工業(yè)機器人論文開題報告

畢業(yè)設計開題報告設計題目：垂直多關節(jié)型工業(yè)機器人設計—總體結構及控制系統(tǒng)設計垂直多關節(jié)型工業(yè)機器人設計

總體結構及控制系統(tǒng)設計學生姓名：學院：專業(yè)名稱:指導教師：教師職稱：一、選題依據設計目的及意義設計擬解決的工程實際問題設計相關技術的國內外現(xiàn)狀設計目的及意義工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術與一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來,機器人技術及其產品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。廣泛采用工業(yè)機器人,不僅可提高產品的質量與數量,而且對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產率、節(jié)約材料消耗以及降低生產成本有著十分重要的意義。

設計擬解決的工程實際問題汽車制造生產線中的點焊和噴漆工作量極大，且要求有較高的精度和質量，由于采用傳送帶流水作業(yè)，速度快，上下工序要求嚴格，所以采用焊接機器人和噴漆機器人作業(yè)可保證質量和提高效率。機械制造企業(yè)的柔性制造系統(tǒng)采用搬運機器人搬運物料、工件和工具，裝配機器人完成設備的零件裝配，測量機器人進行在線或離線測量。設計相關技術的國內外現(xiàn)狀國內現(xiàn)狀：目前，從整體上來說，我國機器人產業(yè)還很薄弱，機器人研究仍然任重而道遠。我國市場上機器人總共擁有量近萬臺，僅占全球總量的0.56%，其中完全國產機器人行業(yè)集中度僅為占30%，其余皆為從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進。究其原因，很大程度在于自主品牌不夠，發(fā)展壯大自主品牌及其自動化成套裝備產業(yè)成為當務之急。值得一提的是，最近幾年，我國在汽車、電子行業(yè)相繼引進了不少生產線，其中就有不少配套的機器人裝置。國外現(xiàn)狀國外在工業(yè)機器人方面發(fā)展比較早，技術相對比較成熟，其成套的生產設備不僅有較大的生產能力，而且其質量也是能完全滿足用戶的要求。目前，國外機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化成套裝備的主流以及未來自動化生產線的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子和電器行業(yè)、物流與倉儲行業(yè)（企業(yè)級）等已大量使用機器人自動化生產線，從而保證了其產品的質量和生產的高效。典型的如機器人有大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術和成套裝備、大型機器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術和成套裝備、電子和電器等的機器人柔性自動化裝配及檢測成套技術和裝備、機器人整車及發(fā)動機裝配自動化系統(tǒng)技術和成套裝備、ＡＧＶ物流與倉儲自動化成套技術及裝備等，這些機器人設備的使用大大推動了這些行業(yè)的快速發(fā)展，提升了制造技術的先進性。設計方案及技術路線

本課題設計的機器人為垂直多關節(jié)型，具有六個自由度。機身采用薄壁整體鑄件，這樣可以使結構輕巧，使用靈活。內部鑄件既作為內部齒輪安裝殼體與軸的支撐座，又作為承力骨架，這樣不僅節(jié)省材料，減少加工量，又使整體減少重量。設計方案及技術路線為了保證較高的傳動精度和較好的加工工藝性，其傳動均采用齒輪傳動。其中基座與立柱部分安裝有關節(jié)1的電機，其傳動部分采用雙級直齒輪傳動；大臂部分安裝關節(jié)2和關節(jié)3的電機，采用三級齒輪傳動。其中第一級采用錐齒輪，以改變傳動方向90°。第二、三級均采用圓柱直齒輪進行減速。關節(jié)2傳動的最末一個大齒輪固定在立柱上，關節(jié)3傳動的最末一個大齒輪固定在小臂上。其設計部分的傳動原理圖如下所示。設計部分傳動原理圖1-關節(jié)1電機；2-大臂；3-小臂；4-基座；5-關節(jié)2電機；6-關節(jié)3電機；7-關節(jié)4電機；8-關節(jié)5電機驅動方式的選擇由于單片機在工業(yè)控制方面具有獨特的特點，此次設計采用以MCS—51系列單片機為核心的控制系統(tǒng)。由于機器人在抓取物體時要實現(xiàn)精確的定位，應采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，而閉環(huán)控制系統(tǒng)一般用伺服電機來驅動，故本次設計擬采用了伺服電機驅動?？刂葡到y(tǒng)本次設計采用8031作為工業(yè)機器人的主控芯片，它是控制系統(tǒng)的核心。8031內部包括一個8位的CPU，128字節(jié)的RAM，21個特殊功能的寄存器（SFR），4GE8位并行I/O口，2個16位的定時器/計時器?？赡艽嬖诘膯栴}齒輪傳動應用環(huán)境要求高，制造和安裝精度較高，成本較高。單片機抗干擾比較弱，特別是在電機附近，程序有事會進入死機狀態(tài)，對環(huán)境要求比較高，電壓稍微高一點就會燒芯片。應把保護電路設計好。機械結構一般都存在幾何誤差，如連桿長度偏差、關節(jié)距離偏差、關節(jié)角度偏差、零位校準偏差等，由于幾何誤差的存在，絕對定位精度過，需要我們對工業(yè)機械手進行校準。傳感器測量工業(yè)機器人的機座、大臂和小臂等各關節(jié)的角位移時控制可能存在誤差。進度計劃第一周：調研，收集資料，熟悉設計題目。第二周～第三周：擬定垂直多關節(jié)型工業(yè)機器人設計——總體結構及控制系統(tǒng)設計方案。第四周～第六周：機械部分的結構設計與計算。第七周～第八周：機器人電氣系統(tǒng)設計，傳感器的確定等。第九周：校驗設計過程。第十周：計算機出圖。第十一周：指導老師批改，修改設計及完善設計成果，準備答辯設計成果設計說明書一份（10000字以上）外文資料翻譯一份（不少于原文單詞3000個）A0號圖紙合計約四張參考資料1韓建海，工業(yè)機器人工業(yè)機器人.華中科技大學出版社.20092房小翠,王金鳳.單片機實用系統(tǒng)設計技術.國防工業(yè)出版社.19993趙長德.ＭＣＳ－5１單片機原理與應用.機械工業(yè)出版社.20034余達太，馬香峰.工業(yè)機器人應用工程.北京冶金工業(yè)出版社.20015龔振邦.機器人機械設計.電子工業(yè)出版社.19956高春甫.機電控制系統(tǒng)設計.吉林大學校內教材7唐可洪.機電一體化設計基礎.機械工業(yè)出版社.19978鄧星鐘.機電傳動控制.華中科技大學出版社.20019計算機繪圖上機指南.吉林大學工程與計算機圖學教研室.200210楊寧.單片機與控制技術.北京航空航天大學出版社.200311單片微型計算機控制系統(tǒng)設計.人民郵電出版社.200212寇尊權.機械設計課程設計.吉林科學技術出版社.199913甘永立.機械精度設計基礎.吉林大學校內教材.200314周伯英.工業(yè)機器人設計.機械工業(yè)出版社.199515吳振彪.機電綜合設計指導.電子工業(yè)出版社.200016蘇鐵力.傳感器及其接口技術.中國石化出版社.200317