五自由度机器人结构设计开题报告.doc

机械设计制造及其自动化学院毕业设计开题报告年级：机械01-6班题目：五自由度教学演示机器人结构设计指导教师：王宏学生姓名：黄亚东学号：27号2005年04月18日设计题目五自由度教学演示机器人结构设计选题的目的和意义随着机器人技术的不断发展，工业机器人的应用领域正在不段的扩大，对教育培训部门提出了新的要求，大多数机器人专家都反复的强调制定培训规划以为新的工作岗位准备合格的劳动力，谈到培训就面临一个协调问题，工业和教育团体应减少培训与需要之间的协调失误，在学校学生应了解市场情况，在教师的协助下调整自己的课程，使所学的知识和技能在毕业时能满足社会的需要，提高毕业生的专业技能和更好的学习专业知识，提高教学水平，培养学生的科研能力，为此选定五自由度的机器人机构设计并设计一套以实验教学为目的的机器人演示系统。大量的采用机器人用减少失业，只是对教育和培训提出了新的要求，在机器人的研究、制造和应用上有七种职业，即研究与开发、设计、制造应用、市场服务、维修与教育，现在国外机器人制造厂家不仅开设机器人入门课程，也向学校提供资助，为学校提供有效的机器人教学系统，某些机器人制造商与院校建立密切的协调关系，我所设计的题目对教育有很大的意义，可以使学习者对机器人的全貌有个直观的认识，进一步对机器人系统极其适用的环境进行学习，使学习者熟悉机器人自动化生产及控制过程，从而提高专业设计水平及生产实践能力。选题背景研究目标、内容和关键问题、采取的研究方案，及本项目的创新之处和可行性分析：研究目标：设计出一个具有5个自由度运动的机器人结构，并设计出实验用来说明机器人分类、结构组成极其控制原理，实现教学目的。研究内容：设计一种机器人结构，使其能完成5个自由度的运动，并采用单片机对运动进行控制以及设计出几个实验来说明演示系统的组成和结构特点和功能。基本内容有系统分析阶段和技术设计阶段以及用于教学的演示实验部分。如机器人的动作精度以及对个方面的温度环境条件的适应性，机器人坐标形式的选择，驱动系统的类型，控制系统的原理图，各部件的具体结构，机器人总装图的设计。关键问题：1、各自由度的方向的实现2、各部件结构具体结构的设计和计算。3、驱动系统的类型4、各部位运动系统的控制系统的设计5、用于教学演示系统的设计及方案的确定研究方案：为完成设计目的，选用臂部回转、伸缩、腕部回转、升降、及手爪的回转5个自由度方向运动为主要思路，其中驱动均采用电机直接驱动，传动部分臂部回转采用采用蜗轮蜗杆传动、臂部伸缩采用丝杠传动，腕部回转采用电机直接驱动，升降采用丝杠传动，采用单片机逐次对不同电机进行控制实现教学演示的目的。创新点：结构具有线条便于理解，使初学者较快掌握其要领，理解其工作原理，各驱动部分采用电机驱动，适用于机器人教学。可执行性：由于驱动部分采用电机来源广，硬件部分采用单片机，选择性较高，用于教学演示很方便可取。设计任务书为顺利完成设计我决定从以下方面进展：第一部分：绪论1、国内外机器人发展的状况。2、机器人对教育、培训的要求及本课题的提出3、工业机器人的价值第二部分：总体方案的确定1、工业机器人总体设计方案选择的一般原则2、本结构总体方案的确定。第三部分：各自由度方向运动部位的具体结构设计和计算1、臂部和机身的设计计算2、腕部结构设计和计算3、手爪的结构设计第四部分：教学机器人演示系统的控制系统设计第五部分：教学机器人演示系统演示实验的设计第六部分：结论第七部分：参考文献进度安排周完成内容1查阅资料2毕业实习3完成开题报告4典型自由度选择及运动特点各自由度运动结构设计计算56选择各部件的具体结构，进行机器