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刀削面机器人的设计
摘 要
本章介绍了刀削面机器人工作原理，以及刀削面机器人的部件结构和各部件零件的主结构。这次设计主要是在刀削面机器人的摆动机构设计中采用新的理念，巧妙地沿用了连杆机构，实现了确定的位移范围，并且在往复面板机构设计与机架升降机构设计中 都采用了丝杠螺旋传动的导向功能。主要是对部件中的凸轮与连杆机构的进行了设计与计算以及机构自由度的计算，摆动削刀的速度计算，刀具的切削宽度与深度的计算，部件往复面板机构设计与机架升降机构用的丝杠的选用与校核计算，以及其结构设计。
关键词：刀削面机器人；摆动机构；结构设计
Noodle-robot design
Abstract
This chapter describes the noodle robot works, as well as the main structural components and structural components noodle robot parts. The design is mainly the introduction of new ideas in the swing mechanism design noodle robot, the cleverly follows the linkage to achieve the determined displacement range, and the reciprocating mechanism design panel and frame lifting mechanism design have adopted the wire bar screw drive guiding function. Mainly on the part of the cam and link mechanism was designed with the computing and calculating means freedom, swinging the knife cutting speed, calculated as the width and depth of the cutting tool, parts reciprocating mechanism design panel and rack lift mechanism Check Calculation screw selection and use, as well as its structure.
Keywords: noodle robot; swing mechanism; structural design
第一章 绪论 5
1.1 引言 5
1.2 课题研究的目的和意义 5
1.3 国内外研究现状及发展状况 5
1.4 课题研究的目的和意义 6
1.4.1本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法 6
1.4.2本次毕业设计主要工作 6
第二章 刀削面机器人总体方案设计 8
2.1 刀削面机器人的设计任务 8
2.2 刀削面机器人的基本机构 8
2.3 刀削面机器人的工作特点及传动原理 9
2.4本章小结 11
第三章 刀削面机器人的摆动机构设计 12
3.1摆动机构主要结构及工作原理 12
3.1.1摆动机构主要结构 12
3.1.2摆动机构工作原理 12
3.2 偏心轮与连杆机构设计与计算 13
3.3 机构自由度的计算 16
3.4削面摆动削刀的相关计算 17
3.5 本章小结 19
第四章 刀削面机器人的往复面板机构设计 20
4.1往复面板机构的主要结构与工作原理 20
4.1.1往复面板机构主要的结构 20
4.1.2往复面板机构的工作原理 20
4.2丝杠的选用与计算 21
4.2.1丝杠的类型选择 21
4.2.2丝杠的设计计算 21
4.3本章小结 24
第5章 刀削面机器人机架升降机构设计 25
5.1机架升降机构的主要结构与工作原理 25
5.1.1升降机构的主要结构 25
5.1.2升降机构的工作原理 25
5.2升降旋转机构长丝杠的选用与计算校核 26
5.3本章小结 28
第6章 刀削面机器人的PLC控制设计 29
第7章 结论 36
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第一章 绪论
1.1 引言
机器人技术是新兴的跨学科综合性高新技术，是力学、机构学、机械设计学、自动控制、传感技术、电液气驱动技术、计算机、人工智能、仿生学等多个学科知识的综合与交叉。机器人作为高自动化、智能化的典型机电一体化设备，通过计算机编程能够自动完成目标操作或移动作业，具有较高的可靠性、灵活性、巨大的信息储存、处理能力和快速反应能力。机器人自 60 年代初问世以来，经过多年的发展，已经广泛应用于各个工业领域，成为制造业生产
