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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報告
論 文 題 目: 自動裝卸AGV 設(shè)計(jì)學(xué) 院 : 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院專 業(yè) 、 班 級: 學(xué) 生 姓 名: 指導(dǎo)教師(職稱):
年 1 月 5 日 填
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié),又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化,特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文(設(shè)計(jì))題目及研究領(lǐng)域;
2. 論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價值;
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題;
2. 擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路);
3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果。三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));
2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料,并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合,形成文獻(xiàn)綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通順, 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作開始后的前四周內(nèi)完成;
2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過;
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生,須重做或補(bǔ)做合格后,方能繼續(xù)論文(設(shè)計(jì))工作,否則不允許參加答辯;
4. 開題報告通過后,原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師;
5. 開題報告的內(nèi)容,要求打印并裝訂成冊(部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上,但封面需按統(tǒng)一格式打?。?
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一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域
工業(yè)機(jī)器人
2、論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價值
目前在國內(nèi)AGV 的應(yīng)用逐漸開始推廣。從應(yīng)用的行業(yè)分析,分布面非常廣闊, 有汽車工業(yè)、飛機(jī)制造業(yè).家用電器行業(yè)、煙草行業(yè)、機(jī)械加工、倉庫、郵電部門等。這說明 AGV 在我國有一個潛在的廣闊市場。隨著社會科技的發(fā)展和市場需求水平的提高,AGV 技術(shù)也有其自身的主要發(fā)展方向。
(1) AGV 的市場正向自動化程度高的高檔市場發(fā)展,本設(shè)計(jì)采用的機(jī)械手抓取功能提高了小車的自動化程度并與市場導(dǎo)向相適應(yīng),更能滿足市場的需求。
(2) AGV 正向多導(dǎo)向方式、智能化發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)預(yù)定的搬運(yùn)計(jì)劃、發(fā)揮無人搬運(yùn)車的優(yōu)勢,關(guān)鍵取決于導(dǎo)向系統(tǒng)。電磁導(dǎo)向方式是最先開發(fā)的 AGV 導(dǎo)向方式,目前應(yīng)用的范圍最為廣泛。但由于電磁導(dǎo)向方式的缺點(diǎn),相繼出現(xiàn)了光學(xué)導(dǎo)向方式、磁石導(dǎo)向方式、激光導(dǎo)向、標(biāo)記追蹤導(dǎo)向及圖像傳感器導(dǎo)向方式等。本設(shè)計(jì)采用的激光測距導(dǎo)引裝置充分體現(xiàn)了無人搬運(yùn)系統(tǒng)高柔性、高效率、高可靠性的發(fā)展特點(diǎn),并正向智能化方向發(fā)展,使AGV 技術(shù)達(dá)到新水平。
(3) AGV 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)愈來愈多地具有跟蹤物料和儲存信息的功能,以支持“ 準(zhǔn)時制”生產(chǎn),以便允許與 AGV 間或任何其他控制器進(jìn)行通信。本設(shè)計(jì)中采用的既是通過無線路由器即時操控。
(4) 把 AGV 和工業(yè)機(jī)器人的能夠進(jìn)行靈活操作的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,使之具有更高的科技含量和取得更前沿的應(yīng)用。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
根據(jù)美國物流協(xié)會定義,AGV 是無人搬運(yùn)車(Automated Guided Vehicle)的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置,能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛,具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。
