高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè)計(jì)題目 高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡
機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
院 (系) 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
起迄日期 年 月 日 ~ 年 月 日
設(shè)計(jì)地點(diǎn)
指導(dǎo)教師 職稱 教授
職稱
日期: 2014年4月 15日
論文題目
高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
論
文
類
型
基礎(chǔ)理論
選
題
來
源
指導(dǎo)教師科研項(xiàng)目
國家項(xiàng)目
應(yīng)用研究
部省(市)項(xiàng)目
開發(fā)研究
學(xué)校項(xiàng)目
生產(chǎn)單位
自 擬
1 課題來源
本課題為基于高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題,是實(shí)際應(yīng)用型課題。
2 課題研究的目的和意義
2.1課題研究的主要目的
高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是屬于交通系統(tǒng)的節(jié)省人力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的范疇,通過運(yùn)用機(jī)械和控制技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡。
2.2 課題研究的主要意義
目前大部分高速公路采用的是人工發(fā)卡的模式,每個(gè)車道24小時(shí)開通的話需要4名收費(fèi)員輪班工作,人員成本較高,效率低下。因此通過本設(shè)計(jì),很多公路業(yè)主寄希望于自助發(fā)卡方式解決人員問題。
3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
3.1 國內(nèi)高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
在一些地方已經(jīng)推廣普及一種無人值守的自助發(fā)卡機(jī)。發(fā)卡機(jī)由在司機(jī)按鍵后,發(fā)出一張IC卡。司機(jī)自行取卡后通行。該方式有效改善了人員緊缺或成本較高的問題,成為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變的一個(gè)方向。但是經(jīng)過近幾年的發(fā)展,人們也發(fā)現(xiàn)這種設(shè)備屬于被動(dòng)式出卡,無法完全模擬原來人工主動(dòng)遞出IC卡的動(dòng)作。其缺點(diǎn)在于一方面不便于司機(jī)順利取卡,影響通行速度。另外,由于要兼顧高低不同的車輛順利取卡,發(fā)卡機(jī)不得不設(shè)置多套發(fā)卡裝置,導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本很高。
3.2 國外高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
目前,在國內(nèi)外高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn),其研究的現(xiàn)狀如下:A.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。
B.控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
C.傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)成為智能化機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。
總的來說,大體是兩個(gè)方向:其一是智能化,多傳感器、多控制器,先進(jìn)的控制算法,復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng);其二是與高速路實(shí)際情況相聯(lián)系,滿足相對(duì)具體的任務(wù),主要采用性價(jià)比高的模塊,在滿足工作要求的基礎(chǔ)上,追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡潔、可靠,大量采用控制器,市場化、模塊化的元件。
4 課題研究的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)成果的應(yīng)用價(jià)值
4.1 課題研究的主要內(nèi)容
1. 分析當(dāng)前高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的具體模式及各自優(yōu)缺點(diǎn);
2. 查閱文獻(xiàn)了解多軸機(jī)械手在相近行業(yè)的的應(yīng)用現(xiàn)狀,并分析機(jī)械手在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。
3. 提出將機(jī)械手用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中發(fā)卡環(huán)節(jié)的總體思路和方案,畫出總體構(gòu)思圖。
