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湖 南 科 技 大 學(xué)
開題報告
學(xué) 生 姓 名： 秦 湘 斌
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專業(yè)及班級： 11機設(shè)6班
學(xué) 號： 1103010618
指 導(dǎo) 教 師： 廖先祿
2015年3月20日
湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
M40型工業(yè)機器人小車傳動裝置設(shè)計
作者姓名
秦湘斌
學(xué)號
1103010618
所學(xué)專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
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）
研究的意義：
首先，工業(yè)機器人是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行完成工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。
目前來說，工業(yè)機器人已經(jīng)普遍運用于工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)機器人的運用顯著的提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域分為很多種類，從常用的機器人系列和市場占有率來看，焊接、切割、裝配、搬運、上料、卸料、鑄造、沖壓和噴漆是主要的工業(yè)機器人品種。
隨著工業(yè)機器人的產(chǎn)生和迅速發(fā)展以及工業(yè)機器人普遍運用于工業(yè)生產(chǎn)，國家的工業(yè)機器人的發(fā)展水平已經(jīng)成為了衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。提高工業(yè)機器人的設(shè)計和生產(chǎn)水平是重塑我國制造業(yè)競爭優(yōu)勢的重要工具和手段，也是加快我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的務(wù)實之選。
就本題目來說，小車傳動裝置是將原動機的運動和動力傳給工作機構(gòu)的中間裝置，其設(shè)計過程要綜合考慮機器人整體結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)(機械手腕)的要求，是一次綜合性比較高的設(shè)計。通過對M40型工業(yè)機器人總體結(jié)構(gòu)和運動機構(gòu)的分析,完成M40型工業(yè)機器人小車傳動裝置總體以及重要的傳動零件設(shè)計,能夠加深設(shè)計者對機械設(shè)計制造及其自動化的專業(yè)知識的理解以及提高其專業(yè)基礎(chǔ)知識的實際綜合應(yīng)用的能力。
同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題:
國外機器人研究現(xiàn)狀:
美國1959年研究出了第一臺工業(yè)機器人，目前美國仍然是世界上實力最強機器人大國，尤其是在航空航天以及生物仿生機器人方面代表著世界最先進水平。此外，日本在工業(yè)機器人，仿人型機器人的研究走在世界的前端。而歐盟等西方發(fā)達國家則在工業(yè)機器人和醫(yī)療機器人等領(lǐng)域有較強的競爭力。
現(xiàn)如今，世界各國都推行出結(jié)合本國情況的機器人戰(zhàn)略部署，美國推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，大力發(fā)展工業(yè)機器人，希望重振制造業(yè)。日本2004年5月發(fā)布的“新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”明確了機器人產(chǎn)業(yè)等7個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)。近兩年又開始重新審視機器人產(chǎn)業(yè)政策。韓國：2009年公布《智能機器人基本計劃》，2012年10月發(fā)布了“機器人未來戰(zhàn)略展望2022”，將政策焦點放在了擴大韓國機器人產(chǎn)業(yè)并支持國內(nèi)機器人企業(yè)進軍海外市場方面。歐盟2011年8月通過了一份發(fā)展制造業(yè)計劃，提出新工業(yè)革命概念，以機器人和信息技術(shù)為支撐，實現(xiàn)制造模式的變革。
