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开题报告-物料搬运机器人结构设计开题报告-物料搬运机器人结构设计 -- 20 元

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南京航空航天大学金城学院毕业设计(论文)开题报告题目物料搬运机器人结构设计系部机械工程系专业机械工程及其自动化学生姓名范和平学号2110011219指导教师张月芹职称讲师毕设地点2014年3月1日填写要求1.开题报告只需填写文献综述、研究或解决的问题和拟采用的方法两部分内容,其他信息由系统自动生成,不需要手工填写。2.为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致,开题报告采用固定格式,如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观,切勿轻易改变格式。3.任务书须用A4纸,小4号字,黑色宋体,行距1.5倍。4.使用此开题报告模板填写完毕,可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。1.结合毕业设计(论文)课题任务情况,根据所查阅的文献资料,撰写1500~2000字左右的文献综述1.1工业机器人定义、应用及其发展1.1.1工业机器人定义由于机器人一词带有人字,再加上科幻小说和影视作品的宣传,人们往往把机器人想象成为外貌象人的机电装置。但事实并非如此。机器人,特别是工业机器人,与人的外貌毫无相象之处,在国家标准中,工业机器人被定义为一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件或操持工具,用以完成各种作业。机器人赖以完成各种作业的机械实体称作操作机或操作器被定义为具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。可见,工业机器人是一机电系统,操作机器是它的执行机构,该机构与电子器件密切相关,它的灵活程度和动态性能,直接影响着机器人系统的工作质量。1.1.2机器人在工业生产中的应用上世纪60年代初人类创造了第一台工业机器人以后,机器人就显示出它极大的生命力,经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造冲压、压铸、锻造等、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。目前,汽车制造业是制造业所有行业中人均拥有工业机器人密度最高的行业,如,2004年德国制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为162台,而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则为1140台意大利的这一数值更能说明问题,2004年意大利制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为123台,而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则高达1600台。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到机械加工行业、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领域中。在工业生产中,弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业,其占所有行业总需求的比例为31而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先,所以金属制品业包括机械、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当,均在7左右。另外诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机飞行器、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用,而且,随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩,未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活,其市场的繁荣兴旺将指日可待。1.1.3工业机器人的发展趋势(1)朝着标准化方向发展提高运动速度和运动精度,减轻重量和减少安装占用空间,必将导致工业机器人功能部件的标准化和模块组合化它可以分为机械模块、信息检测模块、和控制模块等,以降低制造成本和提高可靠性。近年来,世界各国注意发展组合式机器人。它是采用标准化的组合件拼装而成的。目前,国外已经研制和生产了各种不同的标准组件。除了机器人用的各种伺服电机、传感器外,手臂、手腕和机身的结构也已经标准化了,如臂伸缩轴、臂升降轴、臂俯仰轴、臂摆动轴手腕旋转轴、摆动轴、固定台身、机座、移动轴等。(2)研究新型机器人结构随着工业机器人作业精度的提高和作业环境的复杂化,应开发新型微动机构保证动作精度开发多关节、多自由度的手臂和手指,研制新型的行走机构等以适应复杂的作业的需要。