SCARA機器人結構設計與運動模擬[四自由度機械手][三維UG]
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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目 4-DOF SCARA機器人結構設計與運動模擬
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105226
學 生 姓 名 饒新龍
指 導 教 師 許瑛
填 表 日 期 2011 年 3 月 11 日
一、 選題的依據(jù):
機器人技術涵蓋了機械技術與信息技術,水平多關節(jié)機器人(SCARA)在制造行業(yè)中應用非常廣泛。隨著全球化的流行,中國未來的發(fā)展受到嚴峻的考驗。市場競爭的不斷加劇,為盡快將我國的裝配機器人產業(yè)化,SCARA機器人是設計和生產單位急需對這種機器人的結構和性能進行充分的理論分析和優(yōu)化。對SCARA機器人進行結構設計與運動模擬的目的就在于使中國對工業(yè)機器人領域有更多的應用。因此,研究機器人的結構對生產制造有著很重要的意義。
二、 國內外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻綜述):
1. 國內研究概況及發(fā)展趨勢
我國從上世紀80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機器人的研究,近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機地進行聯(lián)合,至今仍未形成具有影響力的產品和有規(guī)模的產業(yè)。目前國內除了一家以組裝為主的中日合資的機器人公司外,具有自主知識產權的工業(yè)機器人尚停留在高校或科研單位組織的零星生產,未能形成氣候。近10年來,進口機器人的價格大幅度降低,對我國工業(yè)機器人的發(fā)展造成了一定的影響,特別是我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上根本無法與之競爭。特別是我國在研制機器人的初期,沒有同步發(fā)展相應的零部件產業(yè),使得國內企業(yè)在生產的機器人過程中,只能依賴配套進口的零部件,更削弱了我國企業(yè)的價格競爭力。 中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國,市場發(fā)展穩(wěn)定,汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應用領域,隨著我國產業(yè)結構調整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉移,我國的機器人市場會進一步加大,市場擴展的速度也會進一步提高。從近幾年世界機器人推出的產品來看,工業(yè)機器人技術正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢主要為:結構的模塊化和可重構化;控制技術的開放化、pc化和網(wǎng)絡化;伺服驅動技術的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術的實用化;工作環(huán)境設計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和智能化等方面。
圖1 圖2
圖1是噴涂機器人,可以代替工人進行噴涂作業(yè)效率高。圖2是焊接機器人,正在焊接零部件。
圖3 圖4
圖3是裝配機器人,在組裝汽車。 圖4、圖5、圖6、圖7都是撿面包機器人它們的工作效率人是無法達到的,在生產面包時幾臺機器人就可以替代幾百人的勞動力。
2. 國外工業(yè)機器人研究概況及發(fā)展趨勢
工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機器人是最典型的機電一體化數(shù)字化裝備,技術附加值很高,應用范圍很廣,作為先進制造業(yè)的支撐技術和信息化社會的新興產業(yè),將對未來生產和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預測,機器人產業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術產業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經濟委員會和國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計,世界機器人市場前景看好,從20世紀下半葉起,世界機器人產業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進入20世紀90年代,機器人產品發(fā)展速度加快,年增長率平均在10%左右。2004年增長率達到創(chuàng)記錄的20%。其中,亞洲機器人增長幅度最為突出,高達43%。
圖5 圖6
圖7 圖8
圖8、圖9、圖10機器人在裝配汽車,在裝配生產線上各種機器人組成生產線來代替人工的生產線,給更多的時間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對推動科學的發(fā)展、社會的發(fā)展有很大的意義。
圖9 圖10
圖11圖12
工業(yè)機器人技術日趨成熟,已經成為一種標準設備被工業(yè)界廣泛應用。從而,相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機器人公司,它們包括:瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC,德國的KUKA,美國的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,意大利COMAU公司。為其所在地區(qū)的支柱性產業(yè)。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、FANUC、不二越、川崎等公司的產品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機器人已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工廠自動化(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動工具。
三.研究內容及實驗方案:
研究內容:
1.4-DOF SCARA 機器人結構設計;
2.列寫機器人的運動學方程;
3.機器人的動力分析;
4.繪制零件圖及裝配圖。
設計方案:
1、收集有關資料、寫開題報告;
2、翻譯外文資料;
3、結構設計;
4、運用UG繪制零件圖及裝配圖;
5、機器人的運動模擬;
6、撰寫畢業(yè)設計論文。
四、目標、主要特色及工作進度
1、目標:
利用GU做SCARA 機器人的結構設計及運動模擬。
2、主要特色 :
采用CAD設計機器人能提高設計的效率,為產品開發(fā)縮短時間。
3、工作進度:
1)、收集資料、開題報告、外文翻譯(6000字符以上) 3.01-3.11
2)、總體方案設計 3.14-4.02
3)、零部件的結構設計 4.06-4.26
4)、計算與強度校核 4.27-5.10
5)、畢業(yè)論文整理及答辯準備 5.26-6.03
五、參考文獻
【1】孫桓,陳作模主編.機械原理.第七版.北京:高等教育出版社,2006.12;
【2】馬香峰主編.工業(yè)機器人的操作機設計.冶金工業(yè)出版社,1966;
【3】宗光華 張慧慧譯.機器人設計與控制.科學出版社,2004;
【4】吳振彪等主編.工業(yè)機器人(第二版)華中科技大學出版社,2006;
【5】于靖軍等主編.機器人結構學的數(shù)學基礎.機械工業(yè)出版社,2008;
【6】鄭貞平,喻德主編.UG NX 5三維設計與NC加工.機械工業(yè)出版社,2008;
【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42
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