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机械手的毕业设计(四自由度)开题报告
文章来源:biyezuopin.cc   发布者:学生毕业作品网站  

   一、毕业设计(论文)选题的目的和意义。[ ⑴ 课题名称;⑵ 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析;⑶ 前人在本选题研究领域中的工作成果简述]

⑴ 课题名称:机械手的毕业设计(四自由度)

⑵ 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析
  近20年来,液压技术的应用领域迅速拓宽,尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与液压技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠;液压机械手、柔性自动生产线的迅速发展,对液压技术提出了更多更高的要求;微电子技术的引入,促进了电-液压比例伺服技术的发展;现代控制理论的发展,使液压技术从开关控制进入闭环比例伺服控制,控制精度不断提高;由于液压脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点,国内外都在大力开发研究。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用,液压技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。从液压技术及液压机械手的发展过程、液压机械手的应用现状和发展前景及方向3个方面阐述了液压机械手。在液压技术及液压机械手部分介绍了液压机械手的产生、发展过程和几种不同的、典型的液压机械手及它们所用到的核心技术。从它们中间可以看出液压机械手的应用领域和发展方向。
  机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门[1]。在工业中应用的机械手称为“工业机械手”(mechanical hand) 早期的机械手的结构和功能都比较简单,专业性强,仅能配合某台主机完成辅助性工作,如抓取工件、上料下料、换夹刀具等。这种机械手称为专用机械手。随着工业技术的发展,出现了能够独立地按控制程序、自动重复操作的机械手,这种机械手具有能很快地改变程序功能,适应性强,在中小批量、多品种的工业生产中得到了广泛应用[1]。这种机械手称为通用机械手,通用机械手又称为“工业机器人”(industral robot),即第一代机器人。机器人在此基础上得到了进一步发展,出现了具有某些感觉功能(如视觉、触觉、听觉)的机器人,称为第二代机器人,以后又出现了具有某些思维和语言功能的智能机器人,称为第三代机器人[2]。
  机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
  
⑶ 前人在本选题研究领域中的工作成果简述
  早期出现的古代机器人基础上发展起来的,机械手研究始于20世纪中期,随着计算机和自动化技术的发展,特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时,大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,又为机器人的开发奠定了基础。另一方面,核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手[3]。   
  机械手首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门[4][5]。 机械手主要由执行机构、驱动-传动系统和控制系统三大部分组成。执行机构是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有 6个自由度 。自由度是机械手设计的关键参数 。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度[6]。 对于现代智能机械手而言、还具有智能系统,主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”,是它能识别物体和躲避障碍物,以及机械手的触觉装置。机械手的这些组成部分并不是各自独立的,或者说并不是简单叠加在一起,而是构成一个整体。机械手各部分必然存在着相互关联、相互影响和相互制约的关系[7-9]。  

 

   二、设计或研究主要内容和重点,预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键,有何创新之处。(此部分为重点阐述内容)
   本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计,运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型,并进行了运动仿真,使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动;在安装工件时,将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。

 

   三、研究方案:[ ⑴ 技术方案(有关方法、技术路线、技术措施);⑵ 实施方案所需的条件(技术条件、试验条件等)]

  课程设计方法:
独立思考,继承和创新
设计时,要深入设计现场,深入了解现有物料现状,认真阅读参考现有的相关技术资料,继承或借鉴前人的设计经验和成果,但不能盲目地全盘抄袭,应根据具体的设计条件和要求,独立思考,大胆地进行改进和创新。只有这样,才能做出高质量的设计成果。
全面考虑现有机械手零部件地强度、刚度、工艺性、经济性和维护性等方面要求任何零部件的机构和尺寸,除去考虑它的强度刚度外,还应该综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求等才能确定。
使用标准和规范
设计时应尽量使用标准和规范,这有利于零件的互换性和工艺性,同时也可减少设计工作量、节省设计时间,对于国家标准或部门规范,一般都要严格遵守和执行。设计中采用标准或规范的多少,是评价设计质量的一项重要指标。因此,在毕业设计中,凡是有国家标准和企业标准规范要求的,应该尽量采用。
  工作路线:
设计准备
          了解设计任务书,明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤;通过查阅有关设计资料,参观实物征询操作人员的建议等,了解设计对象的性能、结构及工艺性;准备好设计需要资料、绘图工具;拟定设计计划等。
机械手草图设计
          绘制机械手各部件装配草图;进行机械手总体结构设计和部件设计。
编写设计说明书
       写明整个设计的主要计算和一些技术说明。

 

 


   四、主要参考文献目录
1、《机械设计手册3》 机械工业出版社,徐灏主编
2、《机械设计手册4》 机械工业出版社,徐灏主编
3、《机械设计手册5》 机械工业出版社,徐灏主编
4、《工业机器人》    北京理工大学出版社,张建民著
5、《工业机械手-机械结构上》 上海科学技术出版社《工业机械手》编写组
6、《机床设计手册3》,部件、机构及总体设计 机械工业出版《机床设计手册》编写组
7、《液压传动》 机械工业出版社,丁树模主编
8、《机械制图》 大连理工大学工程画教教研室 高等教育出版社
9、《毕业设计指导书》  青岛海洋出版社 李恒权、朱明臣、王德云主编
10、《机械基础》  中国劳动出版社,王栋梁主编
11、《solidworks设计与应用》 电子工业出版社 隆生主编
12、《机械制造技术》 机械工业出版社,黄鹤汀主编


   五、毕业设计(论文)工作进度计划。(必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节)
   1、开题论证阶段。                                      1~2周(共2周)
   2、分析、研究、设计、实施、报告编写阶段。              3~10周(共8周)
   3、11~12周:指导教师审阅论文,提出修改意见,学生编辑修论文,学生论文打印稿经指导老师评定之后交给评阅教师评阅。                   11~13周(共3周)
   4、毕业答辩阶段:                                      第14周(共1周)
   5、毕业设计工作总结阶段。                             15~16周(共2周)


   六、指导教师审核意见

 

                                        指导教师签字:
                                                           年    月    日
   七、开题答辩结论和审核意见


                    教研室主任签字:
                                                           年    月    日

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