物料搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙和文檔）
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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報告
論 文 題 目： 普通機(jī)床物料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 、班 級：機(jī)械設(shè)計(jì)
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)一格式打印）。
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一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化—機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價值
理論意義：本設(shè)計(jì)通過對機(jī)械工程專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識進(jìn)行整合，完成一個特定功能、特殊要求的普通機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度， 具有較強(qiáng)的針對性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。
應(yīng)用價值：目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上普通機(jī)床裝卸工件仍由人工完成， 勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺裝卸機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。
本機(jī)械手主要普通機(jī)床形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足機(jī)床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時間， 提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
目前，在國內(nèi)外各種機(jī)器人和機(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. 工業(yè)機(jī)器人控制系統(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. 機(jī)器人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，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)。
d. 關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(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)器人開發(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)；
e. 焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人產(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)動態(tài)仿真。
綜上所述，大體是兩個方向：其一是機(jī)器人的智能化，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)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，滿足相對具體的任
務(wù)的工業(yè)機(jī)器人，主要采用性價比高的模塊，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，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。
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)所需要解決的首要問題是機(jī)械手臂的動作精度，即如何定制各段手臂的長度和連桿的尺寸，如何控制連桿的伸縮程度，如何控制兩段手臂之間的夾角等。如果手臂的動作精度不夠，會直接影響末端執(zhí)行器對工件的定位和抓緊，甚至產(chǎn)生失控現(xiàn)象，與其他設(shè)備碰撞引起事故。
當(dāng)手臂發(fā)生動作時，手臂的上臂和下壁之間的夾角α發(fā)生改變時，如果保持下臂和手腕腕臂之間的夾角β不變的話，腕臂則必然和水平面不想垂直，則會影響末端執(zhí)行器對工件內(nèi)孔的定位，故需使β角隨α角的變化而變化，使腕臂始終和水平面保持垂直，這對各段機(jī)械臂動作軌跡的計(jì)算提出了更高的要求。
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）
a、機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
b、機(jī)械手液壓驅(qū)動原理圖的設(shè)計(jì)c、機(jī)械手 PLC 控制梯形圖的設(shè)計(jì)
d、提出機(jī)械手緩沖定位裝置的常用方式3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
本畢業(yè)設(shè)計(jì)及其論文預(yù)計(jì)在 13 周全部完成，并在 14 周進(jìn)行答辯。在已有課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，需要投入足夠的時間和經(jīng)理，理論緊密聯(lián)系實(shí)際，預(yù)期的設(shè)計(jì)成果如下：
a、機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成 4 張 A0 圖紙
b、機(jī)械手液壓驅(qū)動原理圖的設(shè)計(jì)c、機(jī)械手 PLC 控制梯形圖的設(shè)計(jì)
d、提出機(jī)械手緩沖定位裝置的常用方式e、外文科技文獻(xiàn)翻譯
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)）；查閱文獻(xiàn)，對整體方案進(jìn)行構(gòu)思；
繪制各個部分零件圖； 對零件圖進(jìn)行總體裝配； 導(dǎo)出二維工程圖
編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1-4 周
收集機(jī)械手 PLC 等有關(guān)資料，完成開題報告；
第 5 周
確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成相關(guān)的方案論證和計(jì)算；
第 6 周
用 PROTEL 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的電氣原理圖、PCB 圖；
第 7 周
學(xué)習(xí)可編程控制電路，編寫系統(tǒng)的語言程序；
第 8-10 周
硬件電路的調(diào)試，軟件的調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作功能；
第 11-12 周
設(shè)計(jì)的總結(jié)和資料的整理并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
第 13 周
上交論文、修改并準(zhǔn)備答辯；
第 14 周
完成畢業(yè)設(shè)計(jì).
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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4. 王炳實(shí), 機(jī)床電氣控制.第三版[J]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:146-162
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附：文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工，鑄鍛，熱處理等方面，數(shù)量，品種，性能方面都不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，因此，國內(nèi)主要擴(kuò)大機(jī)械手運(yùn)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在運(yùn)用專業(yè)機(jī)械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手， 計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來， 這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷的修改，品種在不斷的增加，運(yùn)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。
在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手運(yùn)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床，摸鍛壓機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊，噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時， 就將引起零部件機(jī)械手本身的損害。
在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，無論是單體還是組合機(jī)床，一級自動生產(chǎn)流水線，都要用到機(jī)械手來完成工件的取放。對機(jī)械手的控制主要是位置識別、運(yùn)動方向控制和物料是否存在的判別，其任務(wù)是將傳送帶 A 上的工件或物品搬運(yùn)到傳送帶 B 上。機(jī)械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松都是用雙線圈三位電磁閥氣動缸完成。單某個電磁閥通電是，就保持相應(yīng)的動作，即使線圈再斷電任然保持動作，直到相反方向的線圈通電，相對應(yīng)的動作才結(jié)束。設(shè)備上裝有上、下、左、右、抓緊、放松六個限位開關(guān)，控制相應(yīng)工步的結(jié)束。傳送帶上設(shè)有一個光點(diǎn)開關(guān)，監(jiān)視工件到位與否。
機(jī)械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)和操作的自動裝置。他特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中， 以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)及檢測裝置三大部分組成，智能機(jī)械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。
工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)個領(lǐng)域都有廣泛的發(fā)展前景。
在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 機(jī)器人等，而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。實(shí)際的機(jī)器人尤帶有腕（或稱為手臂）的主機(jī)身和機(jī)身端部的工具（通常是某些類型的夾持器）組成，同時也包括一個輔助動力系統(tǒng)。
PLC 是以現(xiàn)代微處理技術(shù)為核心的控制器，作為一種通用的工業(yè)控制器，其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝控制，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，此外，PLC 都有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息；PLC 采用光電隔離和濾波技術(shù)有效抑制外部干擾源對 PLC 的影響，此外 PLC 通用性好、開發(fā)周期短、功耗小、本課題在現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展的過程中具有很重要的意義。
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