轴式组合机械臂的机械结构设计与仿真开题报告【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学本科生毕业设计（论文）开题报告 学号 学生姓名 系部 专业年级 指导教师 职称 设计（论文）题目 轴式组合机械臂的机械结构设计与仿真 本课题国内外研究背景及意义： 国外发展状况及研究背景： 机器人的历史并不算长， 1959 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论，这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。 1954 年 , 德沃尔又获得可 编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。 1959 年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。 它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。此后英格伯格和德沃尔成立了“尤尼梅逊”公司，兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为“尤尼梅特”，意思是“万能自动”。 他们因此被称为机器人之父。 1962 年美国机械与铸造公 司也制造出工业机器人，称为“沃尔萨特兰”，意思是“万能搬动”。”尤尼梅特”和“沃尔萨特兰”就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。 近百年来发展起来的机器人，大致经历了三个成长阶段，也即三个时代。第一代为简单个体机器人， 第二代为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型 , 第二代则具备了感觉能力 , 第三代机器人是智能机器人 , 它不仅具有感觉能力 , 而且还具有独立判断和行动的能力。 英格伯格和德沃尔制造的工业机器 人是第一代机器人，属于示教再现型，即人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，或者人用“示教控制盒”发出指令，让机器人的机械手臂运动，一步步完成它应当完成的各个动作 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 世纪 70 年代，第二代机器人开始有了较大发展，第二代机器人则对外界环境实用阶段，并开始普及。 第三代机器人是智能机器人，它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人对话。 智能机器人在发生故 障时，通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位，并能自我修复。到了 90 年代 , 随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展 , 机器人技术也得到了迅猛发展。目前工业机器人已广泛地用于汽车工业、机械加工工业、电子工业及塑料制品工业等领域中。在工业生产中 , 弧焊机器人、点焊机器人、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。随着科学与技术的发展 , 工业机器人的应用领域也随之不断扩大。现在工业机器人的应用已开始扩大到核能、采矿、冶金、石油、化学、航空、航天、船舶、建筑、纺织、制衣、医药、生化、食 品等工业领域中。除了工业机器人水平不断提高之外 , 各种用于非制造业的先进机器人系统也有了很大的进展。 国内发展状况及研究背景： 我国的工业机器人从 20 世纪 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，已基本掌握了机器人的设计制造技术、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；其中有130 多台套喷漆机器人在 20 多家企业的近条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊 接线上。 目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位 200 多家，拥有量为 3500台左右，其中国产占 20，其余都是从日本、美国、瑞典等 40 多个国家引进的。 2000 年已生产各种类型工业机器人和系统 300 台套，机器人销售额 器人产业对国民经济的年收益额为 47 亿元。 据专家对国内 542 家用户以及汽车、电子电器、工程机械个行业的部分用户进行统计分析，就全国而言，弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多；其次是搬运、上下料（冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人）；再次是包装、码垛、拆垛机器人和密 封涂胶机器人，其他机器人用量很少。