搬運機器人開題報告.doc

寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱一種搬運機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計課題來源（1）課題類型（A）指導(dǎo)教師朱火美學(xué)生姓名項杰專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 號0912806261. 本課題的研究目的及意義1.1課題簡介：隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，對汽車零部件生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量都提出了更高的要求。發(fā)動機氣門作為汽車中的重要零件，市場需求量大，國內(nèi)的產(chǎn)量也在不斷的增加。為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢。而機器人正是自動化生產(chǎn)中的重要工具。本課題的主要任務(wù)是對國內(nèi)外機器人發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。在此基礎(chǔ)上，確定了搬運機械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對搬運機械手的運動進行了簡單的力學(xué)模型分析，完成了機械手機械方面的設(shè)計，包括傳動部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動部分和簡單的三維實體造型工作，并完成總裝配圖和零件圖的繪制。要求對機器人模型進行靜力學(xué)分析，估算各關(guān)節(jié)所需轉(zhuǎn)矩和功率，對機構(gòu)中的重要連接件進行強度校核。1.2搬運機械手、機器人概要及研究意義搬運機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，搬運機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中。機器人的研制和生產(chǎn)已迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)。它更加促進了搬運機械手的發(fā)展，使得搬運機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。搬運機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，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點。因此，搬運機械手越來越廣泛地得到了應(yīng)用，也是今后工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。對于任何一種機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，都要從流程中改進薄弱環(huán)節(jié)而提高效率，這種稱之謂“工作研究和時間研究”的方法，在流水生產(chǎn)線中應(yīng)廣泛應(yīng)用。隨著新型材料的出現(xiàn)，還使得氣門整體性能進一步提高，生產(chǎn)需要快度、高精度的制造出各種形狀的產(chǎn)品。提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的市場競爭力，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。機器人已被越來越多的應(yīng)用到科技、生產(chǎn)加工、服務(wù)等各個領(lǐng)域，并將有著更加廣泛的發(fā)展。機器人是提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量的重要工具，而機械手的性能直接影響機器人的應(yīng)用水平。因此，在機器人的設(shè)計過程中，對機器人系統(tǒng)開展機械手操作方面的研究是必要的。1.3本課題研究目的本課題最終目的在于研制機器搬運取代人工搬運工作，以實現(xiàn)真正的全自動一體化新型現(xiàn)代化的工業(yè)。將機器人應(yīng)用于生產(chǎn)具有如下優(yōu)點:1、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度，有效的完成工業(yè)生產(chǎn)的各種操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 2、以改善勞動條件，避免人身事故，在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而搬運機器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 3、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)，代替人進行工作，直接減少人力勞作，同時由于還可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，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)奏的進行工作生產(chǎn)，是現(xiàn)代機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢通過機器人及搬運機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析研究，熟悉了機器人設(shè)計分析的思路和流程，了解了我國和世界其他各國機器人的發(fā)展水平和現(xiàn)狀，認(rèn)知了當(dāng)今機械行業(yè)的最新前沿科技，檢測了自己在分析理論和解決實際問題上的能力，為日后的研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。2. 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀自從20世紀(jì)60年代初人類制造出第一臺工業(yè)機器人以后，機器人就顯示出了極強的生命力。經(jīng)過四十年的迅速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達國家中，工業(yè)機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等諸多領(lǐng)域中。機器人的分類方法有多種, 按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、服務(wù)機器人、水下機器人、空間機器人和娛樂機器人。作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機器人是機器人中的一個重要分支，是機器人領(lǐng)域的重要研究發(fā)展方向。對工業(yè)機器人運動軌跡規(guī)劃和控制的研究，一直受到人們的普遍關(guān)注。工業(yè)機器人已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。搬運機械人的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點。尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。目前，對機器人技術(shù)的發(fā)展有最重要影響的國家是日本和美國。美國在機器人技術(shù)的綜合性水平上仍處于領(lǐng)先地位，日本生產(chǎn)的機器人數(shù)量和種類則居世界首位。我國發(fā)展機器人技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代末。目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。但是我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離?？傮w來說，我國仍是一個機器人設(shè)備的消費市場，行業(yè)市場處于發(fā)展壯大中。因此，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，搬運機器人就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。搬運機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。國外在這方面的運用不僅在單機、專機上采用，以減輕工人的勞動強度，并和機床共同組成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。同時研究采用攝象機和力傳感裝置和微型計算機連在一起，能確定零件的方位達到準(zhǔn)確搬運的目的。所以搬運機器人以及搬運機械手的研究發(fā)展是我國現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。3. 本課題的研究內(nèi)容3.1 主要的研究內(nèi)容本文研究了國內(nèi)外機械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。在此基礎(chǔ)上，確定了搬運機械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對搬運機械手的運動進行了簡單的力學(xué)模型分析，完成了機械手機械方面的設(shè)計，包括傳動部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動部分和簡單的三維實體造型工作。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進行的研究內(nèi)容如下: 根據(jù)系統(tǒng)的要求，選擇機器人的坐標(biāo)形式。 確定驅(qū)動系統(tǒng)的類型。 確定機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行力學(xué)校核。 選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進行機器人總裝圖的設(shè)計。繪制機器人的零件圖，并確定尺寸。 運用三維軟件完成三維實體造型工作。3.2設(shè)計要求 1.搬運機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.機器人機械手受力分析與校核 3.機器人機械手三維實體造型 4.機器人機械手總裝配圖及零件圖繪制 3.3 關(guān)鍵的技術(shù)問題完成搬運機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行力學(xué)分析校核確保機器人工作的可靠性，畫出機器人的各個零件圖，同時運用三維軟件畫出實體圖4、本課題計劃、進度及預(yù)期效果4.1實施計劃和進度本課題的實施計劃和進度如下：查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯，撰寫開題報告 9.1710.8 3周 文獻綜述，3000字符以上 10.810.22 2周 總體傳動方案設(shè)計 10.2211.5 2周 零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11.5 11.19 2周 零部件的強度計算與校核 11.19 12.3 2周撰寫畢業(yè)論文 12.3 12 .17 2周 畢業(yè)設(shè)計審查、畢業(yè)答辯 12.17 12.31 2周4.2 預(yù)期效果本設(shè)計就是設(shè)計一個小型搬運機器人應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運到另外一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動同時又可以提高勞動生產(chǎn)率5、參考資料： 【1】鄭笑紅，唐道武.工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用.北京：煤炭工業(yè)出版社，2004【2】IO.M索羅門采夫.工業(yè)機器人圖冊M.于東英，安永辰譯.北京：機械工業(yè)出版社，1991 【3】費仁元，張慧慧.機器人機械設(shè)計及分析M.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998【4】馬香峰.機器人機構(gòu)學(xué)M.北京：機械工業(yè)出版社，1991【5】周伯英.工業(yè)機器人設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，1995 【6】杜志俊.工業(yè)機器人的應(yīng)用及發(fā)展趨勢J.機械工程師, 2002(5) 【7】唐立平. 基于PLC的四自由度機械手控制系統(tǒng)設(shè)計D. 江蘇: 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 2007年【8】陳忠華. 可編程控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社M, 2006年 【9】彭堅. 氣動機械手及其PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)J. 通用機械, 2004. 7(2):1 -7 【10】王巍, 汪玉鳳. 基于PLC氣動機械手研究J. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報, 2005, 1(06): 55-68 【12】SIEMENS AG. 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