搬运机器人优质毕业设计开题报告.docx

广东技术师范学院毕业设计（论文）开题汇报题目4-DOF搬运机器人结构设计专 业 名 称 飞行器动力工程班 级 学 号学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 年 10 月 28 日一、选题依据及意义：传统工业机器人常见于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场很多重体力劳动必将由机器替换,这首先能够减轻工人劳动强度,其次能够大大提升劳动生产率。搬运机器人是能够进行自动化搬运作业工业机器人。最早搬运机器人出现在1960年美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一个设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不一样末端实施器以完成多种不一样形状和状态工件搬运工作，大大减轻了人类繁重体力劳动。现在世界上使用搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等自动搬运。部分发达国家已制订出人工搬运最大程度，超出程度必需由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现一项高新技术，包含到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中一项关键组成部分。它优点是能够经过编程完成多种预期任务，在本身结构和性能上有了人和机器各自优势，尤其表现出了人工智能和适应性。应用搬运机器人进行工作，这是直接降低人力一个侧面，同时因为应用搬运机械人能够连续工作，这是降低人力另一个侧面。所以，在自动化机床综合加工自动线上，现在几乎全部有搬运机械手，以降低人力和更正确控制生产节拍，便于有节奏进行工作生产。可见，有效应用搬运机械手，是发展机械工业肯定趋势机械手是提升劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化一个关键手段,中国外全部很重视它应用和发展。搬运机器人是经典机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为优异制造业支撑技术和信息化社会新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越关键作用。二、中国外研究概况及发展趋势：（1）中国现实状况及发展趋势工业机械手是近几十年发展起来一个高科技自动化生产设备。机器人分类方法有多个, 按其应用可分为：工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人是工业机器人一个关键分支。它特点是可经过编程来完成多种预期作业任务，在结构和性能上兼有些人和机器各自优点，尤其表现了人智能和适应性，图1、图2搬运机器人。机械手作业正确性和多种环境中完成作业能力，在国民经济各领域有着宽广发展前景。 图1. 搬运机器人 图2.六自由度机器人搬运机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来一个新型装置。在现代生产过程中，搬运机械手被广泛利用于自动生产线中，机械人研制和生产已成为高技术邻域内，快速发殿起来一门新兴技术，它愈加促进了搬运机械手发展，使得搬运机械手能愈加好地实现和机械化和自动化有机结合。搬运机械手即使现在还不如人手那样灵活，但它含有能不停反复工作和劳动，不知疲惫，不怕危险，抓举重物力量比人手力大特点，所以，搬运机械手已受到很多部门重视，并越来越广泛地得到了应用中国搬运机械手发展趋势关键能够概括为以下几点：搬运机械手性能不停提升(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不停下降。机械结构向模块化、可重构化发展。比如关节模块中伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方法结构搬运机械手整机;国外已经有模块化装配搬运机械手产品问市。 搬运机械手控制系统向基于PC机开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提升，控制柜日见小巧，且采取模块化结构:大大提升了系统可靠性、易操作性和可维修性。 搬运机械手中传感器作用日益关键，除采取传统位置、速度、加速度等传感器外，搬运机械手还应用了视觉、力觉等传感器， 虚拟现实技术在搬运机械手中作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中感觉来操纵搬运机械手。 （2）国外现实状况及发展趋势现代国际工业中，生产过程机械化，自动化已成为突出专题。所以其多种生产流水线和物流管理中更是多元化使用着气动机械手，图3。其中化工等连续性生产过程自动化已基础得四处理。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续。所以，装卸、搬运等工序机械化迫切性，搬运机器人就是为实现这些工序自动化而产生。搬运机械手在铸造工业中应用能深入发展铸造设备生产能力，改善热、累等劳动条件。