畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告-吸盤式板材搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)

《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告-吸盤式板材搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告-吸盤式板材搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 方 案題 目 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 20090404048 指導(dǎo)教師 二〇一 一 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 1 -學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué)生 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)題目 一、選題背景與意義1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 采用機(jī)械手完成玻璃的裝卸、搬運(yùn)與放置。工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人體上肢部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，它可以代替手的繁重勞動(dòng)，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。著廣闊的發(fā)展前途。目前國(guó)內(nèi)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。所以，在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用?？紤]與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。國(guó)外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均有高精化，高速化，多軸化，輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到 3M/S，量新產(chǎn)品達(dá)到 6 軸，負(fù)載 2KG 的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破 100KG。更重要的是將機(jī)械 手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時(shí)，隨著機(jī)械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。2.目的及意義 單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序銜接起來，不僅費(fèi)時(shí)而且效率不高。同時(shí)人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失誤及傷害。顯然，這嚴(yán)重影響制約了整個(gè)生產(chǎn)過程的效率和自動(dòng)化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避免了人身事故。機(jī)械手的應(yīng)用具有以下意義：（1）.使用機(jī)械手對(duì)無夾具定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)生產(chǎn)流水線更加簡(jiǎn)單畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 2 -（2）.占地面積不大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)（3）.具有很高的效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性（4）.柔性較高且可靠性高，可以滿足不同種類產(chǎn)品生產(chǎn)（5）.提高了上產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度并且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度二、設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)中，主要研究機(jī)械手部分。機(jī)械手部分研究機(jī)械手組成與各部分作用，通過研究組成與作用，完成各部分的設(shè)計(jì)，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)成控制要求動(dòng)作。 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。①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)。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夾持式手部由手指（或手爪）和傳力機(jī)構(gòu)組成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易應(yīng)用廣泛。吸附式有氣吸式和磁吸式兩種，氣吸式中吸盤與工件直接接觸，對(duì)硬脆易碎件的裝卸搬運(yùn)和有利，例如玻璃，有效避免了物件破損。手腕：連接手部與手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位（即姿勢(shì)）手臂：手臂是支撐被抓物件、手部 、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件（如液壓、氣壓或電機(jī)等）相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。立柱：立柱是支承手臂的部件，也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切關(guān)系。機(jī)械手的在立柱因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)。行走機(jī)構(gòu)：當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾輪，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手整機(jī)移動(dòng)，去動(dòng)滾輪則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。機(jī)座：機(jī)座是機(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(dòng)系統(tǒng)均安裝在機(jī)座上，起到支撐和連接作用。②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置和輔助裝置。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。③控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位（或機(jī)械檔塊定位）系統(tǒng)組成，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息（如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間） ，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。預(yù)期研究結(jié)果：要能通過控制系統(tǒng)來控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而讓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 3 -構(gòu)再完成手部、手腕、手臂或立柱的要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。通過吸盤吸取玻璃后，先上升一定高度，然后再通過機(jī)座轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求位置時(shí)，通過腕部或其他部位配合實(shí)現(xiàn)一定角度的俯仰，然后下降防止工件。三、設(shè)計(jì)方案對(duì)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確的地裝卸和搬運(yùn)件，這要求它們具有快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度以及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。充分分析作業(yè)對(duì)象（工件）的作業(yè)技術(shù)要求，擬定合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件；明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)機(jī)運(yùn)行控制的要求，盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過程。本次設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)玻璃裝卸搬運(yùn)的機(jī)械手，是一種 可以用程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)裝卸搬運(yùn)的設(shè)備，操作單調(diào)頻繁。