng)總體方案2完成機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；3完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；4結(jié)合本課題查閱并翻譯二萬(wàn)印刷符號(hào)的英文資料；5編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書.6設(shè)計(jì)（論文）的提交形式1設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書1份。2機(jī)械整體裝配圖1張（A0）。3機(jī)械零件圖2-4張4控制電路原理圖1張（A3）。7進(jìn)度安排第四周 查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。第五周 選擇總體設(shè)計(jì)方案。第六周 學(xué)習(xí)CAXA的相關(guān)知識(shí)。第七周 用CAXA繪制總裝圖第八周 設(shè)計(jì)詳細(xì)零件的結(jié)構(gòu)，繪制詳細(xì)部件圖第九周 繪制典型零件圖第十周 學(xué)習(xí)電氣相關(guān)的知識(shí)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。第十一周 繪制控制電路原理圖。第十二周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件，準(zhǔn)備答辯。第十六周 畢業(yè)答辯。 8指導(dǎo)老師意見(jiàn)