四自由度棒料搬運機械手設計,四自由度棒料搬運機械手設計,自由度,搬運,機械手,設計 畢業(yè)論文（設計）題目 四自由度棒料搬運機械手 課題的目的與意義 在社會不斷發(fā)展的今天，機器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應用也越來越廣泛，用機器的力量代替人力，而將人類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。 近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。 在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應用，如工業(yè)自動化機床控制，計算機系統(tǒng)，機器人等。而工業(yè)機器人是相對較新的電子設備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。 本設計的機械手是基于提高勞動生產率、產品質量和經濟效益，減輕工人勞動強度而設計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。 本設計為四自由度圓柱坐標型工業(yè)機械手，其工作方向為兩個直線方向和兩個旋轉方向。 本設計中的四自由度棒料搬運機械手，主要是針對質量少于2KG的圓形棒料的搬運。通過氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于60mm的棒料的搬運。 在控制器的作用下，機械手執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線并把工件翻轉過來這一簡單的動作. 國內外研究情況 機器人（又稱機械手，機械人，英文名稱：Robot），在人類科技發(fā)展史上其來有自，早在三國時代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國人的智能結晶。隨著近代的工業(yè)革命，機器產業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。 機器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機械手、機械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。 工業(yè)機器人是典型的機電一體化高技術產品。在許多生產領域，它對于提高生產自動化水平，提高勞動生產率、產品質量和經濟效益，改善工人勞動條件的作用日見顯著。不少勞動條件惡劣、生產要求苛刻的場合，工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢。 工業(yè)機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進行各種操作。 工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代： 第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構發(fā)出指令，執(zhí)行機構按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代工業(yè)機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復雜得多，這種機器人從1980年開始進入了實用階段，不久即將普及應用。 第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應用。 世界上工業(yè)機器人萌芽于50年代的美國，經過40多年的發(fā)展，已被不斷地應用于人類社會很多領域，正如計算機技術一樣，機器人技術正在日益改變著我們的生產方式。 進入90年代，世界機器人工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步增長，每年增長率保持在10%左右，世界上已擁有機器人數(shù)量達到70萬臺左右，1992、1993年世界機器人市場曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機器人市場也開始復蘇，并日益興旺。與全球機器人市場一樣，中國機器人市場也逐漸活躍，1997年上半年，我國從事機器人及相關技術產品研制、生產的單位已達200家，研制生產的各類工業(yè)機器人約有410臺，其中已用于生產的約占3/4。目前全國約有機器人用戶500家，擁有的工業(yè)機器人總臺數(shù)約為1200臺，其中從40家外國公司進口的各類機器人占2/3以上，并每年以100～150臺的速度增加。 從機器人的應用與發(fā)展來看，在很多方面工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢，工業(yè)機器人將來必定有廣闊的發(fā)展前景。 主要參考文獻 [1] 成大先.機械設計手冊[M].第3卷.北京：化學工業(yè)出版社.2001 [2] 張鐵,謝存禧.機器人學][M].廣州:華南理工大學出版社.2004 [3] 陳統(tǒng)堅.機械工程英語[M].北京:機械工業(yè)出版社.1996. [4] 成大先.機械設計手冊.單行本.氣壓傳動[M].北京：化學工業(yè)出版社.2004 [5] 馮辛安.機械制造裝配設計[M].北京: 機械工業(yè)出版社.2004 [6] 成大先.機械設計手冊.單行本.常用工程材料[M].北京：化學工業(yè)出版社.2004 [7] 吳克堅,于曉紅,錢瑞明.機械設計[M].北京:高等教育出版社.2002 [8] 鄭堤,唐可紅.機電一體化設計基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社.2001 [9] 陸一心,氣壓與氣動技術[M]. 北京：化學工業(yè)出版社.2004 [10] 秦曾煌.電工學電子技術(第五版) [M]. 北京：高等教育出版社.1999. [11] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.2000. [12] 吳振彪.機電綜合設計指導[M].廣東海洋大學.2002 [13] 馮開平，左忠義.畫法幾何與機械制圖[M].廣州:華南理工大學出版社.2004 [14] Robert J. Schilling.[Fundamentals of Robotics-Analysis and Control].New Jersey:Prentice Hall,1990 研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等） 研究目的 為了更好的了解四自由度棒料機械手設計系統(tǒng) 研究內容與方法 （1） 完成復雜運動控制設計的總體方案 （2） 通過老師的指導可以對機械手進行熟悉的操作和運用 （3） 利用現(xiàn)有資料對機械手進行運動學理論分析，并結合矩陣工具對其建立的運動學的方程進行求解； （4） 利用機械手完成平面文字軌跡的運動控制； （5） 對復雜運動控制的總結，分析其優(yōu)缺點，并提出其缺點的解決方案和需要注意的問題 預期成果 以示教型四自由度串聯(lián)機械手為實驗設備，進行機械手的復雜運動控制，使機械手完成各種復雜軌跡的運動控制等功能，能夠在現(xiàn)在工業(yè)焊接、噴漆等方面的任務 條件保障 （1）微型計算機1臺。 （2）所需的office辦公軟件和Auto CAD Pro/E SolidWorks等軟件。 （3）有資深老師的指導。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 2012.12-2012.2 收集相關資料，確定題目； 2013.3.1-20013.3.20 總體方案論證，選擇，整體結構的初步設計； 2013.3.21-2013.4.10 整體結構設計，繪制裝配圖； 2013.4.11.5-2013.4.20繪制零件圖 2013.4.21-2013.5.6 編寫設計計算說明書。 討論小組意見 組長簽名： 2013年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)委員會主任簽名： 2013年 月 日 10