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内容简介：

毕业设计（论文）开题报告题 目多自由度工业机械手臂的机械结构设计作者姓名学号所学专业机械设计制造及其自动化1、 研究的意义，同类研究工作国内外现状、存在问题（列出主要参考文献）(1)同类研究工作国内外现状：美国是机器人机械手的诞生地，早在1961年，美国的ConsolidedControlCorp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。经过40多年的发展，美国的机器人机械手技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。 日本在1967年从美国引进第一台机器人，1976年以后，随着微电子的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎，使其日本工业机器人得到快速发展，现在无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一，素有“机器人王国”之称。德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，在德国规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。目前，德国工业机器人的总数占世界第二位，仅次于日本。 法国政府一直比较重视机器人技术，通过大力支持一系列研究计划，建立了一个完整的科学技术体系，使法国机器人的发展比较顺利。在政府组织的项目中，特别注重机器人基础技术方面的研究，把重点放在开展机器人的应用研究上。而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界得以迅速发展和普及，从而使法国在国际工业机器人界拥有不可或缺的一席之地。 英国纪70年代末开始，推行并实施了一系措施列支持机器人发展的政策，使英国工业机器人起步比当今的机器人大国日本还要早，并曾经取得了早期的辉煌。然而，这时候政府对工业机器人实行了限制发展的错误。这个错误导致英国的机器人工业一蹶不振，在西欧几乎处于末位。近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬兰、丹麦等国家由于自身国内机器人市场的大量需求，发展速度非常迅速。目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奥地利的工GM公司。2国内工业机器人的发展 我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。随着20世纪70年代世界科技快速发展，工业机器人的应用在世界掀起了一个高潮，在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高技术浪潮的冲击下，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持，“七五”期间，国家投入资金，对工定机器人及零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷漆，点焊，弧焊和搬运机器人。，国家高技术研究发展计划开始实施，经过几年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特种机器人。 从2O世纪9O年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进了一大步，先后研制了点焊，弧焊，装配，喷漆，切割，搬运，码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批工业机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。但是与发达国家相比，我国工业机器人还有很大差距。 (2)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，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。所以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。进行机械手的研究设计是非常有意义的。 (3)研究特点以及存在问题： 目前，国内外各种机械手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： 机械结构向模块化、可重构化发展。 工业机械手控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。 机械手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，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展。 关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，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。 焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、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。存在问题： 价格昂贵实时性不理想设备笨重，大都停留于实验阶段等参考文献：1郭洪红工业机器人运用技术M.北京科学出版社，2010.2忍平机械系统动力学M.机械工业出版社,2005.3李建勇.机电一体化技术.科学出版社,2004.4美SaeedB.Niku.机器人学导论分析、系统及应用M.电子工业出版设,2004.5濮良贵，纪明钢.机械设计M.高等教育出版社，2005.6纪名刚，机械设计（第七版）M.高等教育出版社，2005.7机械手设计.制造技术与机床M.2004.8李超，气动通用上下料机械手的研究与开发M.陕西科技大学，20039蔡自兴,机器人原理及其应用M.中南工业大学出版社198810龚振邦，汪勤，陈振华,等 机器人机械设计M.电子工业出版社19952、 研究目标、内容和拟解决的关键问题（根据任务要求进一步具体化）(1)完成机床上下料机械手机构设计方案比较，选择及确定。分为三个部分：机械手爪部的方 案设计，机械手腰部的方案设计，机械手臂部的方案设计。(2)完成机床上下料机械手机构设计，计算及仿真。分为三个部分：三维建模机械手爪，机械手腰部，机械手臂部，并进行校核计算。(3)完成传动件，连杆，支架，机械手等重要零件设计，计算及校对。(4)完成机床上下料机械手装配图（零号图）及非标准零件图若干张。(5)完成机床上下料机械手结构设计及仿真设计说明书一份。解决的关键问题：(1)机械手大部分是非标准零件，零件需要自己设计计算，校核；工作比较繁琐。(2)需要进行3d建模，做爆炸图，半剖图，装配图。需要对三维建模软件比较熟悉。(3)需要设计两种机械手爪。3、 特色与创新之处(1)采用模块化设计，机械手爪部分可更换以适应不同的机床环境，柔性化程度更高。(2)机构形式简单，加持力大。(3)模块化设计，各部分工作独立，维修较为方便。4、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线本设计采用模块化设计原则，将机器手分为爪部，臂部，腰部（底座）分别设计。(1)爪部设计：利用气缸驱动，带动爪部机构实现爪部的抓取动作。爪部使用气动的优点：1安装设计方便，哪里需要那里装，不考虑配合、公差等。可以把机件紧凑化。2与机械相比，气缸可以很轻松的实现直线、摆动、加持、吸附等动作。3气缸的速度、力量很容易调节。4与液压相比。气缸干净、速度快、体积小，对于抓取部分干净是很有必要的。(2)臂部设计：采用液压驱动，实现上下及其前后自由度的实现。臂部使用液压驱动的优点：1传动功率大，低速、平稳；2有过载保护能力；3传动布置灵活。(3)腰部设计：利用伺服电机驱动，实现机械手的旋转自由度。腰部采用伺服电机的优点：精度高、定位准确、启动快。技术路线：采用solidworks三维建模软件建模机械手的爪部，臂部，腰部。最后进行装配及仿真；最后导出cad图纸。5、 拟使用的主要设计、分析软件及仪器设备主要采用solidworks软件完成三维建模,CAD软件。6、参考文献1李超，气动通用上下料机械手的研究与开发J.陕西科技大学，20032陆祥生，杨绣莲.机械手M.中国铁道出版社,1985.13张建民.工业机械人M.北京：北京理工大学出版社,19924史国生.PLC在机械手步进控制中的应用J.中国工控信息网,2005.15李允文.工业机械手设计M.机械工业出版社,1996.46蔡自兴.机械人学的发展趋势和发展战略J.机械人技术,2001，47周洪.气动技术的新发展J.液压气动与密封,1999，48金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机械人发展的态势分析J.机械人技术与应用,20019王雄耀.近代气动机械人（机械手）的发展及应用J.液压气动与密封,1999，510李明.单臂回转机械手设计J.制造技术与机床，2004.11张军，封志辉.多工步搬运机械手的设计M.机械设计,2004.4：2112ColeThompsonAssociates.“DirectoryofIntelligentBuildings” J.1999.13EsterDysonAdesignforlivingintheDigitalAgeJRELEASE20：1997.14吴涛、李德杰，虚拟装配技术，彭城职业大学学报J. 2001，16（2）：99-102.15叶修梓、陈超祥，ProE基础教程：零件与装配体M.机械工业出版社，2007.16邓星钟，机电传动控制（第三版）M.华中科技大学出版社，2001.17裴仁清，机电一体化原理M.上海大学出版社，1998.18李庆芬，机电工程专业英语M.哈尔滨工程大学出版社，2004.19朱龙根，简明机械零件设计手册（第二版）M.机械工业出版社，2005.20秦曾煌，电工学电子技术（第五版）M.高等教育出版社，2004.21朱龙根，机械系统设计（第二版）M.机械工业出版社，2002.22纪名刚，机械设计（第七版）M.高等教育出版社，2005.23吴振彪.工业机器人M.武汉：华中科技大学出版社,2008.注：1、开