畢業(yè)設(shè)計開題報告（理工類）
設(shè)計題目
三自由度搬運機械手的設(shè)計
學生姓名
學號
專業(yè)
機械制造及其自及其自動化
一、課題的目的意義：
1、 應(yīng)用搬運機機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送.共建的裝卸.刀具的更換以及機器的裝配的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)本。
2、 改善勞動條件，避免人身安全。在高興.高壓.低溫.低壓等惡性環(huán)境下的場合中，用人手直接操作是危險或基本不可能的，而用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得到改善。
3 、可以減輕人力，便于有節(jié)奏高效的生產(chǎn)。
4、 通過運用兩年來所學的機械.電氣.氣動PLC.計算機等有關(guān)知識，學會根據(jù)實際問題需要確定設(shè)計方案，構(gòu)思機械結(jié)構(gòu)，完成程序設(shè)計及調(diào)試
5、 通過本次畢業(yè)設(shè)計，將使我掌握寫論文的一般步驟及方法。同時也鍛煉了我在遇到困難時冷靜分析。獨立思考及解決問題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學相互討論，相互學習的習慣。
二、資料調(diào)研分析：
我國的工業(yè)機械手發(fā)展主要是逐步擴大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機械手，研制出示教式機械手工業(yè)機械手是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械操作手研究，它是一種主從型的控制系統(tǒng)。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的；1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上，又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓做儲存裝置。不少球面坐標式機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；普曼公司專門生產(chǎn)工業(yè)機械手聯(lián)邦德國機器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)：聯(lián)邦德國K公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制；日本是工業(yè)機器人發(fā)展最快，應(yīng)用國家最多的國家，自1969年從美國引進兩種典型機械手后，開始大力從事機械手的研究，目前以成為世界上工業(yè)機械手應(yīng)用最多的國家之一。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機械手，主要用于機械化、自動化程序較低、繁重單調(diào)、有害于健康的輔助性工作。
我國工業(yè)機械手的研究與開發(fā)始于20世紀70年代。1972年我國第一臺機械手開發(fā)于上海，隨之全國各省都開始研制和應(yīng)用機械手。從第七個五年計劃（1986-1990）開始，我國政府將工業(yè)機器人的發(fā)展列入其中，并且為此項目投入大量的資金，研究開發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機器人，有由北京機械自動化研究所設(shè)計制造的噴涂機器人，廣州機床研究所和北京機床研究所合作設(shè)計制造的點焊機器人，大連機床研究所設(shè)計制造的氬弧焊機器人，沈陽工業(yè)大學設(shè)計制造的裝卸載機器人等等。這些機器人的控制器，都是由中國科學院沈陽自動化研究所和北京科技大學機器人研究所開發(fā)的，同時一系列的機器人關(guān)鍵部件也被開發(fā)出來，如機器人專用軸承，減震齒輪，直流伺服電機，編碼器，DC——PWM等等。
、計算機控制機械手和組合式機械手等?？梢詫C械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機構(gòu)，組裝成各種用途的機械手，即便于設(shè)計制造，又便于跟換工件，擴大了應(yīng)用范圍。
機械手的種類，按驅(qū)動方式分為液壓式.氣動式.電動式.機械式機械手;按適用范圍可以分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡可以分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。
通過此次畢業(yè)設(shè)計完成氣動技術(shù)與PLC技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計出即環(huán)保又高效的機械手。
三、設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標：
一 可行性分析
1 機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，有夾持型、托持型和吸附型等，本課題采用夾持式。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢，本課題將采用復(fù)合式。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有2～3個自由度，導(dǎo)軌采用移動式。本課題可采用可編程序控制器對機械手實現(xiàn)自動控制?？刂葡到y(tǒng)硬件由開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)、可編程控制器和輸入輸出繼電器構(gòu)成。軟件采用模塊式結(jié)構(gòu)，回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)，用選擇開關(guān)來選擇動作種類。可實現(xiàn)機械手的下降、夾緊、上升、慢進、快進、慢進、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退動作。
二 預(yù)期目標
1 堅持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻，并閱讀較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證,此外，還充分利用時間，提前學習專業(yè)軟件，能夠熟練運用CAD軟件進行設(shè)計、分析、加工等操作，使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計。
2 選定自己適合和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進行深入學習及具體實踐。
3 對驅(qū)動氣路進行仔細研究，了解氣動原理，繪制氣動圖。
4 機械結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)要求設(shè)計出合理輕便的機械手。
5 模擬調(diào)試后對整個機械手進行完善。
本課題主要研究目標是能夠?qū)崿F(xiàn)機械手工作的預(yù)期目標和要求，能夠順利可靠的完成工作，完成裝配圖，氣動圖等任務(wù)。
四、所需要的儀器設(shè)備、材料：
1 計算機一臺
2 三菱公司編.三菱FX2X可編程控器編程手冊.1998
3 三菱公司編.三菱FX可編程控器編程手冊.1995
4 張建民主編。機電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京：北京理工大學出版社，1996
5 張君安主編。機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)。北京：兵器工業(yè)出版社，1997
6 徐志毅組編.機電一體化技術(shù)實用技術(shù).上海：上?？茖W技術(shù)文獻出版社。1995
7 胡弘 姚伯威主編.機電一體化原理與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社.1999
五、課題分階段進度計劃：
序號
起止日期
工 作 內(nèi) 容
階段成果
1
3.19-3.25
翻譯外文，查閱有關(guān)資料，討論方案
2
3.26-4.01
實習參觀，確定方案，寫開題報告
3
4.02-4.08
設(shè)計計算，繪制草圖
4
4.09-4.29
繪制裝配圖及零件圖
5
4.30-5.06
畫氣動原理圖
6
5.07-5.20
硬件設(shè)計.程序流程圖及軟件編程
7
5.21-5.27
程序模擬調(diào)試
8
5.28-6.03
編寫說明書
9
6.04-6.10
修改全部資料，答辯，資料歸檔
指導(dǎo)教師意見：
簽字：
200 年 月 日