搬运机器人开题报告.doc

宁波大红鹰学院毕业设计（论文）开题报告课题名称一种搬运机器人的结构设计课题来源（1）课题类型（A）指导教师朱火美学生姓名项杰专 业机械设计制造及其自动化学 号0912806261. 本课题的研究目的及意义1.1课题简介：随着汽车工业的不断发展，对汽车零部件生产的数量和质量都提出了更高的要求。发动机气门作为汽车中的重要零件，市场需求量大，国内的产量也在不断的增加。为了提高生产效率和产品质量稳定性，自动化生产已经成为发展的必然趋势。而机器人正是自动化生产中的重要工具。本课题的主要任务是对国内外机器人发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机械手的运动机理。在此基础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对搬运机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面的设计，包括传动部分、执行部分、驱动部分和简单的三维实体造型工作，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机器人模型进行静力学分析，估算各关节所需转矩和功率，对机构中的重要连接件进行强度校核。1.2搬运机械手、机器人概要及研究意义搬运机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，搬运机械手被广泛的运用于自动生产线中。机器人的研制和生产已迅速发殿起来的一门新兴的技术。它更加促进了搬运机械手的发展，使得搬运机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。搬运机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点。因此，搬运机械手越来越广泛地得到了应用，也是今后工业发展的必然趋势。对于任何一种机械产品的生产，都要从流程中改进薄弱环节而提高效率，这种称之谓“工作研究和时间研究”的方法，在流水生产线中应广泛应用。随着新型材料的出现，还使得气门整体性能进一步提高，生产需要快度、高精度的制造出各种形状的产品。提高生产效率、改善产品质量和产品的市场竞争力，实现生产自动化已经成为企业发展的必然趋势。机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具，而机械手的性能直接影响机器人的应用水平。因此，在机器人的设计过程中，对机器人系统开展机械手操作方面的研究是必要的。1.3本课题研究目的本课题最终目的在于研制机器搬运取代人工搬运工作，以实现真正的全自动一体化新型现代化的工业。将机器人应用于生产具有如下优点:1、以提高生产过程中的自动化程度，有效的完成工业生产的各种操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 2、以改善劳动条件，避免人身事故，在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而搬运机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 3、可以减轻人力，并便于有节奏的生产，代替人进行工作，直接减少人力劳作，同时由于还可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产，是现代机械工业发展的必然趋势通过机器人及搬运机械手结构设计的分析研究，熟悉了机器人设计分析的思路和流程，了解了我国和世界其他各国机器人的发展水平和现状，认知了当今机械行业的最新前沿科技，检测了自己在分析理论和解决实际问题上的能力，为日后的研究工作打下了良好的基础。2. 本课题在国内外的研究现状自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。机器人的分类方法有多种, 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。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向。对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点。尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家是日本和美国。美国在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末。目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。总体来说，我国仍是一个机器人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，搬运机器人就是为实现这些工序的自动化而产生的。搬运机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国外在这方面的运用不仅在单机、专机上采用，以减轻工人的劳动强度，并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。同时研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到准确搬运的目的。所以搬运机器人以及搬运机械手的研究发展是我国现代化工业发展的必然趋势。3. 本课题的研究内容3.1 主要的研究内容本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机械手的运动机理。在此基础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对搬运机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面的设计，包括传动部分、执行部分、驱动部分和简单的三维实体造型工作。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下: 根据系统的要求，选择机器人的坐标形式。 确定驱动系统的类型。 确定机器人的结构设计方案，进行力学校核。 选择各部件的具体结构，进行机器人总装图的设计。绘制机器人的零件图，并确定尺寸。 运用三维软件完成三维实体造型工作。3.2设计要求 1.搬运机器人结构设计 2.机器人机械手受力分析与校核 3.机器人机械手三维实体造型 4.机器人机械手总装配图及零件图绘制 3.3 关键的技术问题完成搬运机器人的结构设计，进行力学分析校核确保机器人工作的可靠性，画出机器人的各个零件图，同时运用三维软件画出实体图4、本课题计划、进度及预期效果4.1实施计划和进度本课题的实施计划和进度如下：查阅相关资料，外文资料翻译，撰写开题报告 9.1710.8 3周 文献综述，3000字符以上 10.810.22 2周 总体传动方案设计 10.2211.5 2周 零部件的结构设计 11.5 11.19 2周 零部件的强度计算与校核 11.19 12.3 2周撰写毕业论文 12.3 12 .17 2周 毕业设计审查、毕业答辩 12.17 12.31 2周4.2 预期效果本设计就是设计一个小型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，减轻产业工人大量的重复性劳动同时又可以提高劳动生产率5、参考资料： 【1】郑笑红，唐道武.工业机器人技术及应用.北京：煤炭工业出版社，2004【2】IO.M索罗门采夫.工业机器人图册M.于东英，安永辰译.北京：机械工业出版社，1991 【3】费仁元，张慧慧.机器人机械设计及分析M.北京：北京工业大学出版社，1998【4】马香峰.机器人机构学M.北京：机械工业出版社，1991【5】周伯英.工业机器人设计M.北京：机械工业出版社，1995 【6】杜志俊.工业机器人的应用及发展趋势J.机械工程师, 2002(5) 【7】唐立平. 基于PLC的四自由度机械手控制系统设计D. 江苏: 无锡职业技术学院, 2007年【8】陈忠华. 可编程控制器与工业自动化系统. 机械工业出版社M, 2006年 【9】彭坚. 气动机械手及其PLC控制系统的设计与实现J. 通用机械, 2004. 7(2):1 -7 【10】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, 2005, 1(06): 55-68 【12】SIEMENS AG. SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual.2004 【13】Gao F,Li W M.New kinematic strctures for 2-,3-,4-,and 5-DOF parallel manipulator designs.Mechanism and machine Theory,2002,3713951411 【14】Zlatanov D,Gosselin C M. A familiy of ne