开题报告-取料机械手结构设计-四自由度多用途气动机器人.doc
取料机械手结构设计-四自由度多用途气动机器人含proe三维及10张CAD图带开题
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机械手
结构设计
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三维
10
CAD
开题
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开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 在现代生活中，由于科技的快速发展和物质生产的大量需求，取料机械手的出现大大的提高了生产效率和减少了生产成本，并且成为了机械工程中的重要一部分。但时至今日，在取料机械手的设计方面仍存在诸多的难点和问题。本文主要通过讨论取料机械手的历史背景、国内外发展现状、现实应用、发展趋势，详细的说明了取料机械手在设计过程中存在的一些问题，并着力讨论如何设计更高效的取料机械手。关键词 历史背景 国内外发展现状 现实应用 发展趋势 1 机械手的背景数百年前人们就梦想制造出一种能像人手一样运动和动作的机构，从而使人们从繁琐的机械劳动中解脱，早在两千年前一些自动和简单的木偶人就开始出现了，所以人们从古至今一直致力于研发这种机构。随着现代化工业发展的崛起和迅速发展，人们对机械化生产的要求越来越高，于是便衍生出了一系列的取料机械手。用作再现人们手部动作的机械装置称为机械手。机械手是模仿人们手部和手臂部的部分动作，按先前给定的程序、轨迹和要求来实现自动抓取、搬运等操作的自动机械装置1。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并且经过一定阶段的发展已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手涉及到机械学、力学、电器液压技术学、自动控制技术学、传感器技术学等多方面领域的综合知识。目前，液压元件产品约有1000个品种，近10000个规格。我国对液压工业的发展重视与国外企业进行有效的经济技术合作，近年来持续引进了许多液压元件和液压系统为基础的制造技术，对提高产品水平和生产能力起到了举足轻重的作用2。2 机械手国内外的发展工业机械手于第二次世界大战期间发展起来，开始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械手研究。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手；1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。目前，国际内机械手的制造公司主要分为欧系和日系。日系主要品牌有不二越、川崎、安川、松下、FANLUC、OTC、等公司产品。欧系品牌主要有德国的KUKA、CLOOS，意大利的DALMEC，奥地利的GM和瑞典的ABB等公司产品36。我国的工业机械手应用起步于20世纪70年代初期，其发展经过30多年，大致经历了三个阶段：70年代萌芽期，80年代开发期，90年代应用化期。国外机械手企业占据着我国大部分工业机械手市场份额，面临着如此强大的竞争对手，国内机械手企业面临着巨大的竞争压力7,8。如今，我国正在从制造大国向制造强国转型发展，国内制造业面临巨大挑战，同时也带来诸多机遇。目前，提高国内自动化工业生产的任务迫在眉睫，我国，务必会加大对机器人、机械手工业化发展与应用的政策支持与资金投入，将会给机械手产业的发展注入新的动力9。3 机械手的应用目前，取料机械手主要用于流水线传送、装配、取料、焊接、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能等各方面都能基本满足工业生产发展的需求。在国内主要是发展各方面所能应用的机械手，逐步扩大应用范围，以减轻劳动强度，改善作业条件从而解放繁琐重复的劳动力，在应用专用取料机械手的同时，还必须相应地去发展通用取料机械手，比如，机械手各运动构件，如升降、伸缩、横移、摆动、俯仰等机构，以及用于不同类型的夹紧机构等设计成典型的通用机构，从而根据不同的作业要求，以便选用不同的典型部件，则可组成不同用途的机械手，这样一来即便于设计制造，又便于改换工作环境，扩大了机械手的应用的范围1012。与此同时要提高机械手的运行速度，减少冲击，更加准确的定位，和提高其精度才能更好地让机械手在工业化生产中发挥至关重要作用。机械手主要由控制系统、驱动机构和执行机构构成。执行机构包括躯干部分、手臂部分、关节部分和手指部分。手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指。机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为自由关节、固定关节和无关节和三种。手指的数量又可以分为二指、三指、四指等，但因为生产和技术需求其中以二指用得最多，可根据夾持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要13。