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湖南科技大學(xué) 2015 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
某機床上下料機械手設(shè)計
作者姓名
朱梁蓉
學(xué)號
1103010316
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）
(1)同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀：美國是機器人機械手的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機器人機械手技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進，適應(yīng)性也很強。?
日本在1967年從美國引進第一臺機器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一，素有“機器人王國”之稱。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動。這為機器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。?
法國政府一直比較重視機器人技術(shù)，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學(xué)技術(shù)體系，使法國機器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，把重點放在開展機器人的應(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)機器人界擁有不可或缺的一席之地。?
英國紀70年代末開始，推行并實施了一系措施列支持機器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機器人起步比當今的機器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時候政府對工業(yè)機器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導(dǎo)致英國的機器人工業(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)機器人市場的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。目前，國際上的工業(yè)機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)機器人的發(fā)展?
我國工業(yè)機器人起步于20世紀70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：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70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用在世界掀起了一個高潮，在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。進入20世紀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，對工定機器人及零部件進行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，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器人。?
從2O世紀9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。
(2)研究的意義：本機械手主要與加工中心等組合成最終生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程的自動化、無人化。目前我國的工業(yè)機器人技術(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)線上組合機床上下料仍由人共完成，勞動強度大，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)代自動化大生產(chǎn)，針對具體生產(chǎn)工藝，利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺上下料機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。所以機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。進行機械手的研究設(shè)計是非常有意義的。
(3)研究特點以及存在問題：
目前，國內(nèi)外各種機械手和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下：?
<1>機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。?
<2>工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、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、龍門式噴涂機械手產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機械手開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(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、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機械手產(chǎn)品的標準化、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。
存在問題：
<6>價格昂貴
<7>實時性不理想
<8>設(shè)備笨重，大都停留于實驗階段等
參考文獻：
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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）
(1)完成機床上下料機械手機構(gòu)設(shè)計方案比較，選擇及確定。
分為三個部分：機械手爪部的方 案設(shè)計，機械手腰部的方案設(shè)計，機械手臂部的方案設(shè)計。
(2)完成機床上下料機械手機構(gòu)設(shè)計，計算及仿真。
分為三個部分：三維建模機械手爪，機械手腰部，機械手臂部，并進行校核計算。
(3)完成傳動件，連桿，支架，機械手等重要零件設(shè)計，計算及校對。
(4)完成機床上下料機械手裝配圖（零號圖）及非標準零件圖若干張。
(5)完成機床上下料機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真設(shè)計說明書一份。
解決的關(guān)鍵問題：
(1)機械手大部分是非標準零件，零件需要自己設(shè)計計算，校核；工作比較繁瑣。
(2)需要進行3d建模，做爆炸圖，半剖圖，裝配圖。需要對三維建模軟件比較熟悉。
(3)需要設(shè)計兩種機械手爪。
3、 特色與創(chuàng)新之處
(1)采用模塊化設(shè)計，機械手爪部分可更換以適應(yīng)不同的機床環(huán)境，柔性化程度更高。
(2)機構(gòu)形式簡單，加持力大。
(3)模塊化設(shè)計，各部分工作獨立，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)計采用模塊化設(shè)計原則，將機器手分為爪部，臂部，腰部（底座）分別設(shè)計。
(1)爪部設(shè)計：利用氣缸驅(qū)動，帶動爪部機構(gòu)實現(xiàn)爪部的抓取動作。
爪部使用氣動的優(yōu)點：
1安裝設(shè)計方便，哪里需要那里裝，不考慮配合、公差等。可以把機件緊湊化。
2與機械相比，氣缸可以很輕松的實現(xiàn)直線、擺動、加持、吸附等動作。
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，對于抓取部分干凈是很有必要的。
(2)臂部設(shè)計：采用液壓驅(qū)動，實現(xiàn)上下及其前后自由度的實現(xiàn)。
臂部使用液壓驅(qū)動的優(yōu)點：
1傳動功率大，低速、平穩(wěn)；
2有過載保護能力；
3傳動布置靈活。
(3)腰部設(shè)計：利用伺服電機驅(qū)動，實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)自由度。
腰部采用伺服電機的優(yōu)點：
精度高、定位準確、啟動快。
技術(shù)路線：采用solidworks三維建模軟件建模機械手的爪部，臂部，腰部。最后進行裝配及仿真；最后導(dǎo)出cad圖紙。
5、 擬使用的主要設(shè)計、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
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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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