国外机械手工业、铁路工业中不仅在单机、专机上采取机械手上下料图4，减轻工人劳动强度。并和机床共同组成一个综合数控加工系统。采取搬运机械手在流水线进行生产更是现在研究关键，国外已研究采取摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件方位达成正确搬运目标。图3.气动搬运机械手图4.自动上下料机械手国外搬运机械手发展趋势是大力研制含有某种智能搬运机械手。使它含有一定传感能力，能反馈外界条件改变，作对应变更。视觉功效即在搬运机械手上安装有电视摄影机和光学测距仪（即距离传感器）和微型计算机。触觉功效即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻求工作，经过安装在手指内压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。总而言之，伴随传感技术发展机械手装配作业能力也将深入提升。更关键是将搬运机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变现在机械制造系统人工操作状态。三、研究内容及试验方案： (1)关键研究内容本文研究了中国外机械手发展现实状况，经过学习机械手工作原理，熟悉了搬运机械手运动机理。在此基础上，确定了四自由度搬运机械手基础系统结构，对搬运机械手运动进行了简单力学模型分析，完成了机械手机械方面设计（包含传动部分、实施部分、驱动部分）和简单三维实体造型工作。(2)关键试验方案依据系统要求，选择机器人坐标形式；确定驱动系统类型；确定四自由度机器人结构设计方案，进行力学校核；选择各部件具体结构，进行机器人总装图设计；绘制机器人零件图，并确定尺寸；利用三维软件完成三维实体造型工作。四、目标、关键特色及工作进度(1)本课题研究目标以4-DOF SCARA机器人为研究对象，基于三维软件完成4-DOF SCARA机器人结构设计及运动模拟。要求机器人手爪最大负载能力是1.0kg各轴运动范围为：0360,0200,0200mm,0200各轴最大运动速度1.8rad/s(2)本课题需要处理问题完成4-DOF搬运机器人结构设计，进行力学分析校核确保机器人工作可靠性；画出机器人各个零件图，同时利用三维软件画出实体图。(3)关键特色本设计特色就是设计一个小型气动搬运机器人，应用于工业自动化生产线，把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量反复性劳动，同时又能够提升劳动生产率。(4)计划和工作进度查阅相关资料，外文资料翻译，撰写题汇报 2.203.15 4周 相关外文文件资料阅读和翻译（6000字符以上） 3.153.29 2周 总体传动方案设计 3.294.13 2周 零部件结构设计 4.135.7 3周 零部件强度计算和校核 5.75.23 2周 撰写毕业论文 5.236.6 2周毕业设计审查、毕业答辩 6.66.20 2周五、参考文件【1】马光 申桂英.工业机器人现实状况及发展趋势J.组合机床和和自动化加工技术，（3）【2】曾孔庚.工业机器人技术发展趋势J.机器人技术和应用, , (06)【3】杜志俊.工业机器人应用及发展趋势J.机械工程师, (5)【4】唐立平. 基于PLC四自由度机械手控制系统设计D. 江苏: 无锡职业技术学院, 【5】陈忠华. 可编程控制器和工业自动化系统. 机械工业出版社M, 【6】彭坚. 气动机械手及其PLC控制系统设计和实现J. 通用机械, . 7(2):1 -7【7】王巍, 汪玉凤. 基于PLC气动机械手研究J. 辽宁工程技术大学学报, , 1(06): 55-68【8】孙树栋主编.工业机器人技术基础M. 西安：西北工业大学出版社，【9】吴振彪主编.工业机器人M. 武汉：华中科技大学出版社，【10】谢存禧 张铁主编.机器人技术及其应用M. 北京：机械工业出版社，【11】G L Batten. Programmable Logical Controllers: hardware, software and applications. Mc Graw-Hill. 1994【12】SIEMENS AG. SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual.【13】Gao F,Li W M.New kinematic strctures for 2-,3-,4-,and 5-DOF parallel manipulator designs.Mechanism and machine Theory,37：13951411【14】Zlatanov D,Gosselin C M. A familiy of new parallel architectures with four degrees of freedom.Journal of Compulational Kinematics,(5)：5766【15】GASPARETTO A, ZANOTTO V. A new method for smooth trajectory planning of robot manipulatorsJ. Mechanism and Machine Theory, , 42(4): 455471