4. 設(shè)計(jì)發(fā)卡用兩軸機(jī)械手,并能夠?qū)崿F(xiàn)折疊、取卡、伸出及上下延伸等動(dòng)作;
5.完成設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析。
4.2 設(shè)計(jì)成果的應(yīng)用價(jià)值
本課題將設(shè)計(jì)一種新型發(fā)卡機(jī)械手,模擬人工發(fā)卡過程。該機(jī)械手從桌面拿取IC卡后,從收費(fèi)亭窗戶遞出給司機(jī),完成發(fā)卡過程。這種機(jī)械手應(yīng)有一定的柔性和適應(yīng)性,可以適應(yīng)高低不同的車輛,均能夠理想的傳遞IC卡。同時(shí)應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,體積小巧,成本較低的特性。
本課題擬采用兩軸機(jī)械手的形式實(shí)現(xiàn),其功能上能夠?qū)崿F(xiàn)折疊、取卡、伸出以及上下延伸等動(dòng)作,更好滿足各種車輛取卡需要。
5 研究的方法與路線
5.1 研究的方法
(1)文獻(xiàn)研究法,系統(tǒng)地查閱指定的物流搬運(yùn)技術(shù)方面相關(guān)的文獻(xiàn),做出相應(yīng)的學(xué)習(xí)心得,得出一般性結(jié)論并發(fā)現(xiàn)問題,尋找新思路;
(2)統(tǒng)計(jì)分析研究法,學(xué)習(xí)兩軸自動(dòng)發(fā)卡和機(jī)電一體化技術(shù)方面的有關(guān)課程知識(shí),通過處理、分析、研究,找出研究對(duì)象的特征;
(3)實(shí)驗(yàn)法研究,通過三維模擬研究來證明;
(4)行動(dòng)研究法,理論與實(shí)踐相結(jié)合,從實(shí)踐中獲得成功。
5.2 研究的路線
隨著無人值守發(fā)卡機(jī)以下簡稱發(fā)卡機(jī)在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中運(yùn)用的逐漸增多,對(duì)發(fā)卡機(jī)功能的完善成為當(dāng)前最迫切需要解決的問題,本文介紹的帶廢卡回收功能的發(fā)卡機(jī)構(gòu)就是針對(duì)用戶的需要來設(shè)計(jì)的。由于目前全國的高速公路應(yīng)用無人守發(fā)卡機(jī)的業(yè)主寥若晨星且都是短區(qū)間內(nèi)使用并未全線鋪開,在線使用的無人值守發(fā)卡機(jī)也只是試用產(chǎn)品功能上不能完全滿足收費(fèi)系統(tǒng)的需要帶廢卡回收功能的發(fā)卡機(jī)構(gòu)就是解決用戶在發(fā)卡機(jī)試用中出現(xiàn)廢卡無法處理, 只能人工干預(yù)取出廢卡這一問題的具體方案。高速公路收費(fèi)系統(tǒng)在入口為上路司機(jī)發(fā)放記錄有入口信息的IC卡,出口交回并讀取信息后,系統(tǒng)根據(jù)出入口信息計(jì)算費(fèi)額后收取通行費(fèi)。目前大部分高速公路采用的是人工發(fā)卡的模式,每個(gè)車道24小時(shí)開通的話需要4名收費(fèi)員輪班工作,人員成本較高,效率低下。因此很多公路業(yè)主寄希望于自助發(fā)卡方式解決人員問題。
在一些地方已經(jīng)推廣普及一種無人值守的自助發(fā)卡機(jī)。發(fā)卡機(jī)由在司機(jī)按鍵后,發(fā)出一張IC卡。司機(jī)自行取卡后通行。該方式有效改善了人員緊缺或成本較高的問題,成為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變的一個(gè)方向。但是經(jīng)過近幾年的發(fā)展,人們也發(fā)現(xiàn)這種設(shè)備屬于被動(dòng)式出卡,無法完全模擬原來人工主動(dòng)遞出IC卡的動(dòng)作。其缺點(diǎn)在于一方面不便于司機(jī)順利取卡,影響通行速度。另外,由于要兼顧高低不同的車輛順利取卡,發(fā)卡機(jī)不得不設(shè)置多套發(fā)卡裝置,導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本很高。
本課題擬采用兩軸機(jī)械手的形式實(shí)現(xiàn),其功能上能夠?qū)崿F(xiàn)折疊、取卡、伸出以及上下延伸等動(dòng)作,更好滿足各種車輛取卡需要。
4.畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排:(包括序號(hào)、起迄日期、工作內(nèi)容):
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排如下:
第1周-第3周,收集參考資料,翻譯文獻(xiàn),制定方案,提交開題報(bào)告;
第4周-第13周,應(yīng)用相關(guān)軟件對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制設(shè)計(jì)圖;
第14周-第16周,整理畢業(yè)設(shè)計(jì)記錄,編寫設(shè)計(jì)說明書;
第17周-第18周,準(zhǔn)備PPT,答辯。
指導(dǎo)教師簽字: 教研室/系 主任簽字:
年 月 日
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高速公路兩軸自動(dòng)發(fā)卡機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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