四自由度多用途氣動機器人結構設計及控制實現-自動取料機械手含10張CAD圖帶開題

四自由度多用途氣動機器人結構設計及控制實現-自動取料機械手含10張CAD圖帶開題,自由度,多用途,氣動,機器人,結構設計,控制,節(jié)制,實現,自動,機械手,10,cad,開題 開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 在現代生活中，由于科技的快速發(fā)展和物質生產的大量需求，取料機械手的出現大大的提高了生產效率和減少了生產成本，并且成為了機械工程中的重要一部分。但時至今日，在取料機械手的設計方面仍存在諸多的難點和問題。本文主要通過討論取料機械手的歷史背景、國內外發(fā)展現狀、現實應用、發(fā)展趨勢，詳細的說明了取料機械手在設計過程中存在的一些問題，并著力討論如何設計更高效的取料機械手。 關鍵詞 歷史背景 國內外發(fā)展現狀 現實應用 發(fā)展趨勢 1 機械手的背景 數百年前人們就夢想制造出一種能像人手一樣運動和動作的機構，從而使人們從繁瑣的機械勞動中解脫，早在兩千年前一些自動和簡單的木偶人就開始出現了，所以人們從古至今一直致力于研發(fā)這種機構。隨著現代化工業(yè)發(fā)展的崛起和迅速發(fā)展，人們對機械化生產的要求越來越高，于是便衍生出了一系列的取料機械手。 用作再現人們手部動作的機械裝置稱為機械手。機械手是模仿人們手部和手臂部的部分動作，按先前給定的程序、軌跡和要求來實現自動抓取、搬運等操作的自動機械裝置[1]。工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，并且經過一定階段的發(fā)展已成為現代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手涉及到機械學、力學、電器液壓技術學、自動控制技術學、傳感器技術學等多方面領域的綜合知識。目前，液壓元件產品約有1000個品種，近10000個規(guī)格。我國對液壓工業(yè)的發(fā)展重視與國外企業(yè)進行有效的經濟技術合作，近年來持續(xù)引進了許多液壓元件和液壓系統(tǒng)為基礎的制造技術，對提高產品水平和生產能力起到了舉足輕重的作用[2]。 2 機械手國內外的發(fā)展 工業(yè)機械手于第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來，開始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械手研究。1958年美國聯合控制公司研制出第一臺機械手；1962年，美國聯合控制公司在上述方案的基礎上，又試制成一臺數控示教再現型機械手。目前，國際內機械手的制造公司主要分為歐系和日系。日系主要品牌有不二越、川崎、安川、松下、FANLUC、OTC、等公司產品。歐系品牌主要有德國的KUKA、CLOOS，意大利的DALMEC，奧地利的GM和瑞典的ABB等公司產品[3~6]。 我國的工業(yè)機械手應用起步于20世紀70年代初期，其發(fā)展經過30多年，大致經歷了三個階段：70年代萌芽期，80年代開發(fā)期，90年代應用化期。國外機械手企業(yè)占據著我國大部分工業(yè)機械手市場份額，面臨著如此強大的競爭對手，國內機械手企業(yè)面臨著巨大的競爭壓力[7,8]。如今，我國正在從制造大國向制造強國轉型發(fā)展，國內制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也帶來諸多機遇。目前，提高國內自動化工業(yè)生產的任務迫在眉睫，我國，務必會加大對機器人、機械手工業(yè)化發(fā)展與應用的政策支持與資金投入，將會給機械手產業(yè)的發(fā)展注入新的動力[9]。 3 機械手的應用 目前，取料機械手主要用于流水線傳送、裝配、取料、焊接、鑄造、熱處理等方面，無論數量、品種和性能等各方面都能基本滿足工業(yè)生產發(fā)展的需求。在國內主要是發(fā)展各方面所能應用的機械手，逐步擴大應用范圍，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件從而解放繁瑣重復的勞動力，在應用專用取料機械手的同時，還必須相應地去發(fā)展通用取料機械手，比如，機械手各運動構件，如升降、伸縮、橫移、擺動、俯仰等機構，以及用于不同類型的夾緊機構等設計成典型的通用機構，從而根據不同的作業(yè)要求，以便選用不同的典型部件，則可組成不同用途的機械手，這樣一來即便于設計制造，又便于改換工作環(huán)境，擴大了機械手的應用的范圍[10~12]。與此同時要提高機械手的運行速度，減少沖擊，更加準確的定位，和提高其精度才能更好地讓機械手在工業(yè)化生產中發(fā)揮至關重要作用。 機械手主要由控制系統(tǒng)、驅動機構和執(zhí)行機構構成。執(zhí)行機構包括軀干部分、手臂部分、關節(jié)部分和手指部分。手部裝在手臂前端，可以轉動、開閉手指。機械手手部的構造系統(tǒng)模仿人的手指，分為自由關節(jié)、固定關節(jié)和無關節(jié)和三種。手指的數量又可以分為二指、三指、四指等，但因為生產和技術需求其中以二指用得最多，可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應操作的需要[13]?？傊瑱C械手的運動離不開直線移動和轉動二種，因此它采用的執(zhí)行機構主要是電液脈沖馬達、伺服液壓馬達、交流伺服電動機、直流伺服電動機、步進電動機、直線液壓缸、擺動液壓缸等；軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構的機架[14]。 4 機械手的發(fā)展趨勢 隨著機械手發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，機械手已在眾多領域得到利用，從傳統(tǒng)的汽車制造領域向非制造領域延伸，如建筑業(yè)、國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務領域等。