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長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目 名 稱(chēng) 注塑機(jī)自動(dòng)取料機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座 系 部 機(jī)械系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械61105 學(xué) 生 姓 名 吳琦 指 導(dǎo) 教 師 牧 青／講師 輔 導(dǎo) 教 師 牧 青／講師 開(kāi)題報(bào)告時(shí)間 2014年11月10日 注塑機(jī)自動(dòng)取料機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的的設(shè)計(jì) 學(xué) 生：吳 琦，機(jī)械系 指導(dǎo)教師：牧 青，機(jī)械系 1、 題目來(lái)源 本課題是注塑機(jī)自動(dòng)取料機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的的設(shè)計(jì)。 工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人體上肢部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，它可以代替手的繁重勞動(dòng)，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過(guò)對(duì)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì)提高PLC對(duì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的控制。 2、 研究（設(shè)計(jì)）目的和意義 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。然而在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序銜接起來(lái)，不僅費(fèi)時(shí)而且效率不高。同時(shí)人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失誤及傷害。顯然，這嚴(yán)重影響制約了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率和自動(dòng)化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避免了人身事故。 在機(jī)械工業(yè)中在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的應(yīng)用具有以下意義： 1、可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而降低對(duì)人力的依賴(lài)，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 2、可以改善勞動(dòng)條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座可以更大范圍的、個(gè)好的代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。 3、可以減少人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座可以提高機(jī)械手的活動(dòng)自由度，提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)能更準(zhǔn)確得控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行生產(chǎn)。 3、 閱讀的主要參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤，羅勝?lài)?guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第3版.北京：高等教育出版社.2006.12 [2] 劉朝儒，彭福蔭，高正一 機(jī)械制圖，第四版，高等教育出版社 [3] 韓進(jìn)宏，互換性與技術(shù)測(cè)量，2007.1 [4] 劉鴻文，材料力學(xué)，第4版，2004.9 [5] 郭洪紅. 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù)，科學(xué)出版社，2008. 1 [6]霍偉，《機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制》，第一版，高等教育出版社，2005.1 [7]李允文，《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》，第六版，機(jī)械工業(yè)出版社，1996.4 4、 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 在我國(guó)，西周時(shí)期的能工巧匠偃師就研制出能歌善舞的伶人，這是我國(guó)最早的關(guān)于機(jī)器人的記錄。機(jī)器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾.恰佩克在他的諷刺劇《羅莎姆的萬(wàn)能機(jī)器人》種首先提出?，F(xiàn)代機(jī)器人出現(xiàn)于20世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)，電子技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)了受計(jì)算機(jī)控制的可編程的數(shù)控機(jī)床，人類(lèi)需要開(kāi)發(fā)機(jī)械代替人手去勞動(dòng)，在這一背景下，機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)得到快速發(fā)展。 1959年，戴沃爾與美國(guó)發(fā)明家英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。 1967年，日本川崎重工公司和豐田公司分別從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了工業(yè)機(jī)器人Unimation和Verstran的生產(chǎn)許可證。日本從此開(kāi)始了機(jī)器人的研制。20世紀(jì)60年代，噴漆弧焊機(jī)器人問(wèn)世并逐步發(fā)展應(yīng)用于工業(yè)。 1969年，日本早稻田大學(xué)加藤一朗實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)雙腳走路機(jī)器人。他帶有視覺(jué)傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木。 1979年，美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人，標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成熟。 1979年，日本山梨大學(xué)牧野洋發(fā)明了平面關(guān)節(jié)型SCARA機(jī)器人，該型機(jī)器人在以后裝配作業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始。全國(guó)第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程1986年在沈陽(yáng)建成。