就买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 行业而言，汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多，冲压、搬运、装配次之；电子电器行业集中在装配，如大连华录一家就用了近台，其次是搬运和喷涂；工程机械行业集中用于弧焊，喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。 本课题的意义： 移动机器人作为机器人学发展中的一个重要分支，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣 (如辐射、有毒等 )环境下作业和人所不及的 (如宇宙空间、 水下等 )环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。机械臂是机器人的重要组成部分，他是机器人的执行机构，组合式机械臂是由若干直线机械臂（或称一维机械臂）以不同夹角组合而成，可实现机械臂的直线伸缩，或在 面移动，或在 间定位等功能，以满足不同场合下的需要。 毕业设计 (论文 )研究内容、拟解决的主要问题： 本课题研究的内容： （ 1）查阅相关文献资料，了解目前轮式移动机器人及机械臂的研究现状与动态。给出可满足设计要求的方案（两种以上）比较，论证每个方案的可行性、实用性和有效性，确定一个最佳方 案； （ 2）绘制机械臂的机械结构图，说明各部分的功能、工作原理和特点； （ 3）根据要求，建立机械臂的力学结构模型，分析结构在静态和动态时的受力情况。给出相关参数之间的计算公式； （ 4）对机械臂的工作原理与参数设计进行相关的计算机仿真，验证其合理性； （ 5）绘制相关的机械图纸。包括零部件的加工图和组装图。给出组装调试的流程步骤及安全注意事项等相关说明。 本课题拟解决的主要问题： 本课题解决的主要问题在于传动方案的拟定，组合式机械臂是由若干直线机械臂（或称一维机械臂）以不同夹角组合而成，一维机械臂的传动，本课题 拟定为丝杠传动，如下图 1 为丝杠传动示意图，它的 合效果如图 2 所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1 图 2 一维机械臂由步进电机带动丝杠转动，滑块即可在丝杠带动下沿滑座移动，在 X/Y/Z 三个方向分别布置一个一维机械臂，即构成了三维机械臂，可实现联接在手臂联接座上的手爪在空间定位。 步进电机在数字化控制下能实现精准定位，因此，本传动方案更便于控制，相对于液压传动，气压传动，本传动方案结构简单，行程更大，因此，本传动方案是一种较理想的传动方案。 毕业设计 (论文 )研究方法、步骤及措施： 研究方法 视系统的力学性能分析 以系统科学的思想为指导，以专业知识为基础，建立合理的力学模型 。 视总体的传动原理分析 采用合理的传动原理图。 用局部 整体 局部的分析方法 每个系统都有自己单独的功能，只有它们都能完成自己的功能时，才有可能整体的功能 ;在各个系统形成一个有机的整体时，整体就要发挥它的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优势，调配各个系统，使各个系统在整体的作用下，形成最优的系统。 步骤： 第一周 了解整体设计及各子项目内容；查阅、收集和阅读相关资料；明确设计方向，确定设计内容。 第 二周 工厂调研学习 第三周 同小组成员展开讨论，拟定设计方案，完成设计草图。 第四周 步进电机选型及关键零配件设计计算。 第五周 用 制装配图 第六周 用 制装配图 第七周 用 制零件图 第八周 用 制零件图 第九周 用 进行各零配件三维建模 第十周 用 进行三维建模及仿真 第十一周 编写设计说明书 第十二周 编写设计说明书 第十三周 编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。 第十四周 毕业答辩 措施： 做好毕业设计，前提必 须了解研究目的和主攻方向，要进行大量的资料收集以及计算机的辅助设计，所以需要经常去图书馆和机房查阅资料。总体思路如下： 根据毕业设计题目，结合老师指导对调研对象进行初步分析； 参考资料，了解调研过程，根据具体要求对研究方案进行构思； 设计并画出设计的机械部分视图； 对方案进行进一步针对性修改，以增加其直观性、可行性和实用性； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主要参考文献： 1常见的几类工业机器人 J. 军民两用技术与产品 , 1. 2中国工业机器人 :在机遇与挑战中成长 J. 军民两用技术与产品 ,2 3顾硕 . 智能化是工业机器人的发展方向 J824徐扬生 , 阎镜予 . 机器人技术的新进展 J012年 201225孙亭 ,李成刚 ,吴洪涛 . 通用工业机器人模型及其简易控制系统设计 J. 中国制造业信 息化 636胡峰 ,骆德渊 ,雷霆 ,柯辉 . 基于 统仿真 J 2012 年 : 2217赵红顺 气动搬运机器人控制系统设计 J 2011(4):368肖南峰 ,工业机器人 M,北京：机械工业出版社 ,2011. 