因?yàn)樽ト」ぜ遣ＡВＡв泊嘁讚p壞，要考慮安全可靠的抓取，而夾鉗式抓取機(jī)構(gòu)在住區(qū)玻璃方面并無優(yōu)勢(shì)，一旦夾取玻璃有可能夾碎，而在工作臺(tái)上夾取也不方便，而一旦用夾鉗式抓取就不能使單臂，單臂不利于平衡。吸附式抓取機(jī)構(gòu)中的氣吸式與磁吸式兩種類型，廣泛應(yīng)用于抓取薄型工件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、使用方便、工作可靠等特點(diǎn)。但磁吸式廣泛應(yīng)用于吸取磁性的材料和工件，所以最終選取氣吸式抓取機(jī)構(gòu)來完成玻璃的抓取搬運(yùn)，并且安裝四個(gè)吸盤。腕部設(shè)計(jì)，當(dāng)放置玻璃時(shí)，需要把玻璃安置到玻璃架上，而玻璃架是與水平方向呈一定角度的，這就要求放置玻璃時(shí)要旋轉(zhuǎn)一定角度，一定角度的產(chǎn)生主要靠腕部的俯仰或腕部的回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，此處選擇腕部的俯仰來實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能，腕部采用俯仰液壓缸來實(shí)現(xiàn)俯仰。手臂部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部分，其作用是支承手腕及抓取機(jī)構(gòu)（包括被抓去的工件） ，有時(shí)其他一些裝置如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置也安裝在手臂上。機(jī)身則在直接支承和帶動(dòng)手臂不件，并實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)、升降、俯仰等運(yùn)動(dòng)。手臂和機(jī)身的質(zhì)量較大，其運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)荷也較大，因此，他們的工作平穩(wěn)很重要，設(shè)計(jì)時(shí)力求結(jié)構(gòu)合理、緊湊、重量輕。手臂設(shè)計(jì)，手臂要有伸縮的功能來保證抓取放置的正確位置，采用普通液壓的伸縮移動(dòng)或利用機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮。機(jī)械結(jié)構(gòu)可以用齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)來完成，此處選用液壓缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。機(jī)身為懸掛式時(shí)，自動(dòng)線成直線布置，機(jī)械化手空中行走，順序完成抓取、轉(zhuǎn)位、卸料等功能，這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自由度少，易于配線，但需要架空行走，有油液站不能固定，這是設(shè)計(jì)復(fù)雜程度增加，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量增大。機(jī)身次用立柱式，機(jī)械手側(cè)面行走，順序完成抓取、轉(zhuǎn)位和卸料等動(dòng)作，自動(dòng)線仍呈直線布置。這種方案可以集中設(shè)計(jì)液壓站 ，易于實(shí)現(xiàn)電氣、油路定點(diǎn)連接，但占地面積達(dá)，手臂懸伸量大。畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 4 -機(jī)身采用機(jī)座式 ，自動(dòng)先圍繞機(jī)座布置，順序完成抓取、搬運(yùn)和卸料等功能。這種方案 具有電液集中、占地面積小、可從地面抓取工件等優(yōu)點(diǎn)，配線要求高。綜上采用機(jī)身機(jī)座式，這是一種球坐標(biāo)式機(jī)械手，具有立柱旋轉(zhuǎn)的功能，也能實(shí)現(xiàn)升降與輔助手臂進(jìn)行俯仰的功能。旋轉(zhuǎn)需要回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)，升降就是靠普通液壓缸垂直方向的伸縮實(shí)現(xiàn)。而俯仰靠一個(gè)輔助式的液壓缸實(shí)現(xiàn)，當(dāng)不需要輔助手臂俯仰只需完成手臂升降時(shí)，對(duì)兩個(gè)液壓缸同時(shí)供油，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)升降，當(dāng)需要輔助手臂俯仰時(shí)，只對(duì)其中用來起到輔助作用的液壓缸供油，這樣就能起到輔助手臂俯仰的功能。通過以上對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，使其能夠由手臂伸縮和機(jī)身升降來抓取玻璃，然后通過機(jī)身旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)玻璃的轉(zhuǎn)位搬運(yùn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到指定位置時(shí)，在由腕部或機(jī)身輔助的輔助實(shí)現(xiàn)俯仰，翻轉(zhuǎn)到一定角度把玻璃放到玻璃架上。四、參考文獻(xiàn)[1] 上海發(fā)那科技機(jī)器人有限公司.FANUC 智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)介紹[J]. 自動(dòng)化, 2010（9）:60-64.[2] 沈小強(qiáng) , 臧華東,李洪群.系統(tǒng)中搬運(yùn)機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J] . 現(xiàn)代機(jī)械 ,2010（4）:33-34.[3] 陳凡 ,周繼 ,蒲如平.數(shù)控車床用真空夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2010（7）:41-42.[4] 劉繼展 ,李萍萍 ,倪齊,李智國(guó).番茄采摘機(jī)器人真空吸盤裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010（10）:171-173.[5] 陳羽鋒 ,胡國(guó)清 ,欒厚寶.基于 PLC 的氣動(dòng)送料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2010（2）:154-155.[6] 牛建嶺 .低壓吸取部件裝置[J].國(guó)外塑料,2010（2）:66.[7] 劉媛麗 ,顧喜 ,田秀平.不同類型液壓油缸密封系統(tǒng)的選用[J].鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具,2010（3）: 56-58. [8] 趙艷花 ,王曉麗 .機(jī)器人手臂混合控制器的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2010（9）:17-19.[9] 王鎮(zhèn)江 .高速旋壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2010（10）:70. [10] 王建軍 . 搬運(yùn)機(jī)械手及 PLC 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)[J].液壓氣動(dòng)與密封,2010（10）:16-畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 5 -18.[11] 王建越 .大型鍋爐供煤系統(tǒng)抓斗吊車自動(dòng)化改造[J].設(shè)備管理與維修,2010（10）:32-34.[12] 葉先明 ,李杭生.基于歐姆龍 PLC 控制的機(jī)械手[J].微計(jì)算機(jī)信息,2010（26）:14-15. [13] 趙東輝 ,金長(zhǎng)虹.基于液壓與控制技術(shù)的機(jī)械手的設(shè)計(jì)與分析[J].煤礦機(jī)械,2010（8）: 70-71.[14] 王麗 ,陶維青 .基于 PLC 控制的生產(chǎn)線搬運(yùn)系統(tǒng)[J].信息技術(shù),2010（9）:102-103.[15] 史國(guó)生 .PLC 在機(jī)械手步進(jìn)控制中的應(yīng)用[J]. 南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版) 2001.1（4）:35-37.[16] 滕朝宇,張婕,李靖鵬.基于 Kingview 的虛擬機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2010（20）:190-192.[17] 趙景山,Wenxiu Lu,Fulei Chu,Zhijing Feng . Kinematics and Statics of Manipulators[J]. [18] WEN Shi-feng,SHI Yu-sheng,CAI Dao-sheng,HUANG Shu-huai .Application of PC Based Galvanometric Scanner with Dynamic Focus in Rapid Prototyping[J] .西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)( 英文版). 畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 6 -五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師（簽字） 201 年 月 日六、審核意見系主任（簽字） 201 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)方案濟(jì)南大學(xué) - 3 -