目前 AVG 應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在倉儲業(yè),制造業(yè),港口碼頭及特種行業(yè)。其中工業(yè)領(lǐng)域里的制造業(yè)需要很多內(nèi)部運(yùn)輸,以及很多不同的物料處理。AGV 的自動導(dǎo)引運(yùn)輸車系統(tǒng)可以滿足這類需求。比如:工具,托盤,成品,半成品,原材料,卷式產(chǎn)品,物料供應(yīng)等的搬運(yùn)。AGV 在制造業(yè)的其他應(yīng)用包括支持高層儲架的托盤檢索, 生產(chǎn)區(qū)的物品和零部件的運(yùn)輸,以及生產(chǎn)區(qū)和存儲區(qū)之間的物品運(yùn)輸。制造業(yè)每天物流的典型特點(diǎn)是高吞吐量,空間和靈活性很重要。AGV 的自動物料處理系統(tǒng)可以很好地滿足此類需求,比如把物品從輸送帶,托盤堆垛機(jī)以及天車上轉(zhuǎn)移到倉庫,生產(chǎn)車間,裝配區(qū)和發(fā)貨區(qū)等。
AGV 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要由以下幾種:
(1) 無人駕駛
AGV 上裝有自動導(dǎo)向系統(tǒng),可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預(yù)定路線自動行使,將貨物或物料自動從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。
(2) 柔性好
自動化程度高和智能化水平高,AGV 的行使路徑可以根據(jù)倉儲貨位的要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變,并且路徑改變的費(fèi)用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送帶相比非常低廉。
(3) 成本低無污染
與其它物料輸送方式相比,初期投資大,但可以大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用,特別是在產(chǎn)品類型和工位較多時。AGV 還具有清潔生產(chǎn)的特點(diǎn),依靠自帶蓄電池提供動力。運(yùn)行過程中無噪聲、無污染,可以應(yīng)用在許多要求工作環(huán)境清潔的場所。
(4) 自動化程度高
由計(jì)算機(jī),電控設(shè)備,激光反射板等控制。當(dāng)車間某一環(huán)節(jié)需要輔料時,由工作人員向計(jì)算機(jī)終端輸入相關(guān)信息,計(jì)算機(jī)終端再將信息發(fā)送到中央控制室,由專業(yè)的技術(shù)人員向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令,在電控設(shè)備的合作下,這一指令最終被AGV 接受并執(zhí)行
——將輔料送至相應(yīng)地點(diǎn)。
(5) 充電自動化
當(dāng)AGV 小車的電量即將耗盡時,它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令,請求充電(一般技術(shù)人員會事先設(shè)置好一個值),在系統(tǒng)允許后自動到充電的地方“排隊(duì)”充電。另外, AGV 小車的電池壽命很長(2 年以上),并且每充電 15 分鐘可工作 4h 左右。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題
本設(shè)計(jì)為解決當(dāng)下國內(nèi)外 AGV 小車價格高居不下及其并不適合基礎(chǔ)工業(yè)不完善的我國的問題,并且目前大部分 AGV 采用電磁或軌道引導(dǎo),路線固定,局限性較大, 不適用于柔性化制造系統(tǒng)。
2. 擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
通過查閱資料,首先介紹說明 AGV 小車的產(chǎn)生及背景,以及國內(nèi) AGV 小車的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢。確定小車的總體方案選擇,將設(shè)計(jì)分為電子控制部分設(shè)計(jì)(包括傳感器)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(包括驅(qū)動部分)以及能源供給部分設(shè)計(jì)三部分,通過每一階段深入分析,層層把關(guān),努力設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。在設(shè)計(jì)小車過程中特別注重設(shè)計(jì)的方法,作品的設(shè)計(jì)做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。
論文寫作大綱:
1. 緒論
1.1 自動裝卸 AGV 小車設(shè)計(jì)的目的和意義
1.2 本課題應(yīng)解決的主要問題及技術(shù)要求
1.3 國內(nèi)外 AGV 小車的發(fā)展概況
2. 總體方案選擇
3. 自動裝卸AGV 小車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 電子控制部分的設(shè)計(jì)
3.2 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)
3.3 能源部分的設(shè)計(jì)
4. 技術(shù)設(shè)計(jì)
4.1 數(shù)學(xué)分析及參數(shù)確定
4.2 零部件設(shè)計(jì)
5. 總結(jié)
3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
(1)機(jī)械能越障小車總體設(shè)計(jì)方案(2)機(jī)械能越障小車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