目前在一些機種方面，如弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、噴涂機械手、特種機械手等都基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅動系統(tǒng)的配置和設計問題，軟件的設計和程序的編制等關鍵技術，同時還掌握了弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信、自動化噴漆線、協調控制技術；在基礎元件方面，機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置和諧波減速器等也有了突破。從技術層面來說，我國已經具備了自主獨立發(fā)展機械手技術的基礎并且在未來幾年，隨著激光技術、傳感技術、工程網絡技術等的快速發(fā)展，這些技術將會被廣泛用在機械手工作領域，使機械手的應用更為高效、高質[15]。 5 總結 綜上所述，可以看出，機械手的發(fā)展前景非常廣闊，但其發(fā)展需要我們進一步的努力研究來推動，從而實現提高現代化生產的生產效率、簡化人工操作、降低運營成本、提高經濟效益，使廣大勞動人民從繁瑣的機械勞動中解脫，從而給我國制造業(yè)帶來質的飛躍。 參考文獻 [1] 張桂香.機電類專業(yè)畢業(yè)設計指南[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005. [2] 張利平. 液壓控制系統(tǒng)及設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006. [3] 郭洪紅. 工業(yè)機械人技術[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2006. [4] 張振軍. 石材模壓成型機的設計[J]. 機床與液壓，2001(5)：126～129. [5] 張振軍. MH-15X3型集成材液壓系統(tǒng)的改進設計[J].液壓與氣動，2001(5)：6～9. [6] 陳紹華. 機械設備電器控制[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2000. [7] 張利平. 液壓站設計與使用[M]. 北京：海洋出版社，2004. [8] 濮良貴，紀名剛. 機械設計(第七版)[M]. 北京：高等教育出版社，2001. [9] 張曉旭. AutoCAD2007液壓氣壓設計實例教程[M]. 北京：清華大學出版社；北京 交通大學出版社，2007. [10] 王伯平. 互換性與測量技術基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004. [11] 王積偉. 液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社2011. [12] 康立新，馬建華. 工業(yè)機械手的設計[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2009，8（2）：218. [13] 萬繼祥. 模塊化四自由度機械手仿真與控制[D]. 淄博：山東理工大學，2008. [14] 王佳. 熱壓成型機械手的設計研究[D]. 西安：西安工業(yè)大學，2008. [15] 楊爾莊. 二十一世紀液壓技術現狀及發(fā)展趨勢[J]. 液壓與氣動，2001，9（2）：1～3. 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 研究或解決的問題 本課題需要解決如何設計合理的機械結構來使機械手完成取料的一系列動作，需要研究機械手的運動參數和制造機械手的材料的選擇來盡可能達到設計目的，如何設計機械手的運動原理圖和零件裝配，設計出可以很好滿足運動規(guī)律的機構，使設計出來的機械手能夠達到重量輕、體積小、工作安全可靠和操作方便等要求。 2 采用的研究手段 首先，對機械手做深入了解，清楚其機械結構與驅動裝置，根據以前所學習、了解到的知識對機械手的機構運動分析等進行深入理解。 其次，利用身邊的資源進行文獻資料的查閱，通過各校的圖書館查閱和網上查閱相結合來完成機械手的運動規(guī)律和機構受力分析的設計，根據所查資料來完成機械手的機構擬定以及相關計算。 最后，通過指導教師指導，刻苦努力學習領會相關知識來進一步完善各項設計，最終達到所需要求。 開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 該生通過查閱與本課題相關的參考文獻，經過一定的分析研究，從普通取料機械手的選型開始一步步引出課題，對國內外的先進技術進行了一定的總結，撰寫的本文獻綜述能夠反映“取料機械手的設計”的課題背景以及相關知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達到了撰寫文獻綜述要求和目的，為畢業(yè)設計后期分析打下了基礎。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 本課題主要設計取料機械手進行運動方針，要求學生能夠靈活運用機械設計與機械制造技術基礎的專業(yè)課程知識。本課題需要系統(tǒng)地設計一個大型機械，對于一位在校的大學生而言，沒有系統(tǒng)的設計經驗，是具有一定的難度的。整個設計工作量較大，但是，在自身的努力和老師的指導下，應該可以完成畢業(yè)設計的任務要求。學生若能夠深入地系統(tǒng)地完成該裝置的設計，會為學生進入企業(yè)進行相關設計工作打下基礎。 指導教師： 2019年3月25日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 2019年 3月25日