9陈忠平 ,周少华 ,侯玉宝 学手册 M. 北京 :人民邮电出版社 ,2009. 10李艳杰 ,于艳秋 ,王卫红 理与实用开发指南 M. 北京 :机械工业出版社 , 2009. 11张毅，罗元，郑太雄等移动机器人技术及其应用 M北京：电子工业出版社， 2007. 12高国富 ,谢少荣 ,罗均 ,机器人传感器及其应用 M学工业出版社 ,2005. 13尹志强主编 . 机电一体化系统课程设计指导书 M. 北京：机械工业出 版社， 2007. 14王鸿钰步进电机控制技术入门 M上海：同济大学山版社， 1999. 15刘宝延，程树康步进电动机及其驱动控制系统 M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版杜， 1997. 16邸敏艳 第 2 版 ) M. 北京 :电子工业出版社 ,2007. 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17传感器与执行器大全 :传感器变送器执行器 2009/2010(年卷 )M. 中国电子学会敏感技术分会 ,北京电子商会传感器分会 ,北京：机械工业出版社， 2011. 18闫超勤智能移动机械臂的控制研究 D,硕士学位论文 ,西安电子科技大学， 2005 19张红娟 D,硕士学位论文 ,上海大学 ,2005. 20滕鹏 D江苏大学 ,2006. 是否可以进入设计（论文）研究： 同意进入论文研究阶段 指导教师签名： 年 月 日 是否可以进入设计（论文）研究： 同意进入论文研究 教研室 (系、研究所 )主任签名： 年 月 日 毕业设计（论文）任务 书 第 1 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文）题目： 小型轮移组合臂机器人设计 -（ 7） 轴式组合机械臂的机械结构设计与仿真 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料） 组合式机械臂是由若干直线机械臂（或称一维机械臂）以不同夹角组合而成，可实现机械臂的直线伸缩，或在 面移动，或在 间定位等功能，以满足不同场合下的需要。一种可参考的直线机械臂结构图如图 1示，它的一种 合效果如图 1示。 具体要求： （ 1）按照原理及所给示意图要求，设计相关的机械装置。对涉及到的步进电机、限位开关、 压力传感器 等辅助部件要留有合理的安装空间； （ 2）机械臂的运动速度最高速度不 小大于 30cm/s, 机械臂的最大末端载荷不大于 5械臂的长度不超过 60此作为机械装置的尺寸和材质的设计依据； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 3）给出相关参数之间的计算公式 ； （ 4）完成机械臂的机械原理设计，通过相关软件进行仿真验证； （ 5）完成相关机械图纸的绘制，加工图与组装图及其流程步骤说明。 毕业设计（论文）主要内容： （ 1）查阅相关文献资料，了解目前轮式移动机器人及机械臂的研究现状与动态。给出可满足设计要求的方案（两种以上）比较，论证每个方案的可行性、实用性和有效性，确定一个最佳方案； （ 2）绘制机械臂的机械 结构图，说明各部分的功能、工作原理和特点； （ 3）根据要求，建立机械臂的力学结构模型，分析结构在静态和动态时的受力情况。给出相关参数之间的计算公式 ； （ 4）对机械臂的工作原理与参数设计进行相关的计算机仿真，验证其合理性； （ 5）绘制相关的机械图纸。包括零部件的加工图和组装图。给出组装调试的流程步骤及安全注意事项等相关说明。 学生应提交的设计文件（论文）： （ 1）总体 机械臂的机械结构图； （ 2）各机械部件图及其加工制作图； （ 3） 各部件的的安装调试及安全注意事项等相关说明； （ 4）毕业设计学位论文； （ 5）结 合本课题查阅并翻译 5000 8000 个印刷符号的英文资料。 注： 该设计为 小型轮移组合臂机器人设计 中的子项之一，须考虑项目整体的协作配合。在设计过程中，需相互沟通，充分了解和获取其他成员的参数信息、设计思路和目标，作为本设计的参考依据，同时为其他成员提供所需的信息帮组。 第 2 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主要参考文献（资料）： 1常见的几类工业机器人 J. 军民两用技术与产品 , 1. 2 中 国 工 业 机 器 人 : 在 机 遇 与 挑 战 中 成 长 J. 军 民 两 用 技 术 与 产品 ,2 3顾硕 . 智能化是工业机器人的发展方向 J824徐扬生 , 阎镜予 . 机器人技术的新进展 J012年 201225孙亭 ,李成刚 ,吴洪涛 . 通用工业机器人模型及其简易控制系统设计 J. 中国制造业信 息化 636胡峰 ,骆德渊 ,雷霆 ,柯辉 . 基于 三自由度并联机器人控制系 统仿真 J 2012 年 : 2217沈阳 J2010,23(9):958赵红顺 气动搬运机器人控制系统设计 J 2011(4):369肖南峰 ,工业