工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真【三維PROE】【8張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
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開題報(bào)告書
題 目 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專業(yè)班級(jí)
指導(dǎo)老師
年 月 日
論文(設(shè)計(jì))題目
工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
1、 本課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài):
1、課題目的:
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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)。而工業(yè)機(jī)械手課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用能力而且也增進(jìn)了對(duì)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。
工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)涉及:機(jī)械設(shè)計(jì)原理、氣壓、電氣傳動(dòng)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(shí)。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(shí)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)用機(jī)械手的意義可以概括如下:
(1)以提高生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度
應(yīng)用機(jī)械手有利于實(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(dòng)化的程度,從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
(2)以改善勞動(dòng)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)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè),使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡單、重復(fù),特別是較笨重的操作中,以機(jī)械手代替人進(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)用機(jī)械手代替人進(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)用機(jī)械手可以連續(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,目前幾乎都沒有機(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)。
綜上所述,有效的應(yīng)用機(jī)械手,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
工業(yè)機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè),常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。工業(yè)機(jī)械手延伸和擴(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(dòng),提高勞動(dòng)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)。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心,自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)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(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,功能和性能的不斷改善和提高,機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。
我國的工業(yè)機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí),相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手,研制出示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。可以將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件,如伸縮、擺動(dòng)、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),組裝成各種用途的機(jī)械手,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)機(jī)械手主要用于機(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、熱處理方面的機(jī)械手,以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)條件,在應(yīng)用專業(yè)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。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手,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。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢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 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
目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均具有高精化,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(jí)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。更重要的是將機(jī)械手、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,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)綜合各種三維繪圖軟件的特點(diǎn)與功能,對(duì)Pro/E的性能類型功能進(jìn)行分析;
(4)了解工業(yè)機(jī)械手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)電液綜合式,從而實(shí)現(xiàn)連接貨車與地面,生豬缷豬機(jī)坡度可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié),讓豬緩慢自行上下車,操作方便,快捷,省時(shí)間,便于轉(zhuǎn)移運(yùn)輸,避免摔傷。
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)機(jī)械手的總體結(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(duì)氣動(dòng)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(dòng)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:確定機(jī)械手總體結(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(duì)氣動(dòng)手爪部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
第三階段:制圖階段:整理各類資料和數(shù)據(jù),利用CAD制圖分別做出裝配圖和零件圖,并利用ProE軟件進(jìn)行三維建模。
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)的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩手爪實(shí)現(xiàn)抓夾動(dòng)作,總體結(jié)構(gòu)方案如下圖:由手指、氣缸、連接法蘭、氣動(dòng)系統(tǒng)等組成。
3、論文撰寫提綱
第一章 緒論
第二章 總體方案設(shè)計(jì)
第三章 手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第四章 氣缸的設(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;2015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(shí)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5月23日
五、主要參考資料:
[1] 李超,氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā).陜西科技大學(xué),2003
[2] 陸祥生 ,楊繡蓮.機(jī)械手.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在機(jī)械手步進(jìn)控制中的應(yīng)用.中國工控信息網(wǎng),2005.1
[5] 李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,1996.4
[6] 蔡自興.機(jī)械人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)械人技術(shù),2001,4
[7] 周洪.氣動(dòng)技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動(dòng)與密封,1999,4
[8] 金茂青,曲忠萍,張桂華.國外工業(yè)機(jī)械人發(fā)展的態(tài)勢分析.機(jī)械人技術(shù)與應(yīng)用,2001,2
[9] 王雄耀.近代氣動(dòng)機(jī)械人(機(jī)械手)的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動(dòng)與密封,1999,5
[10] 李明.單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床,2004.
[11] 張軍, 封志輝.多工步搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì),2004.4:21
[12] Cole Thompson Associates.“Directory of Intelligent Buildings”1999.
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