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湖 南 科 技 大 學 開題報告 學 生 姓 名： 姚果 學 院： 機電工程學院 專業(yè)及班級： 機械設計制造及其自動化三班 學 號： 1103010317 指 導 教 師： 廖先祿 2015年03月15日 湖南科技大學2015屆畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 M10型工業(yè)機器人手腕轉動機構設計 作者姓名 姚果 學號 1103010317 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 1、 產品介紹，研究的意義，同類研究工作國內外現狀、面臨挑戰(zhàn)（列出主要參考文獻） 工業(yè)機器人介紹： 工業(yè)機器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機電一體化裝置，其應用領域分為很多種類，從常用的機器人系列和市場占有率來看，焊接、裝配、搬運、上料/卸料、鑄造、沖壓和噴漆是主要的工業(yè)機器人品種。 工業(yè)機器人產業(yè)鏈由零部件企業(yè)、本體企業(yè)、系統(tǒng)集成商、代理商、終端客戶構成。當前，工業(yè)機器人應用領域正不斷拓寬，種類更加繁多，功能越來越強，自動化和智能化水平顯著提高。據國際機器人聯合會統(tǒng)計，來自汽車整車及零部件工業(yè)的需求，合計占工業(yè)機器人下游總需求的60%左右。在亞洲，電子電氣工業(yè)對工業(yè)機器人的需求僅次于汽車工業(yè)排名第二。 研究意義： 1、衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志； 2、重塑我國制造業(yè)競爭優(yōu)勢的重要工具和手段； 3、加快我國工業(yè)轉型升級的務實之選。 工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展現狀與趨勢： 世界 1、市場需求呈現快速增長態(tài)勢 受技術快速發(fā)展、勞動力資源不斷稀缺、生產效率要求近一步提高等因素影響，全球工業(yè)機器人將迎來更為廣闊的發(fā)展空間和更高的發(fā)展速度。在區(qū)域分布上，隨著亞洲地區(qū)制造業(yè)的發(fā)展，各項產業(yè)對于工業(yè)機器人的需求量增加，使得工業(yè)機器人市場需求逐漸由歐美地區(qū)轉移到亞洲地區(qū)。 2、技術日益智能化、模塊化和系統(tǒng)化 從近幾年世界推出的機器人產品來看，新一代工業(yè)機器人正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化方向發(fā)展。 3、西方工業(yè)化發(fā)達國家紛紛進行戰(zhàn)略部署 美國：推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，大力發(fā)展工業(yè)機器人，希望重振制造業(yè)。 日本：日本可以稱得上是“機器人大國”。2004年5月發(fā)布的“新產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”明確了機器人產業(yè)等7個產業(yè)領域為重點發(fā)展產業(yè)。近兩年又開始重新審視機器人產業(yè)政策。 韓國：2009年公布《智能機器人基本計劃》，2012年10月發(fā)布了“機器人未來戰(zhàn)略展望2022”，將政策焦點放在了擴大韓國機器人產業(yè)并支持國內機器人企業(yè)進軍海外市場方面。 歐盟：歐盟2011年8月通過了一份發(fā)展制造業(yè)計劃，提出新工業(yè)革命概念，以機器人和信息技術為支撐，實現制造模式的變革。 我國 1、市場需求快速增長，但嚴重依賴國外進口 我國工業(yè)機器人市場已呈現出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。從2010年開始我國工業(yè)機器人需求量激增，但目前我國新增工業(yè)機器人中超過70%依賴國外進口。 2、產業(yè)化初步取得進展，但程度較低 近年來，在需求快速擴張及國家自主創(chuàng)新政策作用下，國內一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進入工業(yè)機器人研制和生產行列，我國工業(yè)機器人進入了初步產業(yè)化階段。一些產品已開始產業(yè)化生產應用，但由于在精度、速度等方面不如進口的同類產品，因此這些產品產業(yè)化應用程度較低，缺乏品牌認知度，市場份額小。 3、掌握了一些先進技術，但整體技術水平仍然較低 我國目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、電焊、裝配、搬運等機器人。一些產品的技術水平已達到國際先進水平，但在總體技術上還有很大差距，僅相當于國外90年代中期的水平。 面臨挑戰(zhàn)： 1、外資品牌占國內市場絕對份額 瑞典的abb、日本的fanuc（發(fā)那科）、日本的YASKAWA（安川電機）、德國的kuka（庫卡）等知名企業(yè)產品在中國市場的占有率達到近90%，僅fanuc一家，就在我國占有23%的市場份額。 