(3)機(jī)械能越障小車總體二維及三維圖紙
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù))
對機(jī)械能越障小車結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算,最終完成機(jī)械能越障小車設(shè)計(jì)的研究工作。
2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周:查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,了解設(shè)計(jì)內(nèi)容;
第 2 周:初步方案設(shè)計(jì);
第 3 ~ 4 周:總體方案設(shè)計(jì),撰寫開題報告并完善開題報告; 第 5 ~ 7 周:自動裝卸AGV 小車整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算;
第 8 ~10 周:自動裝卸AGV 小車各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算; 第 11~12 周:繪制相關(guān) CAD 圖紙;
第 13 周:撰寫設(shè)計(jì)說明書;
第 14 周:完善畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書,完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容,準(zhǔn)備答辯;
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源于我的全國 3D 大賽 10 周年精英聯(lián)賽暨DigitalMaster2017 一帶一路挑戰(zhàn)賽省賽作品,命題與高校工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容相銜接,體現(xiàn)綜合性工程能力。命題內(nèi)容體現(xiàn)“創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造工藝能力、實(shí)際操作能力和工程管理能力” 四個方面的要求?,F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展不僅要求產(chǎn)品高質(zhì)量、高性能,而且為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝必須高效率、低成本、節(jié)約能源。提高無人搬運(yùn)車的效率與物流搬運(yùn)柔性化是全球共同關(guān)注的焦點(diǎn),現(xiàn)已成為眾多科技工作者的共同追求。目前市場上具有方向控制功能的小車大多無法滿足復(fù)雜的工作環(huán)境,或者成本較高,不符合人們的期望。
自動裝卸AGV 小車構(gòu)思巧妙,在完成設(shè)計(jì)的要求下充分考慮了外觀和成本等問題, 方便以后的擴(kuò)展和進(jìn)一步的開發(fā)。并能滿足大部分大學(xué)學(xué)生對機(jī)械知識實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)與了解。對激發(fā)青少年對機(jī)械構(gòu)造的熱情有深遠(yuǎn)的影響。
隨著社會科技的發(fā)展,人們的生活水平的提高,高效、多功能對于人們來說,顯得越來越重要,建設(shè)高效社會,使得生活更加的快捷方便。人們的效率驅(qū)動意識的不斷的提升,柔性化的理念也越來越被人們提上研究的課題。更高效、更全面、的理念也深入人心。本自動裝卸 AGV 小車是對柔性化生產(chǎn)理念的探索與開發(fā),也是對未來的憧憬。
持續(xù)高速增長的 GDP 在環(huán)境保護(hù)、人類健康和工程安全方面,受到由于不穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的潛在威脅,我國迫切需要將高效工業(yè)模式的尋找和利用、工業(yè)發(fā)展由規(guī)模驅(qū)動向效率驅(qū)動轉(zhuǎn)變的新時代課題引入現(xiàn)階段的社會進(jìn)步中。自動裝卸 AGV 小車的研制,具有經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn),有助于我們找到更好的物流搬運(yùn)模式,高效的搬運(yùn)流程,以及提高資源的利用效率。它將對傳統(tǒng)物流搬運(yùn)的逐漸取代有深遠(yuǎn)意義。因此我設(shè)計(jì)制作自動裝卸AGV 小車,希望可以找到新的方法來解決新時代出現(xiàn)的國內(nèi)工業(yè)化與物流更新?lián)Q代速度不匹配出現(xiàn)的問題。
目前,國內(nèi)外學(xué)者依托以電能為驅(qū)動方式,設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)合理的 AGV 小車,取得了較好的效果。文獻(xiàn)[1] 設(shè)計(jì)了采用凸輪推桿的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的避障小車,搖桿、連桿
