搬運機器人結構設計開題報告

華南理工大學廣州學院本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告論文題目搬運機器人結構設計學院機械工程學院專業(yè)班級姓名學生學號指導教師填表日期姓名開題時間學院機械工程學院專業(yè)班級指導教師（導師組）論文題目中文搬運機器人結構設計英文HandlingRobotDesign選題的背景和意義:從1914年到現(xiàn)在，機器人已從第一代示教再現(xiàn)型機器人、第二代帶感覺的機器人發(fā)展到第三代智能機器人，而服務機器人正是第三代機器人的典型代表。目前國外的科學家們在移動機構設計、傳感器融合與環(huán)境建模技術、路徑規(guī)劃技術、能源技術、智能控制技術、人機交互技術、成本控制等方面都取得了長足的進步。美國iRobot公司推出室內(nèi)地毯和地板清潔機器人，具有污物探測功能，可根據(jù)房間地面的具體情況進行有重點的清潔[1]。本田公司的雙足機器人“ASIMO”，步行時速達3km幾乎與人類相同[2]。索尼QRIO機器人可以漫步、跳舞，做很多高難度動作而且能識別口語并做出回應[3]。三菱重工的家用機器人“Wakamaru”能識別家庭成員的臉部特征，并通過轉動臉部和手腕來表現(xiàn)喜怒哀樂[4]。韓國的“irobi”機器人不僅能念書、唱歌、講故事當家里無人的時候，它還可以確認大門是否上鎖以及煤氣是否關閉[5]。假如有人闖進家門，它還可以將其拍攝下來給主人發(fā)電子郵件。美國的“InTouch

Health”遠程醫(yī)療機器人具有時雙向的視頻和語音傳送系統(tǒng)以及行走系統(tǒng)，已成為醫(yī)與患者之間的連心橋[5]。配備有各種檢測裝置的機器人保更成為美國軍方后勤部門以及各大公司的新寵。雖然以上機器人的發(fā)展都是趨向于智能化，但是負載能力還是比較小。假如有間房屋倒塌了，一般都起重車不能進去，或者有交通意外出現(xiàn)了，但是所在位置車是很難到的，那么在這種狀況下，怎樣去解決呢?處理這樣的事件，也是需要機器人，這樣能夠更加好的保護好人類安全。但是現(xiàn)有的機器人的負載太少了，就算剛剛的狀況先切小塊再用這個機器人處理也行，不過太浪費時間和能源了。為了提高工作效率，為了增加人類安全，需要增加機器人的負載。因此選擇了液壓系統(tǒng)，一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油[6]。常用典型液壓元件（動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件）的工作原理、結構、型號編制、選用注意事項、常見故障與排除方法[7]。德國KUKA機器人推出世界上最大負載機器人KR1000，最大負載達到1000kg，負載雖然大，但是是工業(yè)機器人，活動受到限制[8]。美國大狗，是一種4足仿生機器人，它高2.3英尺，重165磅。采用汽油動力驅動，體內(nèi)裝有維持機身平衡的回轉儀。它的最高負載量可達300磅，以每小時3.3英里的速度行走，而且可在丘陵地形上攀登前行，全靠本身的立體視覺系統(tǒng)或遠程遙控器確認路徑。雖然是這樣先進，而且平衡能力強，但只能是搬運貨物和甩障礙物，不能靠自身搬起重物。中國山東大學已經(jīng)有一項液壓雙足機器人的專利[9]，其具有負重能力的液壓驅動雙足機器人下肢機構，驅動雙足機器人關鍵技術研究以人的腿關節(jié)為基本仿生對象，開展基于液壓驅動的雙足機器人仿生結構機理、突發(fā)情況下的身體平衡恢復方法等研究，設計、開發(fā)適合雙足機器人的液壓動力單元、電液伺服單元等關鍵部件，研究高速高精度液壓伺服系統(tǒng)的位置控制和力控制算法，開發(fā)具有地形適應能力、高負載能力、運動靈活的液壓驅動雙足機器人實驗室樣機，完成不同地形環(huán)境下的運動演示實驗。在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音[10]。液壓傳動系統(tǒng)在運行中容易做到對執(zhí)行元件運動速度的無級調節(jié),調速方便而且調速范圍大，特別是隨著機電一體化的發(fā)展,與微電子、計算機技術相結合,使液壓傳動無級調速的應用更廣泛[11]。因此，負載大的機器人需要仿人形，這樣才能夠像人類一樣的靈活?？梢韵袢艘粯有凶吒鞣N地形，可以搬起是自身重的東西和移動物體，科技重點是放在負載和平衡上。這樣就能夠在救援上，建筑上，上下貨物上等等方面投入使用，能夠增加安全度，提高效率。