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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手 課題的目的與意義 在社會(huì)不斷發(fā)展的今天，機(jī)器人在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，用機(jī)器的力量代替人力，而將人類(lèi)從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)是歷史發(fā)展的趨勢(shì)。 近十幾年來(lái)，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)不僅越來(lái)越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 在工業(yè)上，自動(dòng)控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人是相對(duì)較新的電子設(shè)備，它正開(kāi)始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。 本設(shè)計(jì)的機(jī)械手是基于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的。在某些勞動(dòng)條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機(jī)械手代替人力勞動(dòng)。 本設(shè)計(jì)為四自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)械手，其工作方向?yàn)閮蓚€(gè)直線方向和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手，主要是針對(duì)質(zhì)量少于2KG的圓形棒料的搬運(yùn)。通過(guò)氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于60mm的棒料的搬運(yùn)。 在控制器的作用下，機(jī)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(zhuǎn)過(guò)來(lái)這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作. 國(guó)內(nèi)外研究情況 機(jī)器人（又稱機(jī)械手，機(jī)械人，英文名稱：Robot），在人類(lèi)科技發(fā)展史上其來(lái)有自，早在三國(guó)時(shí)代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國(guó)人的智能結(jié)晶。隨著近代的工業(yè)革命，機(jī)器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。 機(jī)器人的研究從一開(kāi)始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的開(kāi)發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來(lái)代替人去做人力所無(wú)法完成的勞作或探險(xiǎn)。但近十幾年來(lái)，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)不僅越來(lái)越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，它對(duì)于提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動(dòng)條件的作用日見(jiàn)顯著。不少勞動(dòng)條件惡劣、生產(chǎn)要求苛刻的場(chǎng)合，工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動(dòng)已是必然的趨勢(shì)。 工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)逐步完善，它的發(fā)展過(guò)程可分為三代： 第一代工業(yè)機(jī)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(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用在線編程，即通過(guò)示教存貯信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代工業(yè)機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。它具有尋力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980年開(kāi)始進(jìn)入了實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。 第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺(jué)、視覺(jué)等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周?chē)沫h(huán)境，識(shí)別對(duì)象的有無(wú)及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。 世界上工業(yè)機(jī)器人萌芽于50年代的美國(guó)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，已被不斷地應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)很多領(lǐng)域，正如計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣，機(jī)器人技術(shù)正在日益改變著我們的生產(chǎn)方式。 進(jìn)入90年代，世界機(jī)器人工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，每年增長(zhǎng)率保持在10%左右，世界上已擁有機(jī)器人數(shù)量達(dá)到70萬(wàn)臺(tái)左右，1992、1993年世界機(jī)器人市場(chǎng)曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機(jī)器人市場(chǎng)也開(kāi)始復(fù)蘇，并日益興旺。與全球機(jī)器人市場(chǎng)一樣，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)也逐漸活躍，1997年上半年，我國(guó)從事機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單位已達(dá)200家，研制生產(chǎn)的各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人約有410臺(tái)，其中已用于生產(chǎn)的約占3/4。目前全國(guó)約有機(jī)器人用戶500家，擁有的工業(yè)機(jī)器人總臺(tái)數(shù)約為1200臺(tái)，其中從40家外國(guó)公司進(jìn)口的各類(lèi)機(jī)器人占2/3以上，并每年以100～150臺(tái)的速度增加。 從機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展來(lái)看，在很多方面工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動(dòng)已是必然的趨勢(shì)，工業(yè)機(jī)器人將來(lái)必定有廣闊的發(fā)展前景。 主要參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2001 [2] 張鐵,謝存禧.機(jī)器人學(xué)][M].廣州:華南理工大學(xué)出版社.2004 [3] 陳統(tǒng)堅(jiān).機(jī)械工程英語(yǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1996. [4] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.氣壓傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 [5] 馮辛安.機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社.2004 [6] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.常用工程材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 [7] 吳克堅(jiān),于曉紅,錢(qián)瑞明.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社.2002 [8] 鄭堤,唐可紅.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001 [9] 陸一心,氣壓與氣動(dòng)技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 [10] 秦曾煌.電工學(xué)電子技術(shù)(第五版) [M]. 北京：高等教育出版社.1999. [11] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2000. [12] 吳振彪.機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].廣東海洋大學(xué).2002 [13] 馮開(kāi)平，左忠義.畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖[M].廣州:華南理工大學(xué)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(nèi)容、方法、預(yù)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(jī)械手設(shè)計(jì)系統(tǒng) 研究?jī)?nèi)容與方法 （1） 完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)的總體方案 （2） 通過(guò)老師的指導(dǎo)可以對(duì)機(jī)械手進(jìn)行熟悉的操作和運(yùn)用 （3） 利用現(xiàn)有資料對(duì)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析，并結(jié)合矩陣工具對(duì)其建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)的方程進(jìn)行求解； （4） 利用機(jī)械手完成平面文字軌跡的運(yùn)動(dòng)控制； （5） 對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制的總結(jié)，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出其缺點(diǎn)的解決方案和需要注意的問(wèn)題 預(yù)期成果 以示教型四自由度串聯(lián)機(jī)械手為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行機(jī)械手的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制，使機(jī)械手完成各種復(fù)雜軌跡的運(yùn)動(dòng)控制等功能，能夠在現(xiàn)在工業(yè)焊接、噴漆等方面的任務(wù) 條件保障 （1）微型計(jì)算機(jī)1臺(tái)。 （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(dǎo)。 進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等） 2012.12-2012.2 收集相關(guān)資料，確定題目； 2013.3.1-20013.3.20 總體方案論證，選擇，整體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)； 2013.3.21-2013.4.10 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 討論小組意見(jiàn) 組長(zhǎng)簽名： 2013年 月 日 專業(yè)委員會(huì)意見(jiàn) 專業(yè)委員會(huì)主任簽名： 2013年 月 日 10