2、關鍵核心部件受制于人 3、產業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范 伴隨我國工業(yè)機器人需求的迅猛增長，實力良莠不齊的企業(yè)紛紛進入工業(yè)機器人生產市場，勢必造成質低價廉的惡性競爭；雖然我國有近百家從事工業(yè)機器人研究生產的高校院所和企業(yè)，但現行的體制造成研究形式上過于獨立封閉、內容上較為分散，難以形成合力，造成重復研究與時間、經費的浪費；多數企業(yè)熱衷于大而全，一些關鍵部件研發(fā)生產的企業(yè)紛紛轉入整機的生產，難以形成研發(fā)、生產、制造、銷售、集成、服務等有序、細化的產業(yè)鏈。因此，工業(yè)機器人的產業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范。 4、研發(fā)及產業(yè)化方面的激勵政策尚需完善 盡管“十一五”及“十二五”期間，國家有多個項目涉及機器人領域，但行業(yè)仍未建立起有效的公共技術平臺以加強關鍵共性技術和核心功能部件的研究與突破，產業(yè)化進程也難以推進，研發(fā)與產業(yè)化方面的激勵政策尚需細化完善。 2、 研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據任務要求進一步具體化） 研究目標： 1、減輕工人的勞動強度，其最終目的是把工人從簡單、重復而繁重的勞動中解放出來； 2、依靠工藝過程的集約化并保證兩班、三班時設備正常工作，以提高勞動生產率和產品質量； 3、為生產組織中達到進一步質的飛躍并向全自動化柔性生產過渡創(chuàng)造條件。 研究內容： 1、保證工藝的柔性，要適應生產條件的變化； 2、在經常變換運輸、裝料和其他輔助裝置的情況下能使不同用途的裝備進行對接； 3、運行中工作效率和可靠性要高； 4、預先考慮到進一步發(fā)展和完善的可能性。 擬解決的關鍵問題： 1、 提高工藝靈活性，以便更好地滿足實際使用條件 建造工藝性能遠遠超過實際生產要求的通用工業(yè)機器人。通用性一般是通過操作機結構和控制裝置復雜化來解決，這樣就會使工業(yè)機器人價格貴。此外，機器人硬件結構的建造不可能最佳地滿足各種應用條件，這就導致出現大量各種型號的工業(yè)機器人。 2、 簡化結構以降低制造和維護的成本 建造最大限度的滿足預定工藝要求的專用和特殊工業(yè)機器人。但在這種情況下，由于工藝任務的多樣性，就導致出現大量的工業(yè)機器人型號，這又將提高其制造和維護成本。 3、 特色與創(chuàng)新之處 M10型專用工業(yè)機器人是用來在金屬切削機床上工作的。例如車床工段的帶數控裝置機床的裝料與卸料。這種形式的工業(yè)機器人的特點是保證操作機工作機構（夾持器）在球坐標系中運動，以及在結構上能直接放置在所工作的工藝裝備中。工業(yè)機器人程序控制裝置使操作機工作機構能夠沿六個坐標軸定位，其中兩個是四個自由度機構所共有的。 采用典型獨立結構的模塊。構成組合式機器人，它可以單獨使用或與其它型號機器人不用組合中使用。這種模塊式工業(yè)機器人具有很大的靈活性，同時由于其機械部分和控制裝置原件的廣泛標準化，組合模塊式工業(yè)機器人的制造和維護成本也降低。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線 第1周至第2周（3月9日至3月21日），收集資料，科技文獻翻譯（英譯中）； 第3周至第4周（3月22日至4月4日），M10型機器人總體設計； 第5周至第6周（4月5日至4月18日），手腕轉動機構設計； 第7周至第8周（4月19日至5月2日），轉動機構零件圖設計； 第9周至第11周（5月3日至5月23日），撰寫設計計算說明書，修改圖紙； 第12周（5月24日至5月30日），圖紙及說明書送審。 5、 擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備 1、AUTOCAD繪圖軟件； 2、WPS OFFICE軟件。 6、參考文獻 [1]、俄 IO.M.索羅門采夫、工業(yè)機器人圖冊、北京、機械工業(yè)出版社、1993.5、125-127 [2]、劉小年、AutoCAD計算機繪圖基礎、湖南長沙、湖南大學出版社、2010.8 [3]、大連理工大學工程圖學教研室、機械制圖、第六版、北京、高等教育出版社、2007.7 [4]、濮良貴，紀名剛、機械設計、第八版、北京、高等教育出版社、2011.5 [5]、孫恒、機械原理、第七版、北京、高等教育出版社、2006.5 [6]、大連理工大學工程圖學教研室、畫法幾何學、第六版、北京、高等教育出版社、2003.7 [7]、胡忠舉、機械制造基礎基礎、第二版、湖南長沙、中南大學出版社、2011.8 [8]、關慧貞，馮辛安、機械制造裝備設計、第三版、北京、機械工業(yè)出版社、2010.1 [9]、徐學林、互換性與測量基礎基礎、第二版、湖南長沙、湖南大學出版社、2009.8 [10]、王積偉、液壓傳動、第二版、北京、機械工業(yè)出版社、2007.4 注： 1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調研結果，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。