國內(nèi)機器人研究現(xiàn)狀:
國內(nèi)在機器人的研究方面起步比發(fā)達國家要晚很多，但是發(fā)展迅速，經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國機器人數(shù)量也達到了一定的規(guī)模，目前已基本掌握了機器人的基本技術(shù)，機器人的研究在一些方面也已經(jīng)達到了世界先進水平，但在整體水平上與發(fā)達國家相比仍然有很大差距。仔細觀察，不難發(fā)現(xiàn)的事實是：我國在機器人的研究方面采取的方法主要是借鑒外國的先進技術(shù)，然后再進行二次開發(fā)，自主創(chuàng)新開發(fā)的技術(shù)少，這就造成了我國自身創(chuàng)新技術(shù)較少，制約了機器人產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
總體上來說，我國目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、鑄造、弧焊、電焊、裝配、搬運等機器人。也有一些產(chǎn)品的技術(shù)水平已達到國際先進水平，但在總體技術(shù)上還有很大差距，僅相當于國外90年代中期的水平。
伴隨我國工業(yè)機器人需求的迅猛增長，實力良莠不齊的企業(yè)紛紛進入工業(yè)機器人生產(chǎn)市場，勢必造成質(zhì)低價廉的惡性競爭；雖然我國有近百家從事工業(yè)機器人研究生產(chǎn)的高校院所和企業(yè)，但現(xiàn)行的體制造成研究形式上過于獨立封閉、內(nèi)容上較為分散，難以形成合力，造成重復(fù)研究與時間、經(jīng)費的浪費；多數(shù)企業(yè)熱衷于大而全，一些關(guān)鍵部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)入整機的生產(chǎn)，難以形成研發(fā)、生產(chǎn)、制造、銷售、集成、服務(wù)等有序、細化的產(chǎn)業(yè)鏈。因此，工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范。
國內(nèi)機器人研究存在問題:
1.市場需求量激增，但大部分(尤其是高精尖設(shè)備)仍只能靠進口。
2.擁有自主創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品少，普遍沿用國外落后和淘汰的技術(shù)。
3.整體技術(shù)水平低，缺乏核心技術(shù)，沒有擁有核心競爭力的技術(shù)和產(chǎn)品。
4.機器人行業(yè)缺乏規(guī)范，沒有合適的技術(shù)交流和共享平臺，抄襲現(xiàn)象嚴重。
主要參考文獻:
[1] 熊有倫，丁 漢，劉恩滄. 機械人學(xué). 北京：機械工業(yè)出版社，2010
[2] 楊文玉，尹周平，孫容磊. 數(shù)字制造基礎(chǔ). 北京：北京理工大學(xué)出版社，2012
[3] 羅 璟，趙克定，陶湘廳. 機器人的控制策略探討[J]. 機床與液壓，2008(10)
[4] 單金鳳. 石材立體工藝制品雕刻機器人的設(shè)計與研究[D]. 山東大學(xué)，2011(17)
[5] 肖 斌，賈劍平. 探討未來機器人的發(fā)展方向和應(yīng)用[J]. 科技致富向?qū)В?011(20)
2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化）
研究目標：
小車傳動裝置是工業(yè)機器人的動力傳動裝置，是將原動機的運動和動力傳給工作機構(gòu)的中間裝置，是機器人運動部件工作的動力傳動和控制中心。小車傳動裝置的設(shè)計，要綜合機器人的總體結(jié)構(gòu)以及機器人的運動情況來綜合考慮分析。
研究內(nèi)容:
通過對機器人的總體結(jié)構(gòu)分析和機器人運動部件的運動的分析，得到機器人的小車傳動裝置的運動參數(shù)和技術(shù)要求參數(shù)等，然后根據(jù)得來的數(shù)據(jù)和參數(shù)對小車傳動裝置總體結(jié)構(gòu)及重要零件進行設(shè)計。
另外，小車傳動裝置的設(shè)計還包括對小車傳動裝置中重要零件的設(shè)計，其中最重要的是傳動齒輪和傳動軸的設(shè)計，如何選取合適的零件的技術(shù)參數(shù)達到正常傳動的技術(shù)要求也是小車傳動裝置設(shè)計的一部分。
關(guān)鍵問題:
