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一 本課題選擇依據(jù)
1 題目來源：
機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器,更是人類創(chuàng)造的一項(xiàng)偉大奇跡,其研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)是從二十世紀(jì)中葉開始的.我國的工業(yè)機(jī)械手是從80年代"七五"科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有130多臺(tái)噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。
機(jī)械手也成自動(dòng)手，能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能用以按固定程序抓取搬運(yùn)物件或操縱的自動(dòng)操作裝置。代替人類的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，冶金，電子，輕功和原子等部門。
但總的看來，我國的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機(jī)械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。影響我國機(jī)械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺(tái)因素就是其軟件，硬件和機(jī)械結(jié)構(gòu)。
2 應(yīng)用性：
目前工業(yè)機(jī)械手仍大量應(yīng)用在制造業(yè)，其中汽車工業(yè)占第一位（占28.9%），電器制造業(yè)第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。發(fā)達(dá)國家汽車行業(yè)機(jī)械手應(yīng)用占總保有量百分比為23.4%～53%，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機(jī)械手?jǐn)?shù)為（包括整車和零部件）：日本88.0臺(tái)，德國64.0臺(tái)，法國32.2臺(tái)，英國26.9臺(tái)，美國33.8臺(tái)，意大利48.0臺(tái)
工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，還可以歸納為以下的一些方面：
1. 建造旋轉(zhuǎn)零件體自動(dòng)線方面
建造旋轉(zhuǎn)零件體（軸類、盤類、環(huán)類零件）自動(dòng)線，一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳送工件。
2. 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面
(1)各類半自動(dòng)車床，有自行夾緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料，裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。
(2)注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動(dòng)取料，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)。
(3)沖床有自動(dòng)上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實(shí)現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動(dòng)化。
3. 鑄、鍛、焊、熱處理等方面
總的來說，由于工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)滿足了社會(huì)生產(chǎn)的需要，進(jìn)而帶來了經(jīng)濟(jì)效益。其特點(diǎn)：
(1)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)，有害的操作，在長時(shí)間對(duì)人體有害的場所，機(jī)械手不受影響。
(2)機(jī)械手能持久、耐勞、可以把人從單調(diào)的繁重的勞動(dòng)中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。
(3)動(dòng)作準(zhǔn)確，可保證穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)可避免人為操作的錯(cuò)誤。
(4)通用性靈活性好，特別是通用機(jī)械手，能適應(yīng)產(chǎn)品品種迅速變化的要求，滿足柔性生產(chǎn)的需要。
(5)采用機(jī)械手能明顯的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。
3 先進(jìn)性：
上料機(jī)械手和卸料機(jī)械手相對(duì)，其中上料機(jī)械手中的移動(dòng)式搬運(yùn)上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動(dòng)搬運(yùn)及上下料工作。根據(jù)作用要求和載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度可調(diào)。移動(dòng)式搬運(yùn)上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時(shí)具有高溫棒料啟動(dòng)疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個(gè)機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實(shí)現(xiàn)可以通過編程實(shí)現(xiàn)。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會(huì)生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用。轎車半軸加工上料機(jī)械手設(shè)計(jì)在綜合多種機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)思想，根據(jù)轎車半軸加工的特點(diǎn)提出的，有一定的理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用價(jià)值。
國內(nèi)外實(shí)際使用的多是定位控制的機(jī)械手，沒有“視覺”和“觸覺”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸覺”的工業(yè)機(jī)械手，使它能夠?qū)λト〉墓ぜM(jìn)行分辨，能選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器上定位、定向。