(3)朝着智能化方向发展在多品种,小批量生产的柔性制造自动化技术中,特别是机器人自动装配技术中,要求工业机器人对外部环境和对象物体有自适应能力,即具有一定的智能,机器人的智能化是指机器人具有感觉、知觉等,即有很强的检测功能和判断功能。为此,必须开发类似人类感觉器官的传感器如触觉传感器、视觉传感器、测距传感器等,发展多传感器的信息融合技术。通过各种传感器得到关于工作对象和外部环境的信息,以及信息库中存储的数据、经验、规划的资料,以完成模式识别,用专家系统等智能系统进问题求解,动作规划。(4)研究机器人协作控制先进制造技术的发展对协作机器人学的研究与发展起着积极的促进作用。随着先进制造技术的发展,工业机器人已从当初的柔上、下料装置正在成为高度柔性、高效率和可重组的装配、制造和加工系统中的生产设备。在这样的生产线上,机器人是作为一个群体工作的,不论每个机器人在生产线上起什么作用,它总是作为系统中的一员而存在。因此,要从组成敏捷制造生产系统的观点出发,来研究工业机器人的进一步发展。而面向先进制造环境的机器人柔性装配系统和机器人加工系统中,不仅有多机器人的集成,还有机器人与生产线、周边设备、生产管理系统以及人的集成。因此,以系统的观点来发展新的机器人控制系统,有大量的理论与实践的工作要做。1.2工业机器人的研究意义物料搬运机器人是机器人里的很重要的分支。物料搬运机器人在工业生产中发挥着极其重要的作用,在许多行业都可以看到物料搬运机器人的身影,承担着搬运,码垛,喷涂等作用,本课题研究四个自由度物料搬运机器人的设计,从底座,大臂,小臂,到腰身及手腕进行整体设计,传动系统采用直线传动和回转传动与其他传动相比更加简便易于操作,缩短了力的传递路径,减少了动力损耗,减轻了机器人的整体质量,更重要的是节约成本。参考文献1徐龙祥.机械设计M.航空工业出版社,1999.2机械设计手册编委会.机械设计手册.机械工业出版社,2007.3唐剑兵,机械基础与结构设计重庆,重庆大学出版社2006.24郭洪红.工业机器人运用技术.科学出版社,2008.5周伯英.工业机器人设计.机械工业出版社,199560~806机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册(第二卷).机械工业出版社,1999202~2457王淑英.电气控制与PLC应用北京,机械工业出版社2009.18李烈.我国工业机器人发展现状浅谈J.科技向导,2011.9林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版综合教程.电子工业出版社,2009.10丛明,徐晓飞.玻璃基搬运机器人的设计.自动化学报,2008,17(4).2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法2.1设计任务拟解决的问题通过利用大学四年所学的专业知识并查阅相关的文献资料,根据所要设计及要求的物料搬运机器人的预期的搬运目的,初步设立四个自由度,具体的物料搬运机器人的自由度、传动方案及控制系统的确立。如下2.1.1自由度的确立(1)基座基座是整个机器人本体的支撑。为保证机器人运行的稳定性,采用两块Z字形实心铸铁作支撑。实现预定的搬运目的,机身拟采用固定式基座。(2)腰部腰部是连接臂和基座的部件,通常是回转部件,腰部的回转运动再加上臂部的平面运动,就能使腕部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件,它的制造误差、运动精度和平稳性,对机器人的定位精度有决定性的影响。经过分析腰部所实现的自由度为回转运动。(3)臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部(包括工作或夹具),并带动他们做空间运动。臂部运动的目的把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态(方位),则用腕部的自由度加以实现。因此,給臂部设置两个自由度,即手臂的伸缩、升降(或俯仰)运动。(4)手爪手部既直接与工件接触的部分,一般是回转型或平动型。手部多为两指根据需要分为外抓式和内抓式两种也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。通过前面已经设定的自由度能够完成物料搬运的预定目的,因此手爪不设置自由度,通过手爪的张开与啮合能够抓取和放下物料即可。2.1.2传动方案的确立(1直线运动直线运动可以通过滚珠丝杠,齿轮齿条,液压缸等传动机构来实现。(2回转运动回转运动可以利用电机带动齿轮副、摆动气缸(液压缸)来实现回转运动。具体的采用方案在后期的设计过程中具体选用。2.1.3控制系统的确立根据本科所学的已有积累的知识,选用的控制系统是PLC。与其他控制系统相比较,PLC操作起来更加方便,编程更加高效,修改较为易行。2.2所设计的搬运机器人的预期效果通过所设定的自由度及相应的传动及控制方案,并根据所要搬运物料的重量进行相应的强度校核确定机器人相应的尺寸参数使设计的物料搬运机器人能够高效安全的完成相应的物料搬运目的。指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计(论文)结果的预测)指导教师签字年月日上级审查意见负责人签字年月日
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