自动化中主要的机电一体化设备。同时随着社会的发展和人们生活水平的提高，各种各样的机器人也被开发出来去适应制造领域以外的各个行业。本文以刀削面机器人为研究对象。
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1.2 课题研究的目的和意义
刀削面一直是大众所喜爱的面食之一，其口感爽滑，柔韧劲道，在中国拥有广泛的 群众基础，随着中华饮食文化的发扬光大各民族各地域之间饮食习惯差距日渐缩小，刀削面越发普及。无论南北，男女老少都爱吃甚至在国外的华人区刀削面也经常可见。刀削面机器人一种新型仿人工刀是削面机,具有操作简便,自动智能化操作 , 高效率,低能耗 ,维护方便 ,外形美观 , 工作效率高，相对于人工技师而言不存在疲劳和情绪波动而影响工作效率的情况，易招揽顾客等优点。刀削面机器人机是替代人工技师执行削面工作的一种机器装置；它不仅可以按预先编排的程序去完成标准化的削面工作，还可以临时接受人工指令改变工作状态；是人工智能技术应用于餐饮领域的重大突破。
1.3 国内外研究现状及发展状况
机器人是近30年发展起来的一种典型的、机电一体化、独立的自动化生产工具。在制造业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化、改善劳动条件，提高产品质量和生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。
我国是个人口大国,餐饮行业在中国经济中占有十分重要的地位,经济人士称其为"永不衰败的产业",刀削面是我国传统的具有旺盛生命力的主导面食品种,尤其是在我国东北, 西北,山东地区各大中小城市及县乡镇的主要街道,到处都有刀削面馆,而刀削面作为中国一个名优美食已发展到在全国各地,形成长盛不衰的趋势,那么刀削面机器人无疑会因此顺势得宠。刀削面机器人，系列智能刀削面机器人机是替代人工技师执行削面工作的一种机器装置；它不仅可以按预先编排的程序去完成标准化的削面工作，还可以临时接受人工指令改变工作状态；是人工智能技术应用于餐饮领域的重大突破。
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1.4 课题研究的目的和意义
1.4.1本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法
本设计主要研究解决的难点问题：
1.左手的左右摇摆运动可以通过设定使其按一定规律运动，但是上下调整面和刀之间的距离如何运动？需要什么装置感应反馈？
2.电机带动右手工作时，哪种传动方式更好些？
1.4.2本次毕业设计主要工作
设计出刀削面机器人设计刀削面机器人的执行机构，驱动系统，控制系统，提供设计说明书与相关附件。并且削出的面状如柳叶，长短宽窄薄厚均匀。削面速度至少是人工速度的1.5倍。
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第二章 刀削面机器人总体方案设计
2.1 刀削面机器人的设计任务
本设计题目要求设计一种刀削面机器人，根据任务书的整体要求，以及任务书的数据，本次设计重点是负责刀削面机器人的具体机械手进行设计，重新设计出削面摆动机构、机架升降机构、往复面板机构等。
使得板材加工后更为美观，整密。功率强劲，操作方便，噪声低，更为人性化等。其主要参数如下所示：
型号 重量 电压 功率 产量 外形尺寸
100 80kg 220V 2.2kw 60条/分 1050X850X1300
2.2 刀削面机器人的基本机构
刀削面机器人就是替代人工技师执行削面工作的一种机器装置，其主要由机架、削面摆动机构、机架升降机构、往复面板机构以及底座组成。刀削面机器人的机架在底座上端，机架外包装的塑料壳为人体上半身。底座上有四根是矩形分布的升降导柱并且与机架底部连接。削面摆动机构在机架右上部，由削面电机、偏心轮、传动杆、削面刀、杠杆、支点轴、支杆、轴碗组成。往复面板机构位于底座内前部,机架升降机构位于底座内后部。如图所示：
2.3 刀削面机器人的工作特点及传动原理
由于市面上的刀削面机器基本上全部普及了数控操作，这导致了它的高成本高价位使得一般的餐饮业的老板放弃了对它的需求。因此，刀削面机器人的推广需要重新设计运动机构和控制模式来降低人员维护与保养成本、保养费用及造价。运用常见机构配合的运动轨迹实现刀削面的走刀运动以及进给量控制来降低成本，提高刀削面的生产率，加快实现食品生产机械化和自动
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