目前我國(guó)已經(jīng)基本掌握了機(jī)器人設(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)和軌道規(guī)劃技術(shù)。開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。20世紀(jì)90年代中期，國(guó)6000m以下深水作業(yè)機(jī)器人試驗(yàn)成功。以后近十年中，在步行機(jī)器人、精密裝配機(jī)器人、多自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的研制等國(guó)際前沿領(lǐng)域，我國(guó)逐步縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。但是，目前，機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工控制。第二代機(jī)械手設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能。 研究意義：本課題涉及到機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。通過(guò)本課題的工作，不僅可以實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)自動(dòng)取料機(jī)械手的單片機(jī)控制，而且對(duì)于多學(xué)科交叉、滲透與交流有積極的促進(jìn)作用。 由于注塑機(jī)專(zhuān)用機(jī)械手能夠大幅度的提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，能夠穩(wěn)定和提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，避免因人為的操作失誤而造成的損失。因此，注塑機(jī)專(zhuān)用機(jī)械手在注塑生產(chǎn)中的作用變得越來(lái)越重要。目前國(guó)內(nèi)的機(jī)械手類(lèi)型比較簡(jiǎn)單，且大都用于取件。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將有越來(lái)越多的機(jī)械手用于上料、混合、自動(dòng)裝卸模具、回收廢料等各個(gè)工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。 個(gè)人見(jiàn)解：目前，我國(guó)內(nèi)地僅有少數(shù)幾個(gè)企業(yè)通過(guò)仿制的方式在生產(chǎn)注塑機(jī)機(jī)械手，大量的產(chǎn)品依靠臺(tái)灣、日本和歐美進(jìn)口。進(jìn)口機(jī)械手不僅成本高昂，其設(shè)計(jì)思路更適合西方人的思維卻不太適合中國(guó)人的操作習(xí)慣。而目前國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的機(jī)械手控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面欠缺，這為本課題找到了合適的切入點(diǎn)。研制與開(kāi)發(fā)一種工作效率高、成本低，性能穩(wěn)定的注塑機(jī)取模機(jī)械手控制系統(tǒng)是本課題的主要目標(biāo)。由于時(shí)間關(guān)系，我與班上涂新月同學(xué)合作，而我負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)底座的研發(fā)。 5、 主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 5.1 主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容 1、分析機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的功能和作業(yè)任務(wù)，確定旋轉(zhuǎn)底座結(jié)構(gòu)形式； 2、進(jìn)行機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3、進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 4、在制圖軟件中繪圖。 5.2 關(guān)鍵問(wèn)題 1、選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度； 2、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的控制方式； 3、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的機(jī)械控制精度。 5.3 解決思路 1、擬定機(jī)械手的坐標(biāo)形式及其自由度； 2、建立機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座的控制方式模型，包括：氣動(dòng)，機(jī)械等方式，選取性?xún)r(jià)比最高的方式； 3、在基礎(chǔ)上選定標(biāo)準(zhǔn)，將誤差降到最小。 6、 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件 1、PLC基礎(chǔ)知識(shí)，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座結(jié)構(gòu)知識(shí) 2、圖書(shū)館網(wǎng)絡(luò)獲取的圖書(shū)資料內(nèi)容 3、電腦PLC相關(guān)運(yùn)行軟件 4、老師指導(dǎo) 7、 預(yù)期成果（達(dá)到目標(biāo)） 本研究課題主要研究目標(biāo)是，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座在PLC系統(tǒng)控制中是否按規(guī)定方式回原點(diǎn)。主要研究?jī)?nèi)容包括建立按手動(dòng)方式或自動(dòng)方式不同情況下回原點(diǎn)的模式，建立分析其正常運(yùn)行下的效率模型。利用所建立的模型進(jìn)行典型實(shí)例進(jìn)行分析，討論不同方式下效率的合理性。進(jìn)行基于PLC機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座中性?xún)r(jià)比較高的選取。 8、 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排 2014-2015學(xué)年第一學(xué)期： 第8周-第9周，完成文獻(xiàn)綜述、外文翻譯，并形成設(shè)計(jì)基本方案。 第10周，交任務(wù)書(shū)、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯原文、開(kāi)題記錄紙、開(kāi)題報(bào)告。 第11周，學(xué)生完成總體方案論證。 第12周-第18周，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。學(xué)生完成畢業(yè)論文初稿。 2014-2015學(xué)年第二學(xué)期： 上交畢業(yè)論文初稿、外文翻譯譯文。在教師指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)論文初稿及其它相關(guān)資料修改，完成第二、三稿。學(xué)生完成設(shè)計(jì)論文終稿,畢業(yè)答辯。 9、 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日