為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零部件，它由視覺傳感器輸入三個(gè)視圖方向的視覺信息，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。
為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物件的滑動(dòng)位移，來修正握力。
因此，這種機(jī)械手就具有以下幾個(gè)方面的性能：
(1）能準(zhǔn)確地抓住方位變化的物體；
(2）能判斷對(duì)象的重量；
(3)能自動(dòng)避開障礙物；
(4)抓空或抓力不足時(shí)能檢測出來。
這種具有感知能力并對(duì)感知的信息做出反映的工業(yè)機(jī)械手稱之為“智能機(jī)械手”，它是有發(fā)展前途的。
4 發(fā)展前景：
世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險(xiǎn)的勞動(dòng)環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。
現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，其效用是代替從事繁重的工作，危險(xiǎn)的工作，單調(diào)重復(fù)的工作，惡劣環(huán)境下的工作方面尤其明顯。至于像汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費(fèi)工的工業(yè)部分，機(jī)械手的應(yīng)用情況決不能說是好的。雖然這些工業(yè)部門工時(shí)不足的問題尖銳，但采用機(jī)械手只限于一小部分工序，其原因是，工業(yè)機(jī)械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機(jī)械手工作的范圍很狹小，這是主要原因。經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看，不一定總是合算的。然而，利用機(jī)械手或類似機(jī)械設(shè)備節(jié)省人力和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會(huì)持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價(jià)格方面存在的問題得到解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將會(huì)飛躍發(fā)展。隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會(huì)生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用。
二 本課題的研究內(nèi)容及目標(biāo)
本課題研究的內(nèi)容是機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)，然后繪制機(jī)械手的裝配圖及零件圖，目的在于對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)匯總及整理，以及學(xué)習(xí)對(duì)于新知識(shí)的吸收，理解和應(yīng)用。并且熟練掌握cad，pro\e等基本繪圖軟件，熟練繪制各種零件的裝配圖。
三 前期準(zhǔn)備工作
1 查閱相關(guān)資料，通過互聯(lián)網(wǎng)及市場調(diào)查分析市場上機(jī)械手應(yīng)用及相關(guān)產(chǎn)品的情況。
2 如果有機(jī)會(huì)的會(huì)可以進(jìn)場參觀工廠內(nèi)工業(yè)機(jī)械手的工作情況，分析工業(yè)機(jī)械手的組成及結(jié)構(gòu)作用，研究其合理性并加以改進(jìn)。
3 同有關(guān)技術(shù)人員交流并吸收經(jīng)驗(yàn)。
四 本課題的研究方法
1 通過互聯(lián)網(wǎng)圖書館等資糧來源，查閱有關(guān)工業(yè)機(jī)械手的學(xué)術(shù)論文、報(bào)告的資料文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外工業(yè)機(jī)械手的新動(dòng)向和發(fā)展水平，更加深入的了解機(jī)械手的原理，擴(kuò)展思維。
2 去機(jī)械手生產(chǎn)車間觀察實(shí)習(xí)，觀察零部件的應(yīng)用及合理性。
3 了解工業(yè)機(jī)械手的市場和前景情況，閱讀用戶守則，了解工業(yè)機(jī)械手及其部分零件的結(jié)構(gòu)和性能。4完成工業(yè)機(jī)械手各個(gè)零部件的組裝和配件工作。
五 本課題研究的進(jìn)度計(jì)劃
1 第1-2周 ，搜索資料，學(xué)習(xí)《cad》教程，復(fù)習(xí)《畫法幾何及機(jī)械制圖》課本。
2 第3-4周，將資料進(jìn)行整理，擬定設(shè)計(jì)方案，為具體設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和計(jì)算。
3 第5-8周對(duì)工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制組裝圖，對(duì)有關(guān)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制零件圖。
4 第9-11周 對(duì)工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行二維畫圖。
5 第12-13周將這些零件圖進(jìn)行組裝，并完成說明書。
6 第14-15周檢查論文并準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
六 參考文獻(xiàn)
【1】郝偉春 武華 俞成飛主編《cad工程制圖》電子工業(yè)出版社
【2】工業(yè)機(jī)械手圖冊(cè)編寫組主編《工業(yè)機(jī)械手圖冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社
【3】沈陽市機(jī)床工業(yè)公司七·二一大學(xué)主編《工業(yè)機(jī)械手》遼寧人民出版社
【4】田綠竹 李恩海主編《畫圖幾何及機(jī)械制圖》冶金工業(yè)出版社
【5】成大先主編【機(jī)械手設(shè)計(jì)手冊(cè)】化學(xué)工業(yè)出版社
【6】（美）J達(dá)菲主編，《機(jī)構(gòu)和機(jī)械手分析》 1990
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見：
負(fù)責(zé)人簽章：
年 月 日