四自由度多用途氣動機器人結(jié)構(gòu)設計及控制實現(xiàn)-自動取料機械手含10張CAD圖帶開題,自由度,多用途,氣動,機器人,結(jié)構(gòu)設計,控制,節(jié)制,實現(xiàn),自動,機械手,10,cad,開題 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 在現(xiàn)代生活中，由于科技的快速發(fā)展和物質(zhì)生產(chǎn)的大量需求，取料機械手的出現(xiàn)大大的提高了生產(chǎn)效率和減少了生產(chǎn)成本，并且成為了機械工程中的重要一部分。但時至今日，在取料機械手的設計方面仍存在諸多的難點和問題。本文主要通過討論取料機械手的歷史背景、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)實應用、發(fā)展趨勢，詳細的說明了取料機械手在設計過程中存在的一些問題，并著力討論如何設計更高效的取料機械手。 關鍵詞 歷史背景 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)實應用 發(fā)展趨勢 1 機械手的背景 數(shù)百年前人們就夢想制造出一種能像人手一樣運動和動作的機構(gòu)，從而使人們從繁瑣的機械勞動中解脫，早在兩千年前一些自動和簡單的木偶人就開始出現(xiàn)了，所以人們從古至今一直致力于研發(fā)這種機構(gòu)。隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的崛起和迅速發(fā)展，人們對機械化生產(chǎn)的要求越來越高，于是便衍生出了一系列的取料機械手。 用作再現(xiàn)人們手部動作的機械裝置稱為機械手。機械手是模仿人們手部和手臂部的部分動作，按先前給定的程序、軌跡和要求來實現(xiàn)自動抓取、搬運等操作的自動機械裝置[1]。工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并且經(jīng)過一定階段的發(fā)展已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手涉及到機械學、力學、電器液壓技術學、自動控制技術學、傳感器技術學等多方面領域的綜合知識。目前，液壓元件產(chǎn)品約有1000個品種，近10000個規(guī)格。我國對液壓工業(yè)的發(fā)展重視與國外企業(yè)進行有效的經(jīng)濟技術合作，近年來持續(xù)引進了許多液壓元件和液壓系統(tǒng)為基礎的制造技術，對提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起到了舉足輕重的作用[2]。 2 機械手國內(nèi)外的發(fā)展 工業(yè)機械手于第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來，開始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械手研究。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手；1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎上，又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。目前，國際內(nèi)機械手的制造公司主要分為歐系和日系。日系主要品牌有不二越、川崎、安川、松下、FANLUC、OTC、等公司產(chǎn)品。歐系品牌主要有德國的KUKA、CLOOS，意大利的DALMEC，奧地利的GM和瑞典的ABB等公司產(chǎn)品[3~6]。 我國的工業(yè)機械手應用起步于20世紀70年代初期，其發(fā)展經(jīng)過30多年，大致經(jīng)歷了三個階段：70年代萌芽期，80年代開發(fā)期，90年代應用化期。國外機械手企業(yè)占據(jù)著我國大部分工業(yè)機械手市場份額，面臨著如此強大的競爭對手，國內(nèi)機械手企業(yè)面臨著巨大的競爭壓力[7,8]。如今，我國正在從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型發(fā)展，國內(nèi)制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也帶來諸多機遇。目前，提高國內(nèi)自動化工業(yè)生產(chǎn)的任務迫在眉睫，我國，務必會加大對機器人、機械手工業(yè)化發(fā)展與應用的政策支持與資金投入，將會給機械手產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的動力[9]。 3 機械手的應用 目前，取料機械手主要用于流水線傳送、裝配、取料、焊接、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能等各方面都能基本滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求。在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面所能應用的機械手，逐步擴大應用范圍，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件從而解放繁瑣重復的勞動力，在應用專用取料機械手的同時，還必須相應地去發(fā)展通用取料機械手，比如，機械手各運動構(gòu)件，如升降、伸縮、橫移、擺動、俯仰等機構(gòu)，以及用于不同類型的夾緊機構(gòu)等設計成典型的通用機構(gòu)，從而根據(jù)不同的作業(yè)要求，以便選用不同的典型部件，則可組成不同用途的機械手，這樣一來即便于設計制造，又便于改換工作環(huán)境，擴大了機械手的應用的范圍[10~12]。與此同時要提高機械手的運行速度，減少沖擊，更加準確的定位，和提高其精度才能更好地讓機械手在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮至關重要作用。 機械手主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)成。執(zhí)行機構(gòu)包括軀干部分、手臂部分、關節(jié)部分和手指部分。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動、開閉手指。機械手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為自由關節(jié)、固定關節(jié)和無關節(jié)和三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，但因為生產(chǎn)和技術需求其中以二指用得最多，可根據(jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應操作的需要[13]?？