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湖南科技大學(xué) 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題 目
某機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)
作者姓名
朱梁蓉
學(xué)號(hào)
1103010316
所學(xué)專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻(xiàn)）
(1)同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀：美國是機(jī)器人機(jī)械手的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺(tái)實(shí)用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機(jī)器人機(jī)械手技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。?
日本在1967年從美國引進(jìn)第一臺(tái)機(jī)器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場(chǎng)需求急劇增加，日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一，素有“機(jī)器人王國”之稱。德國引進(jìn)機(jī)器人的時(shí)間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭(zhēng)所導(dǎo)致的勞動(dòng)力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會(huì)環(huán)境，卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定，對(duì)于一些危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替普通人的勞動(dòng)。這為機(jī)器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場(chǎng)，并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。?
法國政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù)，通過大力支持一系列研究計(jì)劃，建立了一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系，使法國機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項(xiàng)目中，特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，把重點(diǎn)放在開展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開展應(yīng)用和開發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機(jī)器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。?
英國紀(jì)70年代末開始，推行并實(shí)施了一系措施列支持機(jī)器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時(shí)候政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的錯(cuò)誤。這個(gè)錯(cuò)誤導(dǎo)致英國的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐幾乎處于末位。近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國家由于自身國內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奧地利的工GM公司。?2國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?
我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：70年代萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個(gè)高潮，在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對(duì)工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點(diǎn)焊，弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開始實(shí)施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人。?
從2O世紀(jì)9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制了點(diǎn)焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運(yùn)，碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。
(2)研究的意義：本機(jī)械手主要與加工中心等組合成最終生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化、無人化。目前我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上組合機(jī)床上下料仍由人共完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率，降低勞動(dòng)成本，并使生產(chǎn)線發(fā)展為柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn)，針對(duì)具體生產(chǎn)工藝，利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺(tái)上下料機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。所以機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。
(3)研究特點(diǎn)以及存在問題：
目前，國內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn)，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢(shì)如下：?
<1>機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。?
<2>工業(yè)機(jī)械手控制系統(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，結(jié)構(gòu)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，而且維修方便。?
<3>機(jī)械手中的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，還引進(jìn)了視覺、聽覺、接觸覺傳感器，使其向智能化方向發(fā)展。?
<4>關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)械手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)；柔性仿形噴涂機(jī)械手開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)。?
<5>焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。
存在問題：
<6>價(jià)格昂貴
<7>實(shí)時(shí)性不理想
<8>設(shè)備笨重，大都停留于實(shí)驗(yàn)階段等
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2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化）
(1)完成機(jī)床上下料機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比較，選擇及確定。
分為三個(gè)部分：機(jī)械手爪部的方 案設(shè)計(jì)，機(jī)械手腰部的方案設(shè)計(jì)，機(jī)械手臂部的方案設(shè)計(jì)。
(2)完成機(jī)床上下料機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算及仿真。
分為三個(gè)部分：三維建模機(jī)械手爪，機(jī)械手腰部，機(jī)械手臂部，并進(jìn)行校核計(jì)算。
(3)完成傳動(dòng)件，連桿，支架，機(jī)械手等重要零件設(shè)計(jì)，計(jì)算及校對(duì)。
(4)完成機(jī)床上下料機(jī)械手裝配圖（零號(hào)圖）及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖若干張。
(5)完成機(jī)床上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)說明書一份。
解決的關(guān)鍵問題：
(1)機(jī)械手大部分是非標(biāo)準(zhǔn)零件，零件需要自己設(shè)計(jì)計(jì)算，校核；工作比較繁瑣。
(2)需要進(jìn)行3d建模，做爆炸圖，半剖圖，裝配圖。需要對(duì)三維建模軟件比較熟悉。
(3)需要設(shè)計(jì)兩種機(jī)械手爪。
3、 特色與創(chuàng)新之處
(1)采用模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)械手爪部分可更換以適應(yīng)不同的機(jī)床環(huán)境，柔性化程度更高。
(2)機(jī)構(gòu)形式簡單，加持力大。
(3)模塊化設(shè)計(jì)，各部分工作獨(dú)立，維修較為方便。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)原則，將機(jī)器手分為爪部，臂部，腰部（底座）分別設(shè)計(jì)。
(1)爪部設(shè)計(jì)：利用氣缸驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)爪部機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)爪部的抓取動(dòng)作。
爪部使用氣動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：
1安裝設(shè)計(jì)方便，哪里需要那里裝，不考慮配合、公差等?？梢园褭C(jī)件緊湊化。
2與機(jī)械相比，氣缸可以很輕松的實(shí)現(xiàn)直線、擺動(dòng)、加持、吸附等動(dòng)作。
3氣缸的速度、力量很容易調(diào)節(jié)。
4與液壓相比。氣缸干凈、速度快、體積小，對(duì)于抓取部分干凈是很有必要的。
(2)臂部設(shè)計(jì)：采用液壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上下及其前后自由度的實(shí)現(xiàn)。
臂部使用液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：
1傳動(dòng)功率大，低速、平穩(wěn)；
2有過載保護(hù)能力；
3傳動(dòng)布置靈活。
(3)腰部設(shè)計(jì)：利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)自由度。
腰部采用伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
精度高、定位準(zhǔn)確、啟動(dòng)快。
技術(shù)路線：采用solidworks三維建模軟件建模機(jī)械手的爪部，臂部，腰部。最后進(jìn)行裝配及仿真；最后導(dǎo)出cad圖紙。
5、 擬使用的主要設(shè)計(jì)、分析軟件及儀器設(shè)備
主要采用solidworks軟件完成三維建模,CAD軟件。
6、參考文獻(xiàn)
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注：1、開題報(bào)告是本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書的要求和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報(bào)告。
2、參考文獻(xiàn)按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號(hào)]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點(diǎn)，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點(diǎn)）年份、卷號(hào)（期號(hào)）：起止頁碼。
B：[序號(hào)]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時(shí)間、頁碼。
3、表中各項(xiàng)可加附頁。
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