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1、毕业设计（论文）开题报告理工类 题 目: 上下料机械手的结构设计 学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械091 学生姓名： 侯立凯 学 号： 220911115 指导教师： 2013年 4月 19日淮海工学院毕业设计（论文）开题报告1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势随着工业生产效率的提高以即在机械控制方面的广泛应用，机械手已逐步代替工人手工的操作，在工厂车间得到了广泛的应用。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：1.以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生
2、产率和降低生产成本。2.以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中
3、完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手之后，联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。 我国机器人技术起步较晚从20世纪80年代初才开始。全国第一个机器人研究示范工程1986年在沈阳建成。目前我国已经基本掌握了机器人设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨道规划技术。开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。20世纪90年代中期国6000m以下深水作业机器人试验成功。以后近十年中
4、在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域我国逐步缩小了与世界先进水平的差距。但是目前机械手大部分还属于第一代主要依靠人工控制。第二代机械手设有微型电子计算控制系统具有视觉、触觉能力甚至听、想的能力。研究安装各种传感器把感觉到的信息反馈使机械手具有感觉机能。淮海工学院毕业设计（论文）开题报告2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施1.设计一个具有三个自由度机床上下料机械手，对工件能准确的夹取，定位，并装卡。（1） 三个自由度，手臂能旋转360度，能伸缩（伸缩距200mm)，能做起降运动（起升距120mm) （2）动方式选择液压驱驱动 （3）因为在自
5、由度分配上要求机身必须旋转，所以采用圆柱坐标系运动形式。（4）机械手的加持工件形状为方料，最大加持重量8KG2.拟遇到的问题：1.选取机械手的坐标形式及自由度。2.设计各机械手的执行机构：如手、手腕、手臂。3.液压传动系统的设计。4.机械手控制系统设计。3.研究思路：1.查阅有关PLC、气动及电气安装的相关知识2.已有设备的了解3维修、完善机械手的几何结构4.完成设备4.研究方法：采用同其它同等机械类设备的类比，方案比较等方法，根据工业机械手的实际应用特征及现有的物质、经济技术、人力等条件，以所学的理论知识为基础，按照工业机械手工作的一般过程、设计标准，借鉴以往相似设备的成功经验进行初步设计，
6、然后对初步设计方案进行验算，修正，直至达到安全、经济、实用的目的。其中对于机械手设计中的关键问题、难点问题进行重点分析解决，确保整个设计方案的可行性和最佳性。3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析1采用途径（研究手段）：1.1原理方案：1.1.1驱动方式机械手按用途可分为液压传动机械手、气压气压传动机械手、店里传动机械手和机械传动机械手，由于液压传动具有单位面积压力大，体积小，介质可压缩性小，工作平稳，并可实现高精度定位及频繁换向，因为液压传动机械手应用最为广泛。本设计采用液压式机械手。1.1.2坐标形式机械手的坐标形式有直角坐标式、圆坐标式、球坐标式、多关节坐标式。本设计采用回转型机械
7、手，其手臂除了可以伸缩，可以升降外，还可以绕立柱回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比，占地面积小而活动范围大，结构亦较简单，并能达到较高的定位精度，因而应用广泛。本设计采圆柱坐标式，回转型机械手。1.2 主要参数1.2.1自由度机械手的自由度标志着机械手具有的功能大小，自由度越大，机械手的动作越灵活，适应性越强，但结构也越复杂。一般通用机械手有5到6个自由度即可满足要求。本设计为5个自由度机械手。1.2.2抓重机械手的抓重是指机械手手臂所能抓取的物件的最大重量。本设计为中型机械手，最大抓取重量为20kg1.2.3运动速度机械手的运动速度是指在全程范围内的平均运行速度，它反映了机械手的使用效率
8、与生产水平。机械手的运动速度越高，则使用效率越高，生产水平越高；但速度越高，机械手在运动过程中启动和制动时产生的冲击和振动也较大，对机械手的定位精度的影响也越大。本设计的速度范围是：移动速度250mm/s,回转速度50o/s1.2.4行程范围机械手手臂运动行程范围与机械手的抓重、坐标形式、驱动方式、运动速度等多方面因素有关。一般的说，对于通用机械手，其手臂回转的行程范围应尽可能大些，使机械手具有较大的通用性。本设计的最大操作范围为：提升高度1.5m,回转半径为1m。1.2.5位置精度位置精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标，它包括位置设定精度和重复定位精度。本设计的定位精度为 0.5-1mm
9、。1.3机身的结构设计与校核 机身是直接支撑和带动手臂的部件，并实现手臂的回转、升降、俯仰等运动。设计机身应注意刚度、精度、平稳性等几个方面。1.4整体的性能校核及协调设计机械手的整体设计形式，主要取决于机械手的工作要求、运动形式、作业环境等。协调设计好各组成部分，机身与手臂的连接部分要参数匹配。手臂和机身的配置形式大致可以分为立柱式、机座式、屈伸式、悬挂式。立柱式的手臂可以在水平面内回转，具有占地面积小、工作范围大的特点。本设计采用立柱式。2.方案的可行性分析此机械手共有三个自由度，分别是机械手臂的伸缩，支座的360度旋转，以及支座的起降，能保证机械手在上下以及左右位置的调整。全程动力源是液压系统，安装有压力传感器，实现手臂定位，保证工件装卡定位准确。对于机械手结构的选择，有直角坐标机器人结构，圆柱坐标机器人结构，球坐标机器人结构， 关节型机器人结构，在此选择圆柱坐标型，因为圆柱型坐标能实现支座的回转与升降功能。手爪选用单自由度手爪，即在抓取重物之后实现回转放料，料由气动虎钳自动加紧。如此即可实现机床上下料的功能，所以是可行的淮海工学院毕业设计（论文）开题报告指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师（签名） 年 月 日系审查意见：系主任(签名)： 年 月 日