总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机、步进电动机、直线液压缸、摆动液压缸等；躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的机架14。4 机械手的发展趋势随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到利用，从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸，如建筑业、国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务领域等。目前在一些机种方面，如弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、喷涂机械手、特种机械手等都基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的配置和设计问题，软件的设计和程序的编制等关键技术，同时还掌握了弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信、自动化喷漆线、协调控制技术；在基础元件方面，机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置和谐波减速器等也有了突破。从技术层面来说，我国已经具备了自主独立发展机械手技术的基础并且在未来几年，随着激光技术、传感技术、工程网络技术等的快速发展，这些技术将会被广泛用在机械手工作领域，使机械手的应用更为高效、高质15。5 总结综上所述，可以看出，机械手的发展前景非常广阔，但其发展需要我们进一步的努力研究来推动，从而实现提高现代化生产的生产效率、简化人工操作、降低运营成本、提高经济效益，使广大劳动人民从繁琐的机械劳动中解脱，从而给我国制造业带来质的飞跃。参考文献1 张桂香.机电类专业毕业设计指南M. 北京：机械工业出版社，2005.2 张利平. 液压控制系统及设计M. 北京：化学工业出版社，2006.3 郭洪红. 工业机械人技术M. 西安：西安电子科技大学出版社，2006.4 张振军. 石材模压成型机的设计J. 机床与液压，2001(5)：126129.5 张振军. MH-15X3型集成材液压系统的改进设计J.液压与气动，2001(5)：69.6 陈绍华. 机械设备电器控制M. 广州：华南理工大学出版社，2000.7 张利平. 液压站设计与使用M. 北京：海洋出版社，2004.8 濮良贵，纪名刚. 机械设计(第七版)M. 北京：高等教育出版社，2001.9 张晓旭. AutoCAD2007液压气压设计实例教程M. 北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2007.10 王伯平. 互换性与测量技术基础M. 北京：机械工业出版社，2004.11 王积伟. 液压与气压传动M. 北京：机械工业出版社2011.12 康立新，马建华. 工业机械手的设计J. 中小企业管理与科技，2009，8（2）：218.13 万继祥. 模块化四自由度机械手仿真与控制D. 淄博：山东理工大学，2008.14 王佳. 热压成型机械手的设计研究D. 西安：西安工业大学，2008.15 杨尔庄. 二十一世纪液压技术现状及发展趋势J. 液压与气动，2001，9（2）：13.开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 研究或解决的问题本课题需要解决如何设计合理的机械结构来使机械手完成取料的一系列动作，需要研究机械手的运动参数和制造机械手的材料的选择来尽可能达到设计目的，如何设计机械手的运动原理图和零件装配，设计出可以很好满足运动规律的机构，使设计出来的机械手能够达到重量轻、体积小、工作安全可靠和操作方便等要求。2 采用的研究手段首先，对机械手做深入了解，清楚其机械结构与驱动装置，根据以前所学习、了解到的知识对机械手的机构运动分析等进行深入理解。其次，利用身边的资源进行文献资料的查阅，通过各校的图书馆查阅和网上查阅相结合来完成机械手的运动规律和机构受力分析的设计，根据所查资料来完成机械手的机构拟定以及相关计算。最后，通过指导教师指导，刻苦努力学习领会相关知识来进一步完善各项设计，最终达到所需要求。开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生通过查阅与本课题相关的参考文献，经过一定的分析研究，从普通取料机械手的选型开始一步步引出课题，对国内外的先进技术进行了一定的总结，撰写的本文献综述能够反映“取料机械手的设计”的课题背景以及相关知识，论文撰写较通顺，符合规范，达到了撰写文献综述要求和目的，为毕业设计后期分析打下了基础。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题主要设计取料机械手进行运动方针，要求学生能够灵活运用机械设计与机械制造技术
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