傊?，機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是電液脈沖馬達、伺服液壓馬達、交流伺服電動機、直流伺服電動機、步進電動機、直線液壓缸、擺動液壓缸等；軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構(gòu)的機架[14]。 4 機械手的發(fā)展趨勢 隨著機械手發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，機械手已在眾多領域得到利用，從傳統(tǒng)的汽車制造領域向非制造領域延伸，如建筑業(yè)、國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務領域等。目前在一些機種方面，如弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、噴涂機械手、特種機械手等都基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的配置和設計問題，軟件的設計和程序的編制等關鍵技術，同時還掌握了弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信、自動化噴漆線、協(xié)調(diào)控制技術；在基礎元件方面，機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置和諧波減速器等也有了突破。從技術層面來說，我國已經(jīng)具備了自主獨立發(fā)展機械手技術的基礎并且在未來幾年，隨著激光技術、傳感技術、工程網(wǎng)絡技術等的快速發(fā)展，這些技術將會被廣泛用在機械手工作領域，使機械手的應用更為高效、高質(zhì)[15]。 5 總結(jié) 綜上所述，可以看出，機械手的發(fā)展前景非常廣闊，但其發(fā)展需要我們進一步的努力研究來推動，從而實現(xiàn)提高現(xiàn)代化生產(chǎn)的生產(chǎn)效率、簡化人工操作、降低運營成本、提高經(jīng)濟效益，使廣大勞動人民從繁瑣的機械勞動中解脫，從而給我國制造業(yè)帶來質(zhì)的飛躍。 參考文獻 [1] 張桂香.機電類專業(yè)畢業(yè)設計指南[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005. [2] 張利平. 液壓控制系統(tǒng)及設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006. [3] 郭洪紅. 工業(yè)機械人技術[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2006. [4] 張振軍. 石材模壓成型機的設計[J]. 機床與液壓，2001(5)：126～129. [5] 張振軍. MH-15X3型集成材液壓系統(tǒng)的改進設計[J].液壓與氣動，2001(5)：6～9. [6] 陳紹華. 機械設備電器控制[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2000. [7] 張利平. 液壓站設計與使用[M]. 北京：海洋出版社，2004. [8] 濮良貴，紀名剛. 機械設計(第七版)[M]. 北京：高等教育出版社，2001. [9] 張曉旭. AutoCAD2007液壓氣壓設計實例教程[M]. 北京：清華大學出版社；北京 交通大學出版社，2007. [10] 王伯平. 互換性與測量技術基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004. [11] 王積偉. 液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社2011. [12] 康立新，馬建華. 工業(yè)機械手的設計[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2009，8（2）：218. [13] 萬繼祥. 模塊化四自由度機械手仿真與控制[D]. 淄博：山東理工大學，2008. [14] 王佳. 熱壓成型機械手的設計研究[D]. 西安：西安工業(yè)大學，2008. [15] 楊爾莊. 二十一世紀液壓技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 液壓與氣動，2001，9（2）：1～3. 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 研究或解決的問題 本課題需要解決如何設計合理的機械結(jié)構(gòu)來使機械手完成取料的一系列動作，需要研究機械手的運動參數(shù)和制造機械手的材料的選擇來盡可能達到設計目的，如何設計機械手的運動原理圖和零件裝配，設計出可以很好滿足運動規(guī)律的機構(gòu)，使設計出來的機械手能夠達到重量輕、體積小、工作安全可靠和操作方便等要求。 2 采用的研究手段 首先，對機械手做深入了解，清楚其機械結(jié)構(gòu)與驅(qū)動裝置，根據(jù)以前所學習、了解到的知識對機械手的機構(gòu)運動分析等進行深入理解。 其次，利用身邊的資源進行文獻資料的查閱，通過各校的圖書館查閱和網(wǎng)上查閱相結(jié)合來完成機械手的運動規(guī)律和機構(gòu)受力分析的設計，根據(jù)所查資料來完成機械手的機構(gòu)擬定以及相關計算。 最后，通過指導教師指導，刻苦努力學習領會相關知識來進一步完善各項設計，最終達到所需要求。 開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 該生通過查閱與本課題相關的參考文獻，經(jīng)過一定的分析研究，從普通取料機械手的選型開始一步步引出課題，對國內(nèi)外的先進技術進行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻綜述能夠反映“取料機械手的設計”的課題背景以及相關知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達到了撰寫文獻綜述要求和目的，為畢業(yè)設計后期分析打下了基礎。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測： 本課題主要設計取料機械手進行運動方針，要求學生能夠靈活運用機械設計與機械制造技術基礎的專業(yè)課程知識。本課題需要系統(tǒng)地設計一個大型機械，對于一位在校的大學生而言，沒有系統(tǒng)的設計經(jīng)驗，是具有一定的難度的。整個設計工作量較大，但是，在自身的努力和老師的指導下，應該可以完成畢業(yè)設計的任務要求。學生若能夠深入地系統(tǒng)地完成該裝置的設計，會為學生進入企業(yè)進行相關設計工作打下基礎。 指導教師： 2019年3月25日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 2019年 3月25日