的調(diào)節(jié)簡單方便,保證了軌跡的準(zhǔn)確。文獻(xiàn)[11] 提出了一種有軌引導(dǎo)小車運(yùn)動學(xué)仿真及設(shè)計(jì)的方法,找出并發(fā)現(xiàn) RGV 小車設(shè)計(jì)中的問題,但小車的行駛軌跡是有軌引導(dǎo), 無需方向控制。另有對小車進(jìn)行數(shù)學(xué)建模進(jìn)行轉(zhuǎn)向軌跡的仿真研究,但缺乏具體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[6]關(guān)于制造材料對自動裝卸AGV 小車進(jìn)行理論研究,關(guān)于小車研究對可持續(xù)發(fā)展的重要作用進(jìn)行討論。對于自動裝卸 AGV 小車的避障問題,其典型核心轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)大致有平面四桿機(jī)構(gòu)、空間四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。但各種小車行駛軌跡的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性不到保證?;诟咝c多功能的理念,設(shè)計(jì)一種具有方向控制功能的小車,驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的輪子采用麥克納姆輪。提出了基于麥克納姆輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的自動裝卸AGV 小車其轉(zhuǎn)向軌跡為直角,針對自動裝卸 AGV 小車不同結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算小車最小轉(zhuǎn)向半徑及車身長度,有利于自動裝卸AGV 小車的調(diào)試。
當(dāng)下國內(nèi)外AGV 主要分為兩種模式:
一種是以歐美國家為首的全自動AGV 技術(shù),路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復(fù)雜多變,能夠應(yīng)用在幾乎所有的搬運(yùn)場合,但此類 AGV 的銷售價格高居不下,且不適合我國當(dāng)下的生產(chǎn)水平。
第二種是以日本為代表的簡易型AGV 技術(shù),稱為AGC(Automated Guided Cart) 該技術(shù)追求的是簡單實(shí)用,讓用戶在最短時間內(nèi)收回投資成本,但AGC 只用來搬運(yùn), 并不強(qiáng)調(diào)自動裝卸功能,雖然價格低廉但同樣不適合基礎(chǔ)工業(yè)并不十分完善的我國。
再仔細(xì)研究了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,對目前 AGV 行業(yè)的現(xiàn)狀有了準(zhǔn)確分析,為了 AGV 體系中國化對原有行業(yè)做出了一系列調(diào)整。
本產(chǎn)品的研究創(chuàng)新改進(jìn)方向主要有以下幾點(diǎn):
⑴ 在控制部分采用激光測距雷達(dá)替代了傳統(tǒng)產(chǎn)品的坐標(biāo),電磁等引導(dǎo)方式,分析優(yōu)缺點(diǎn):可適應(yīng)復(fù)雜路徑和生產(chǎn)流程、自動化程度更高。同時定位精度主要由雷達(dá)的精度決定,便于用戶靈活調(diào)整型號以適應(yīng)場所并控制成本(定位精度為±10mm 到±5mm);
⑵ 在機(jī)械部分安裝麥克納姆輪配合 9 個自由度的機(jī)械手,改進(jìn)了原有產(chǎn)品工作容積小甚至無法自動裝卸的問題并且縮小了轉(zhuǎn)向半徑可在更狹小的空間內(nèi)作業(yè);
⑶ 機(jī)械手部分采用了RCC 機(jī)構(gòu)減小了機(jī)械手腕部的安裝誤差,提高了作業(yè)精度。本產(chǎn)品融合了兩種不同模式的特點(diǎn),采用激光測距雷達(dá)配合接近傳感器能夠滿
足各種復(fù)雜路徑的使用要求,由于采用三只機(jī)械手聯(lián)動的的裝卸方式,避免了為了滿足各工況需求而覆蓋的各種移載機(jī)構(gòu),驅(qū)動模式和導(dǎo)引方式,降低了成本。同時又不同于AGC 需要完善的基礎(chǔ)設(shè)施配合,三只靈巧機(jī)械手足夠完成裝卸工作,極大地發(fā)揮了AGV 本身的自主性和工作容積。同時具有兩種主流AGV 的優(yōu)點(diǎn)。
自動裝卸AGV 小車的設(shè)計(jì)與發(fā)明,是國家和社會對工業(yè)化進(jìn)程中出現(xiàn)的效率問題和柔性化問題的更加重視。現(xiàn)在許多發(fā)達(dá)國家都把 AGV 技術(shù)運(yùn)用到各個領(lǐng)域,像交通, 倉儲搬運(yùn),碼頭等,這也是我國當(dāng)今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀,我們設(shè)計(jì)了自動裝卸AGV 小車模型,提供了一種全新的思路,以便更好的解決以上問題。
2017 年國內(nèi)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)穩(wěn)中有進(jìn)、穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢,國際貿(mào)易水平逐步提升, 中國AGV 行業(yè)也迎來爆發(fā)性增長。AGV 即自動導(dǎo)引車,具有高度柔性化和智能化的物流搬運(yùn)設(shè)備,被稱為移動機(jī)器人。具有傳感器技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等核心技術(shù),在汽車、煙草、印鈔、新聞紙等行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用,亞馬遜 Kiva 機(jī)器人是AGV 典型代表。然而AGV 暫時仍需人工完成揀選貨物操作,效率有待提升。
AGV 機(jī)器人在解決勞動力不足、提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴涂、搬運(yùn)、裝配等場合,已經(jīng)開始大量使用機(jī)器人。另外,在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚至服務(wù)娛樂行業(yè),也都開始使用機(jī)器人。未來物流業(yè)的發(fā)展同樣離不開機(jī)器人技術(shù)的支持,機(jī)器人技術(shù)在物流作業(yè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,是引領(lǐng)現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展趨勢的重要因素。