工作任務分析：查找日本有關雙足機器人的設計資料；查找挖掘機液壓系統(tǒng)控制和外形設計；查找人體關節(jié)自由度的資料并確定自由度；設計并利用solidworks建立模型；檢測運動與受力分析；確定材料和驅動裝置；確定重心自動調節(jié)平衡裝置；繪制圖紙，撰寫設計說明書。調研報告：仿生機器人現(xiàn)在的應用前景有可在危險、人難以達到的環(huán)境中從事檢測作業(yè)；能適應砂石路面、茂密叢林、跨越障礙和深溝，具有潛在的軍事用途；能在倒塌的建筑物和瓦礫上行走，可用于搜索和營救。根據(jù)調查，第一個驅動力是機器代替人工。原因主要來自于兩個方面：其一是低端勞動力供給不足。80、90后已經(jīng)成為目前勞動力市場的主力，相比60、70后，他們訴求較多，其中的顯著變化之一是越來越少的人愿意從事工資低、單調重復繁重、環(huán)境差的工作，導致低端勞動力供給不足，每到歲末年初這種“民工荒”現(xiàn)象在沿海地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯，用人單位越來越傾向于用機器人替代人工，從事這類工作。其二是工業(yè)機器人替代人工經(jīng)濟性不斷提升。一方面，勞動力工資全面上漲。改革開放以來，我國城鎮(zhèn)就業(yè)人員年平均工資基本保持兩位數(shù)增速，到2010年已經(jīng)超過5000美元，而且由于低端勞動力供給不足，近年來農(nóng)民工工資漲幅比城鎮(zhèn)職工還要快。另一方面，機器人本體價格不斷下降。機器人價格下降不僅是國際趨勢，而且還因為主要國際巨頭紛紛在中國設組裝線，降低本體成本和價格。繼ABB之后，安川和庫卡也開始在中國建設組裝線，并于2013年投產(chǎn)，兩家在中國最終年產(chǎn)量將合計達11000臺，相當于2011年我國工業(yè)機器人需求的近一半。川崎于2012年12月24日也發(fā)布消息要在中國建組裝線。上述兩項因素，導致工業(yè)機器人替代人工的經(jīng)濟性不斷提升，工業(yè)機器人投資回收期越來越短，有的甚至兩年就可以回本。因此，仿人形機器人是適合未來的發(fā)展需求的。畢業(yè)論文撰寫提綱：目錄摘要緒論搬運機器人的基本概述搬運機器人結構設計方案確定材料與驅動裝置確定重心自動調節(jié)平衡裝置結論參考文獻方案擬定與分析：搬運機器人的靈活性和平衡性要求非常高。靈活性就是要求有好的關節(jié)自由度和控制系統(tǒng)，關節(jié)自由度的選擇是以人類關節(jié)自由度為標準的結構設計，控制系統(tǒng)是選用三菱PLC。平衡性主要分兩種情況，一種是靜態(tài)平衡，另一種是動態(tài)平衡。靜態(tài)平衡需要結構上的對稱和質量的分配；動態(tài)平衡選用能夠自動調節(jié)重心的儀器和選用能夠變形的材料。驅動裝置初步選擇電啟動引擎，如果有充足時間研究，就改用磁動機，因為磁動機體積小，功率大，而且環(huán)保。因考慮到工作負載大，就采用液壓傳動系統(tǒng)。實施計劃：1.1月1號-3月10號確定選題；2.1月1號-3月10號查找相關文獻閱讀；3.1月1號-3月10號開題報告；4.1月1號-3月10號確定結構和材料；5.1月1號-3月10號繪制圖紙；6.3月1號-5月9號撰寫設計說明書；7.5月10號準備答辯。參考文獻：蔡自興.機器人學[M].北京：清華大學出版社，2000劉極峰.機械人技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006趙然,李艷文,趙鐵石.微機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[M].燕山：燕山大學機械工程學院出版社，2009李琳，李杞儀.機械原理[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009林良明.仿生機械學[M].上海：上海交通大學出版社，1989段衛(wèi)民.液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社，2012劉延俊.液壓元件使用指南[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007宋金虎.焊接機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[M].山東：山東交通職業(yè)學院出版社，2009山東大學.具有負重能力的液壓驅動雙足機器人下肢機構[P].中國：CN102582714B.2013-8-7王廣懷.液壓技術應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001指導教師（導師組）意見：同意開題簽名：審查小