完整版工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開(kāi)題報(bào)告題目名稱工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、選題的目的和意義：工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料 制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對(duì)人體 有害物料的搬運(yùn)或工藝操作.廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提升產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量, 而且可以保證人身平安,改善勞動(dòng)環(huán)境,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 提升勞動(dòng)生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消 耗以及降低生產(chǎn)本錢.因此,研究和設(shè)計(jì)各種用途的機(jī)器人特別是工業(yè)機(jī)器人、推 廣機(jī)器人的應(yīng)用是有現(xiàn)實(shí)意義的.由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適

2、應(yīng)性,能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn),70年代起,常與數(shù)字限制機(jī)床結(jié)合在一起,成為柔性 制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組局部.二、國(guó)內(nèi)外研究綜述：20世紀(jì)50年代末,美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的根底上,采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)限制 等技術(shù),研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置,并將其稱為工業(yè)機(jī)器人；60 年代初,美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人,并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年,美國(guó)通 用汽車公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動(dòng)生產(chǎn)線.此后,各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期,經(jīng)過(guò)20多年的開(kāi)展,大致經(jīng)歷了 3個(gè)階段：70年代的萌芽期,80年代的開(kāi)發(fā)期和9

3、0年代 的適用化期.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò) 20多年的開(kāi)展已經(jīng)初具規(guī)模.目前我國(guó)已生產(chǎn) 出局部機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、 噴漆等工業(yè)機(jī)器人.一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已效勞于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批 機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái).一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人 操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人限制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟 件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線 與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)乘機(jī)平安小貼士 平安出行要重視等.某些關(guān)鍵 技術(shù)已到達(dá)或接近世界水平.雖然中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中,但

4、和國(guó)際同行相比,差距依舊明 顯.從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō),更無(wú)法相提并論.工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù),目前我們尚未 掌握,這是影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開(kāi)展的一個(gè)重要瓶頸.在興旺國(guó)家中,工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流及未來(lái)的開(kāi)展方向.國(guó)外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大 量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線,以保證產(chǎn)品質(zhì)量,提升生產(chǎn)效率,同時(shí)預(yù)防了大量的 工傷事故.全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐說(shuō)明,工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),提升社會(huì)生產(chǎn)效率,推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力開(kāi)展的有效手 段.機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域.國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì) IEEE的科學(xué)家在

5、對(duì)未來(lái)科技開(kāi)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4個(gè)重點(diǎn)開(kāi)展方向,機(jī)器人技術(shù)就是其中之一.一個(gè)國(guó)家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化必須具備5個(gè)要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market.廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn) 工業(yè)自動(dòng)化,提升社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑.我國(guó)正在努力開(kāi)展工業(yè)機(jī) 器人產(chǎn)業(yè),引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備,培養(yǎng)人才,翻開(kāi)市場(chǎng).三、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文所用的主要技術(shù)與方法：在本次設(shè)計(jì)中擬應(yīng)用到的文獻(xiàn)涉及機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)類,機(jī)械繪圖類,機(jī)械工程 限制類,機(jī)械工程材料和力學(xué)以及工業(yè)機(jī)器人或工業(yè)機(jī)器人手臂相關(guān)的資料,在設(shè)計(jì)過(guò)程中這些材料可以首先幫我們從整體

6、上了解與機(jī)器人手臂相關(guān)的技術(shù)以及現(xiàn)在國(guó) 內(nèi)外的開(kāi)展趨勢(shì)；其次,利用這些資料,可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方案的初步制定；最后,機(jī)器人手臂設(shè) 計(jì)過(guò)程中的所需材料的選擇,設(shè)計(jì)與校核計(jì)算,運(yùn)動(dòng)過(guò)程的限制以及其他的本卷須知, 都可以在相關(guān)文獻(xiàn)資料中得到一些指導(dǎo)與幫助.機(jī)器人本體由機(jī)座、腰部、大臂、 小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)裝置組成.共有六個(gè)自由度,依次為腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回轉(zhuǎn)、手腕俯仰、手腕側(cè)擺.機(jī)器人采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng).這 種驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于限制、使用維修方便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),這也是現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式.為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人靈活自由地移動(dòng),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用了蓄電池

7、供電.電動(dòng)機(jī)可以選擇步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī).使用直流伺服電機(jī)能構(gòu)成 閉環(huán)限制,精度高,額定轉(zhuǎn)速高,但價(jià)格較高,而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有本錢低,限制系統(tǒng)簡(jiǎn) 單的優(yōu)點(diǎn).確定這種機(jī)器人的6個(gè)關(guān)節(jié)都采用步進(jìn)電驅(qū)動(dòng),開(kāi)環(huán)限制.各部件組成 和功能描述如下：(1底座部件:底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動(dòng)部件和步進(jìn)電機(jī)等.底座部 件固定在自動(dòng)引導(dǎo)車(AGV上,支持整個(gè)操作機(jī),步進(jìn)電機(jī)固定在底座上,一級(jí)同步帶 傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸,同時(shí)起到減速作用.(2腰部回轉(zhuǎn)部件：腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架、諧波減速器和 步進(jìn)電機(jī)、制動(dòng)器等.作用是支承大臂部件,并完成腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).在腰部支上周 定著驅(qū)動(dòng)大臂俯仰和

8、小臂俯仰的電機(jī).(3大臂部件:包括大臂和傳動(dòng)部件.(4小臂部件:包括小臂、減速齒輪箱、傳動(dòng)部件、傳動(dòng)軸等,在小臂前端(靠近大 臂的一端固定驅(qū)動(dòng)手腕三個(gè)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī).(5手腕部件:包括手腕殼體、傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸、機(jī)械接口等(6末端執(zhí)行器：為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體,末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)得開(kāi)合范圍 比較大,為0100mm.考慮在指尖的平面上貼傳器片,進(jìn)行力的限制.四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：1 .孟慶鑫、王曉東.?機(jī)器人技術(shù)根底?.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.2 .董華梁、彭文生.?機(jī)械設(shè)計(jì)根底?.高等教育出版社,2007.3 .周伯英.?工業(yè)機(jī)械人設(shè)計(jì)?.機(jī)械工業(yè)出版社,19954 .鄭堤、唐可洪.?機(jī)電一體化設(shè)計(jì)根底?.機(jī)械工業(yè)出版社,19975 .張鐵、謝存禧.?機(jī)械人學(xué)?.華南理工大學(xué)出版社,20046 .曲興華.?儀器制造技術(shù)?.機(jī)械工業(yè)出版社,2021 7.柳暉.?互換性與技術(shù) 測(cè)量根底?.華東理工大學(xué)出版 社,2006 8.沈鴻.?機(jī)械工程手冊(cè)?.機(jī)械工業(yè)出 版社,1983五、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文進(jìn)度安排按周說(shuō)明第5-6周收