多工位自动上下料机械手-开题报告

毕业设计（论文）学生开题报告课题名称 多工位自动上下料机械手课题来源 课题类型 指导教师 学生姓名 学 号 专业班级 （一）本课题的研究现状、发展趋势：机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复、枯燥的工作，减轻了人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。 本课题的现状和发展趋势1. 国内外相关研究现状 目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下： （1）机械结构和模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块重组方式构造机器人整机。 （2）工业机器人控制系统向基于 PC 机的开放性控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，且采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 （3）机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制，多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。 （4）关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计，柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发。 （5）焊接，搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究，以及离线示教编程和系统动态仿真。 总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化模块化的元件。 2. 机械手发展趋势随着自动化产业的发展，生产线上加工工件都成大批量进行，人工劳动强度已远不能够满足生产力的发展，由此，机械手的发展前景甚为可观，大致分为以下几个方向： （1）重复高精度 精度是指机器人机械手到达指定点的精确程度，他与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复高精度比精度更重要。随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。（2）模块化 模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。模块化机械手是同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。 （3）机电一体化 由“可编程序控制器-传感器-液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面。 随着科学与技术的发展，机械手的应用领域也不断扩大。目前。机械手不仅应用于传统制造业，如采矿，冶金，石油，化学。船舶等领域，同时也以开始扩大到核能，航空航天，医药，生化等高科技领域以及家庭清洁，医疗康复等服务领域中。如水下机器人，抛光机器人，打毛刺机器人，擦玻璃机器人，高压线作业机器人，以及各种军用机器人都是机械手应用的典型。机械手广泛应用与各行各业，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，其市场将繁荣兴旺。 （二）本课题的目的和意义：1.本课题研究的主要目的希望通过本设计完成一个自动上下料机械手的设计，能够比较好的体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力和专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和时间的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上组合机床上下料仍由人共完成，劳动强度大，生产效率低。为了提高生产加工的工作效率，降低劳动成本，并使生产线发展为柔性制造系统，适应现代自动化大生产，针对具体生产工艺，利用机器人技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。 2.本课题研究的意义 本机械手主要与加工中心等组合成最终生产线，实现加工过程的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、写在加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前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，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 （三）拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证 1.拟采取的研究方法有 (1) 调查法 通过查找图书馆资料以及网上查询。 (2) 计算法 通过计算自由度以及各强度计算，确定机械手各部分。 (3) 模拟法 利用三微软年模拟机械手运动状态，以验证设计是否合理。实现的可行性论证在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。据生产中的统计，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的 5%，由此可见零件的装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的，常用来取料送料，具有很大的市场前景。 2.设计方法： （1）由老师指导，指明设计的大体方向和内容；（2）到企业实习调研，进一步确定设计方案； （3）借阅图书馆的有关方面的书籍； （4）查阅网上的相关资料，以借鉴学习。 3.实现的可行性论证： 本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足，贴近设计，利用率高。关键是拥有指导老师的督促，指导及帮助，实现本方案的可行性高（四）预期结果 总的任务 1.完成机械手的整体装配图 2.完成液压系统原理图3.完成电气控制原理图4.绘制简单的电器柜布线图5.完成相关英文翻译一篇6.撰写设计说明书，要求字迹工整 查阅的主要参考文献：1 唐增宝 常建娥.机械设计课程设计（第四版）华中科技大学额出版社2 陆祥生,杨秀莲.机械手理论及应用M.北京:中国铁道出版社,1985. 3 吴振彪.工业机器人M.武汉:华中科技大学出版社,2004.4 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用.20015 左健民.液压与气压传动（第四版）6 天津大学