畢業(yè)設(shè)計開題報告（理工類）
設(shè)計題目
三自由度搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計
學(xué)生姓名
學(xué)號
專業(yè)
機(jī)械制造及其自及其自動化
一、課題的目的意義：
1、 應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送.共建的裝卸.刀具的更換以及機(jī)器的裝配的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)本。
2、 改善勞動條件，避免人身安全。在高興.高壓.低溫.低壓等惡性環(huán)境下的場合中，用人手直接操作是危險或基本不可能的，而用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得到改善。
3 、可以減輕人力，便于有節(jié)奏高效的生產(chǎn)。
4、 通過運(yùn)用兩年來所學(xué)的機(jī)械.電氣.氣動PLC.計算機(jī)等有關(guān)知識，學(xué)會根據(jù)實(shí)際問題需要確定設(shè)計方案，構(gòu)思機(jī)械結(jié)構(gòu)，完成程序設(shè)計及調(diào)試
5、 通過本次畢業(yè)設(shè)計，將使我掌握寫論文的一般步驟及方法。同時也鍛煉了我在遇到困難時冷靜分析。獨(dú)立思考及解決問題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學(xué)相互討論，相互學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
二、資料調(diào)研分析：
我國的工業(yè)機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手工業(yè)機(jī)械手是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手研究，它是一種主從型的控制系統(tǒng)。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的；1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上，又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。運(yùn)動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓做儲存裝置。不少球面坐標(biāo)式機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；普曼公司專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手聯(lián)邦德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)：聯(lián)邦德國K公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制；日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快，應(yīng)用國家最多的國家，自1969年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)械手后，開始大力從事機(jī)械手的研究，目前以成為世界上工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用最多的國家之一。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，主要用于機(jī)械化、自動化程序較低、繁重單調(diào)、有害于健康的輔助性工作。
我國工業(yè)機(jī)械手的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)70年代。1972年我國第一臺機(jī)械手開發(fā)于上海，隨之全國各省都開始研制和應(yīng)用機(jī)械手。從第七個五年計劃（1986-1990）開始，我國政府將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展列入其中，并且為此項目投入大量的資金，研究開發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機(jī)器人，有由北京機(jī)械自動化研究所設(shè)計制造的噴涂機(jī)器人，廣州機(jī)床研究所和北京機(jī)床研究所合作設(shè)計制造的點(diǎn)焊機(jī)器人，大連機(jī)床研究所設(shè)計制造的氬弧焊機(jī)器人，沈陽工業(yè)大學(xué)設(shè)計制造的裝卸載機(jī)器人等等。這些機(jī)器人的控制器，都是由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所開發(fā)的，同時一系列的機(jī)器人關(guān)鍵部件也被開發(fā)出來，如機(jī)器人專用軸承，減震齒輪，直流伺服電機(jī)，編碼器，DC——PWM等等。
、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等?？梢詫C(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式分為液壓式.氣動式.電動式.機(jī)械式機(jī)械手;按適用范圍可以分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡可以分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。
通過此次畢業(yè)設(shè)計完成氣動技術(shù)與PLC技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計出即環(huán)保又高效的機(jī)械手。
三、設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)：
一 可行性分析
1 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，有夾持型、托持型和吸附型等，本課題采用夾持式。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢，本課題將采用復(fù)合式。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個自由度，導(dǎo)軌采用移動式。本課題可采用可編程序控制器對機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動控制?？刂葡到y(tǒng)硬件由開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)、可編程控制器和輸入輸出繼電器構(gòu)成。軟件采用模塊式結(jié)構(gòu)，回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)，用選擇開關(guān)來選擇動作種類。可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退動作。
二 預(yù)期目標(biāo)
1 堅持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，并閱讀較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證,此外，還充分利用時間，提前學(xué)習(xí)專業(yè)軟件，能夠熟練運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計、分析、加工等操作，使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計。
2 選定自己適合和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進(jìn)行深入學(xué)習(xí)及具體實(shí)踐。
3 對驅(qū)動氣路進(jìn)行仔細(xì)研究，了解氣動原理，繪制氣動圖。
4 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)要求設(shè)計出合理輕便的機(jī)械手。
5 模擬調(diào)試后對整個機(jī)械手進(jìn)行完善。
本課題主要研究目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手工作的預(yù)期目標(biāo)和要求，能夠順利可靠的完成工作，完成裝配圖，氣動圖等任務(wù)。
四、所需要的儀器設(shè)備、材料：
1 計算機(jī)一臺
2 三菱公司編.三菱FX2X可編程控器編程手冊.1998
3 三菱公司編.三菱FX可編程控器編程手冊.1995
4 張建民主編。機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京：北京理工大學(xué)出版社，1996
5 張君安主編。機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)。北京：兵器工業(yè)出版社，1997
6 徐志毅組編.機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)用技術(shù).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社。1995
7 胡弘 姚伯威主編.機(jī)電一體化原理與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社.1999
五、課題分階段進(jìn)度計劃：
序號
起止日期
工 作 內(nèi) 容
階段成果
1
3.19-3.25
翻譯外文，查閱有關(guān)資料，討論方案
2
3.26-4.01
實(shí)習(xí)參觀，確定方案，寫開題報告
3
4.02-4.08
設(shè)計計算，繪制草圖
4
4.09-4.29
繪制裝配圖及零件圖
5
4.30-5.06
畫氣動原理圖
6
5.07-5.20
硬件設(shè)計.程序流程圖及軟件編程
7
5.21-5.27
程序模擬調(diào)試
8
5.28-6.03
編寫說明書
9
6.04-6.10
修改全部資料，答辯，資料歸檔
指導(dǎo)教師意見：
簽字：
200 年 月 日