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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
設(shè)計（論文）題目：
一種上料機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計
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學(xué)生姓名： 學(xué) 號：
專 業(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
20xx年 2月 27日
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開題報告填寫要求
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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)按論文的框架成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_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 7408—94《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4月26日”或“2004-04-26”。
5、開題報告（文獻(xiàn)綜述）字體請按宋體、小四號書寫，行間距1.5倍。
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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，每人撰寫不少于1000字左右的文獻(xiàn)綜述：
一、文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展） 1.國外機(jī)器人手臂整體設(shè)計的發(fā)展與研究現(xiàn)狀第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從 1980年開始進(jìn)入了實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用 。目前，國外的機(jī)器人軌跡技術(shù)已經(jīng)日益成熟。歐洲委員會設(shè)定了節(jié)能目標(biāo)：到2020年一次能源的消耗要比2007年減少20%。美國Meike和Ribickis研究了ABB機(jī)器人獲取時間最優(yōu)軌跡和能量最優(yōu)軌跡的獲取算法，這將使同樣的機(jī)器人運(yùn)動目的采用最優(yōu)化的軌跡，實(shí)現(xiàn)時間和能耗的最優(yōu)。國外現(xiàn)在正在研究機(jī)械臂模塊化設(shè)計。研制一種新型機(jī)械臂模塊化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。為使模塊化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)更緊湊，采用電機(jī)、編碼器和制動器軸線平行的布置方式，具有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械、電氣接口，可以根據(jù)需求組裝成不同構(gòu)型的機(jī)械臂；針對模塊化機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)不具有通用性的問題，基于構(gòu)型平面匹配的方法，將空間構(gòu)形轉(zhuǎn)換為平面幾何關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械臂的模塊化運(yùn)動學(xué)求解；設(shè)計了機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)仿真平臺，能夠快速獲得不同構(gòu)型機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)；結(jié)合該模塊化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的特點(diǎn)，構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對各種構(gòu)型機(jī)械臂的控制。由于模塊化推進(jìn)了創(chuàng)新的速度，使得企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對競爭者的舉動做出的反應(yīng)時間大大縮短。作為一條規(guī)則，管理者不得不更加適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計上的各種發(fā)展，僅僅了解直接競爭廠商的競爭戰(zhàn)略是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這個產(chǎn)品的其他模塊的創(chuàng)新及行業(yè)內(nèi)部易變的聯(lián)盟都有可能招致激烈的競爭。模塊是產(chǎn)品知識的載體，模塊的重用就是設(shè)計知識的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗、生產(chǎn)和市場驗證的模塊，可以降低設(shè)計風(fēng)險，提高產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計質(zhì)量。模塊功能的獨(dú)立性和接口的一致性，使模塊研究更加專業(yè)化和深入，可以不斷通過升級自身性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性，而不會影響到產(chǎn)品其他模塊。模塊功能的獨(dú)立性和接口的一致性，使各個模塊可以相對獨(dú)立地設(shè)計和發(fā)展，可以進(jìn)行并行設(shè)計、開發(fā)和并行試驗、驗證。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產(chǎn)品的配置和變型設(shè)計，同時又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產(chǎn)的需求。 2.國內(nèi)機(jī)器人手臂的整體設(shè)計發(fā)展與研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)70年代初期我國的工業(yè)機(jī)器人剛剛起步，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，我國的機(jī)器人行業(yè)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，主要經(jīng)過了萌芽期、研發(fā)期和實(shí)用期三個重要的階段；隨著中國社會日益的發(fā)展和科技的強(qiáng)大，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，并在世界工業(yè)自動化發(fā)展的過程中逐漸扮演著舉足輕重的作用[5]。然而與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國的機(jī)器人技術(shù)還有一定的差距，所以我們要引進(jìn)并充分吸收國外先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)，使我國的機(jī)器人發(fā)展更上一層樓。上料工業(yè)機(jī)器人正向靈活、多功能、經(jīng)濟(jì)型發(fā)展。專業(yè)化分工是提高產(chǎn)品質(zhì)量、不斷更新?lián)Q代的一個辦法[6]。我國現(xiàn)在機(jī)械手臂設(shè)計正朝向剛度高、導(dǎo)向性號、重量輕、運(yùn)動平穩(wěn)、定位精度高等特點(diǎn)邁進(jìn)。中國工業(yè)機(jī)器人從無到有，從小到大，發(fā)展迅速。已經(jīng)生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、電焊，碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究生人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計和編程技術(shù)等。