論文（設(shè)計(jì)）題目 碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)一、本課題目的、意義及相關(guān)研究動態(tài)：1、課題目的：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的人才而開設(shè)的專業(yè)。而碼垛機(jī)器人課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對機(jī)械的認(rèn)識、運(yùn)用能力而且也增進(jìn)了對機(jī)械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)涉及：機(jī)械設(shè)計(jì)原理、電氣傳動及單片機(jī)、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。設(shè)計(jì)目的：（1）養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力；（2）擴(kuò)展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)；（3）幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；（4）是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。2、課題意義：在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用碼垛機(jī)器人的意義可以概括如下： （1）以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用碼垛機(jī)器人有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，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(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用碼垛機(jī)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，以碼垛機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，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) 應(yīng)用碼垛機(jī)器人代替人進(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)用碼垛機(jī)器人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有碼垛機(jī)器人，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)。綜上所述，有效的應(yīng)用碼垛機(jī)器人，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（1）國內(nèi)的研究現(xiàn)狀碼垛機(jī)器人最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。碼垛機(jī)器人延伸和擴(kuò)大了人的 手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作：代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。碼垛機(jī)器人與數(shù)控加工中心，自動搬運(yùn)小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，碼垛機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。我國的碼垛機(jī)器人發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)碼垛機(jī)器人的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機(jī)器人，研制出示教式碼垛機(jī)器人、計(jì)算機(jī)控制碼垛機(jī)器人和組合式碼垛機(jī)器人等。可以將碼垛機(jī)器人各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的碼垛機(jī)器人，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目前國內(nèi)碼垛機(jī)器人主要用于機(jī)床加工、鍛造。所以，在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的碼垛機(jī)器人，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)碼垛機(jī)器人的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機(jī)器人，有條件的要研制示教式碼垛機(jī)器人、計(jì)算機(jī)控制碼垛機(jī)器人和組合碼垛機(jī)器人等。同時(shí)要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮碼垛機(jī)器人的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的碼垛機(jī)器人，并考慮與計(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。（2）國外研究現(xiàn)狀國外碼垛機(jī)器人在機(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。國外碼垛機(jī)器人的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的碼垛機(jī)器人。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 發(fā)生少許偏差時(shí)候，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。（3）發(fā)展趨勢目前世界高端碼垛機(jī)器人均具有高精化，高速化，多軸化，輕量化等的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3M/S，良新產(chǎn)品可以達(dá)到6軸，負(fù)載 2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將碼垛機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(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)，隨著碼垛機(jī)器人的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，從而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。二、課題的主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處：1、 本課題主要研究內(nèi)容安排如下：（1）查閱資料，撰寫開題報(bào)告，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本步驟。（2）結(jié)合題目進(jìn)行市場調(diào)研，深入工廠進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)過程中，了解現(xiàn)場工程問題，積累相關(guān)資料，做好調(diào)研筆記，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（3）了解碼垛機(jī)器人工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案比較后優(yōu)選。2、創(chuàng)新之處由傳統(tǒng)的機(jī)械式改為機(jī)電綜合式，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、占地面積少、適用性強(qiáng)、能耗低、操作非常簡單的碼垛機(jī)器人。三、研究方法、設(shè)計(jì)方案或論文撰寫提綱：1、研究方法：根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先設(shè)計(jì)碼垛機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)所選機(jī)器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸，再重點(diǎn)對氣動手爪部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括氣缸的設(shè)計(jì)、氣動系統(tǒng)原理圖的繪制等。第一階段：準(zhǔn)備階段：了解工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，查閱課題相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)，擬訂設(shè)計(jì)思路。 第二階段：設(shè)計(jì)階段：確定碼垛機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)選定的工業(yè)機(jī)器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸，再重點(diǎn)對氣動手爪部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。第三階段：制圖階段：利用 CAD 制圖分別做出裝配圖和零件圖。第四階段：總結(jié)階段：撰寫設(shè)計(jì)說明書，檢查圖紙，準(zhǔn)備答辯。2、設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人由手爪、手臂、手腕和基座組成，總體結(jié)構(gòu)方案如下圖：3、論文撰寫提綱第 1 章 緒論第 2 章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 手部機(jī)構(gòu)2.2 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3 手臂伸縮、升降的尺寸設(shè)計(jì)與校核第 3 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總 結(jié)參考文獻(xiàn)致謝四、完成期限和預(yù)期進(jìn)度：1、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段；第 1—2 周，收集畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告階段；第 3—4 周，翻譯英文原文，撰寫開題報(bào)告。3、畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查階段；2016 年 4 月 12 日。4、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段；第 5—12 周，學(xué)習(xí)軟件基本知識與課題有關(guān)專題部分二周，五周用于擬定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說明書，一周總結(jié)。5、畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯階段；第 13 周，指導(dǎo)教師審定畢業(yè)設(shè)計(jì)資料。6、答辯時(shí)間：2015 年 6 月 23 日 五、主要參考資料：[1] 李超，氣動通用上下料碼垛機(jī)器人的研究與開發(fā).陜西科技大學(xué)，2003[2] 陸祥生 ，楊繡蓮 .碼垛機(jī)器人.中國鐵道出版社,1985.1[3] 張建民.工業(yè)機(jī)械人 .北京：北京理工大學(xué)出版社,1992[4] 史國生.PLC 在碼垛機(jī)器人步進(jìn)控制中的應(yīng)用.中國工控信息網(wǎng),2005.1[5] 李允文.碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,1996.4 [6] 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[11] 張軍， 封志輝.多工步搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì),2004.4：21[12] Cole Thompson Associates． “Directory of Intelligent Buildings”1999.指導(dǎo)教師意見簽 名： 年 月 日