設(shè)計的關(guān)鍵在于如何合理的結(jié)合機器人總體結(jié)構(gòu)和機器人運動部件的提供的技術(shù)參數(shù)要求，如何正確合理的綜合兩者的技術(shù)要求選取小車傳動裝置的技術(shù)參數(shù)是設(shè)計好小車傳動裝置的難點和關(guān)鍵部分。
3、 特色與創(chuàng)新之處
M40型工業(yè)機器人主要用于數(shù)控金屬切削機床，工業(yè)機器人裝備有定位式數(shù)控裝置，使之能夠?qū)崿F(xiàn)沿三個坐標軸的給定程序的位移，并且完成大量控制工業(yè)機器人本身以及看過的工藝裝備的工作循環(huán)指令。
完成M40型工業(yè)機器人的整體設(shè)計，以及工業(yè)機器人中小車傳動裝置的詳細設(shè)計和小車傳動裝置重要零件的設(shè)計是一次跨越多科目的知識的大型設(shè)計,整個設(shè)計主要涉及到的知識內(nèi)容有了機械設(shè)計、機械原理、機械工程材料、機械精度設(shè)計與檢測等機械設(shè)計制造及其自動化這個專業(yè)的主要必修課程。
在設(shè)計的過程中，我們會用到大學(xué)所學(xué)專業(yè)課程中的機械設(shè)計、機械原理、機械工程材料、機械精度設(shè)計與檢測等主修課程中的專業(yè)知識，并且這次設(shè)計會將相關(guān)的知識綜合起來運用。這對我們之前所學(xué)的專業(yè)課程知識不僅是一個全面的復(fù)習(xí)，加深我們對專業(yè)課程知識的理解程度，并且會很大程度的提高我們對專業(yè)課程知識綜合運用的能力。
另外，這次設(shè)計的任務(wù)還包括對機器人整體結(jié)構(gòu)圖、小車傳動裝置的裝配圖、以及傳動裝置零件圖的繪制。圖紙的工作量在2.5張零號圖以上，這對我們的繪圖能力和讀圖能力也會是一個很大的挑戰(zhàn)和提升機會。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
（1）收集資料，調(diào)查相關(guān)研究工作現(xiàn)狀，科技文獻翻譯。
（2）M40型工業(yè)機器人總體設(shè)計:機器人運動學(xué)簡圖繪制
（3）M40型工業(yè)機器人總體設(shè)計:機器人總體結(jié)構(gòu)圖繪制。
（4）機器人小車傳動裝置的設(shè)計:小車傳動裝置總體設(shè)計。
（5）機器人小車傳動裝置的設(shè)計:小車傳動裝置裝配圖的繪制。
（6）小車傳動裝置零件的設(shè)計:小車傳動裝置零件的設(shè)計。
（7）小車傳動裝置零件的設(shè)計:小車傳動裝置零件零件圖的繪制。
（8）撰寫機器人的設(shè)計計算說明書以及整理、檢查、修改圖紙。
5、 擬使用的主要儀器設(shè)備、試劑和藥品
計算機:
使用WPS office軟件進行機器人設(shè)計說明書的編寫修改。
使用AutoCAD計算機繪圖軟件完成裝配圖和零件圖的繪制。
6、參考文獻
[1] 濮良貴，紀名剛，陳國定. 機械設(shè)計(第八版). 北京：高等教育出版社，2012
[2] 潘存云，尹喜云，林國湘. 機械原理(第二版). 長沙：中南大學(xué)出版社，2013
[3] 肖銀鈴，朱 靜，陸瑞紅. 機械制圖(第六版). 北京：高等教育出版社，2007
[4] 關(guān)慧貞，馮辛安，黃玉美. 機械制造裝備設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2009
[5] 王積偉，章宏甲，黃 誼. 液壓傳動(第二版). 北京：機械工業(yè)出版社，2010
[6] 索羅門采夫，干東英，安永辰. 工業(yè)機器人圖冊. 北京: 機械工業(yè)出版社，1993
[7] 李必文，胡華榮. 機械精度設(shè)計與檢測(第二版). 長沙：中南大學(xué)出版社，2012
[8] 高為國，鐘利萍，夏卿坤. 機械工程材料(第二版). 長沙：中南大學(xué)出版社，2012
[9] 高 志，黃純穎，盧 廣. 機械創(chuàng)新設(shè)計(第二版). 北京：高等教育出版社，2010
[10] 劉小年，唐開明，龔伶俐. AutoCAD計算機繪圖基礎(chǔ). 長沙：湖南大學(xué)出版社，2010
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，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）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
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