未來的我國機(jī)器人行業(yè)，將重點(diǎn)研究其智能化體系結(jié)構(gòu)，高精度的控制，智能化作業(yè)和機(jī)械臂模塊化設(shè)計，構(gòu)成新型工業(yè)機(jī)器人的核心技術(shù)體系。智能化的結(jié)構(gòu)就是形成國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國新型工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，研究開發(fā)出與行業(yè)相關(guān)的成套裝備技術(shù)，從而形成我國以智能化工業(yè)機(jī)器人為核心的成套裝備技術(shù)。 主要參考文獻(xiàn)： [1] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計手冊3[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. [2] 張建民. 工業(yè)機(jī)器人[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，1994. [3] Maurtuaa , L. Susperregia, A. Fernándeza, C. Tubíoa , C. Perezb, J. Rodríguezc, T.Felschd, M. Ghrissie MAINBOT – mobile robots for inspection And maintenance inextensive industrial plants [A]. Procedia CIRP, 2013, (10),85-90. [4] 閆繼宏. 一種模塊化機(jī)械臂的設(shè)計與運(yùn)動學(xué)分析[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，1：20-25. [5] 張紅霞. 國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究[J]. 電子世界，2013，12：5-7. [6] 陳佩云. 國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況及對策建議 [J]. 機(jī)械工程1988，3：24-27. [7] 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [8] 畢勝. 國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機(jī)械工程師，2008，7：5-8. [9] 司建星. 數(shù)控車床上下料機(jī)器人的研究[D]. 西安：陜西科技大學(xué)，2014. [10] 趙怡. 基于Pro/E和ADAMS的人形機(jī)器人三維造型及運(yùn)動仿真研究[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2011. [11] 楊芙蓮. Pro/E機(jī)構(gòu)設(shè)計與運(yùn)動仿真實(shí)例教程[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [12] 段進(jìn). ANSYS 10.0結(jié)構(gòu)分析從入門到精通[M]. 天津：兵器工業(yè)出版社，2006. [13] 趙偉. 基于SolidWorks和ANSYS的機(jī)器人手臂性能分析與優(yōu)化設(shè)計[J]. 機(jī)械，2009，12(36)：48-50. [14] 彭健鈞. 基于特征的復(fù)雜工件數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].沈陽：中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所，2012. [15] 馬志艷. 面向數(shù)控加工仿真的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2007. [16] 濮良貴，陳國定，吳立言. 機(jī)械設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社，2013. [17] 李育錫. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社，2013.
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告
2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、本次設(shè)計主要解決以下問題： 1．結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要是解決通過一個電機(jī)解決機(jī)械手臂俯仰與伸縮動作獨(dú)立的問題。 機(jī)器人手臂俯仰運(yùn)動和伸縮運(yùn)動可單獨(dú)進(jìn)行，不會出現(xiàn)伸縮和俯仰必須同時進(jìn)行和停止的問題。 2.計算中解決臂部驅(qū)動力問題需要將臂部所承受的載荷全部考慮進(jìn)去，機(jī)器人工作時，臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力、和重力，從而為電機(jī)與減速器選型做好準(zhǔn)備。 3.軸與軸上零件定位問題 每個部分都需要考慮軸與軸上零件的定位問題，只有定位精確才能保證機(jī)器工作時正常穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證零件與箱體能夠合理的加工出來。二、本次設(shè)計主要擬采用的研究手段 本課題意在適應(yīng)新時期制造業(yè)的發(fā)展要求，在設(shè)計前對熟悉工業(yè)機(jī)器人臂部的結(jié)構(gòu)、功能及工作原理，分析機(jī)器人臂部各重要的組成部分。加強(qiáng)對現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人的理解，網(wǎng)上了解現(xiàn)有機(jī)器人手臂的功能與結(jié)構(gòu)，設(shè)計出臂部的主要傳動結(jié)構(gòu)，并確定設(shè)計方案。確定能完成機(jī)器人臂部部的俯仰動作和伸縮動作。然后再根據(jù)方案設(shè)計，計算出各零件的參數(shù)，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定臂部部件的可靠性。最后根據(jù)所設(shè)計的參數(shù)和功能要求畫出上料機(jī)器人臂部的總裝配圖和部分零件圖。
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指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
查閱了有關(guān)工業(yè)機(jī)器人及機(jī)械手臂的研究背景及研究現(xiàn)狀的文獻(xiàn)資料，對本課題的研究有了一定的了解。論述基本清楚，符合規(guī)范要求。
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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：
本課題具有一定的廣度和深度，工作量適度，通過對相關(guān)文獻(xiàn)的查閱和實(shí)際調(diào)研，相信可以完成本次設(shè)計。
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3.是否同意開題：√ 同意 □ 不同意
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???????????????????????????????????????? 20xx 年?? 03 月?? 07 日
所在專業(yè)審查意見：
同意
???????????????????????????????????????? 負(fù)責(zé)人：??????????????
?????????????????????????????????????????? 20xx 年??? 03 月?? 08 日