圓柱坐標型工業(yè)機器人設計開題報告

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p><b>　　開 題 報 告</b></p><p>　　題 目 四自由度圓柱坐標 </p><p>　　機器人設計 </p><p>　　專 業(yè)機械設計制造及其自動化</p>&l

2、t;p>　　班 級 </p><p>　　學 生 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2007 年</p><p>　　畢業(yè)設計(論文)課題來源、類型</p><p>　　來源：工程

3、 </p><p>　　類型：工業(yè)機器人 </p><p>　　二、選題的目的及意義 </p><p>　　機器人是人類19世紀的重大發(fā)明之一。據國外專家

4、預測，21世紀將是機器人技術革命的世紀，機器人作為全面延伸和擴展人的體力和智力的手段將實現(xiàn)“當代最高意義上的自動化”。機器人的應用和普及正在改變人類的生產方式、生活方式和作戰(zhàn)方式。在非常規(guī)和極端制造過程中，工業(yè)機器人是不可缺少的自動化裝備。 </p><p>　　與發(fā)達國家相比，我國的機器人技術與產業(yè)有很大差距，但是隨著我國國民經濟的持續(xù)發(fā)展，適應加快實現(xiàn)經濟結

5、構調整和產業(yè)升級，提高整個工業(yè)的自動化水平和滿足人民生活的需要，我國機器人技術將取得更大的發(fā)展。作為21世紀的中國大學生，我們將是經濟建設的主干力量，也將挑起科技興國的重任。機器人技術作為推動經濟發(fā)展的重要工具。 </p><p>　　本課題在國內外的研究狀況及發(fā)展趨勢</p><p>　　我國的機器人研究開發(fā)工作始于上

6、世紀70年代初，到現(xiàn)在已經歷了30年的歷程。前10年處于研究單位自行開展研究工作狀態(tài)，發(fā)展比較緩慢。1985年后開始列入國家有關計劃，發(fā)展比較快。特別是在“七五”、“八五”“九五”機器人技術國家攻關、“863”高技術發(fā)展計劃的重點支持下，我國的機器人技術取得了重大發(fā)展。在機器人基礎技術方面：諸如機器人機構的運動學、動力學分析與綜合研究，機器人運動的控制算法及機器人編程語言的研究，機器人內外部傳感器的研究與開發(fā)，具有多傳感器控制系統(tǒng)的研究

7、，離線編程技術、遙控機器人的控制技術等均取得長足進展，并在實際工作中得到應用。</p><p>　　在機器人的單元技術和基礎元部件的研究開發(fā)方面：諸如交直流伺服電機及其驅動系統(tǒng)、測速發(fā)電機、光電編碼器、液壓（氣動）元部件、滾珠絲杠、直線滾動導軌、諧波減速器、RV減速器、十字交叉滾子軸承、薄壁軸承等均開發(fā)出一些樣機或產品。但這些元部件距批量化生產還有一段距離。</p><p>　　在機器人控

8、制裝置的研制方面：已開發(fā)出具有雙CUP、多CUP和分級分層控制的機器人控制裝置多臺，主控計算機的檔次也逐漸升級。</p><p>　　在機器人操作機研制方面：已開發(fā)出一些先進的操作機和特種機器人，如AGV（自動導引車），壁面爬行機器人，重復定位精度為±0.024mm的裝配機器人，可潛入海底6000m的水下機器人，移動機器人，移動遙控機器人，主從操作機器人等，有些已達實用化水平并用于實際工程。</p

9、><p>　　在機器人的應用工程方面：目前國內已建立了多條弧焊機器人生產線，裝配機器人生產線，噴涂生產線和焊裝生產線。國內的機器人技術研發(fā)力量已經具備了大型機器人工程設計和實施的能力，整體性能已達到國際同類產品的先進水平，而整體價格僅為國外同類產品的三分之二甚至一半，具有很好的性能價格比和市場競爭力。</p><p>　　機器人涉及到機械、電子、控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網絡等多個

10、學科和領域，是多種高新技術發(fā)展成果的綜合集成。因此它的發(fā)展與上述學科發(fā)展密切相關。機器人在制造業(yè)的應用范圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、網絡化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，并向著成套技術和裝備的方向發(fā)展。機器人應用從傳統(tǒng)制造業(yè)向非制造業(yè)轉變，向以人為中心的個人化和微小型方向發(fā)展，并將服務于人類活動的各個領域?？傏厔菔菑莫M義的機器人概念向廣義的機器人技術（RT）概念轉移；從工業(yè)機器人產業(yè)向解決工程應用方案業(yè)務的機器人技術產業(yè)發(fā)展

11、。機器人技術（RT）的內涵已變?yōu)椤办`活應用機器人技術的、具有實在動作功能的智能化系統(tǒng)”。目前，工業(yè)機器人技術正在向智能機器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結構的模塊化和可重構化；控制技術的開放化、PC化和網絡化；伺服驅動技術的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術的實用化；工作環(huán)境設計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網絡化和智能化等方面。 </p><p><b>　　本課題主要研

12、究內容</b></p><p>　　電機的選擇及傳動比的確定：</p><p>　　按照數(shù)控機床選用電機的原則選用機器人的電機，經過查閱各種資料，結果如下： </p><p>　　在兩個移動關節(jié)和手腕關節(jié)中用步進電機：

13、 </p><p>　　步進電機又稱脈沖電機，是將電脈沖信號變換成角位移或線位移的一種機電式數(shù)模轉換器。它每接受數(shù)控裝置輸出的一個電脈信號，電機機軸就轉過一定的角度，步距角成為。步距角一般為0.5?！?。，角位移與輸入脈沖個數(shù)成嚴格的比例關系，步進電動機的轉速與控制脈沖的頻率成正比。

14、 </p><p>　　步距角 θ。=360/PZK 式中，P為相數(shù)；Z為轉子的步數(shù)；K為通電方式，當三相三拍導電方式時K=1,三相六拍導電方式時K=2. </p><p>　　而腰部旋轉關節(jié)因為其功率較大，采用交流伺服電動機通過諧波減速器和一對減速齒

15、輪驅動,選用原則是： </p><p>　　T=Jn*an*KA 式中J為轉動慣量，a為加速度，KA 為公況系數(shù) </p><p>　　手爪的結

16、構及夾緊力的計算： </p><p>　　因為工件的質量不重，且沒有夾緊力不能過大的規(guī)定，擬采用齒輪齒條平行連桿式平移夾持器 。 </p><p>

17、;　　其夾緊力FN 與驅動力FP的關系為： </p><p>　　FN=FPR/2Lcosθ </p><p>　　并且采用氣動夾緊方式，因為此工作過程對穩(wěn)定性的要求小，而經氣動夾緊方式濟實惠，其缺點就是噪音

18、太大。 </p><p><b>　　機構簡圖的繪制：</b></p><p>　　機構簡圖的確定，有利于運動方程的計算，對機器人的控制有著重要意義。 </p><p>　　剛度強度的校核：

19、 </p><p>　　在結構初步確定后，就可以初步確定各個零件的尺寸了，這時就要進行重要零件剛度強度的校核，其中包括軸承的校核，齒輪的校核，以及重要軸的校核。 </p><p>　　完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑）</p&

20、gt;<p>　　首先按照設計任務書的要求，通過查閱大量的文獻、資料以及優(yōu)秀論文，仔細的研究工業(yè)機器人的結構、運動過程及各種參數(shù)的計算方法，并通過研究原始參數(shù)，確定大致的結構及設計過程。然后經過準確的計算，確定設計參數(shù)，包括運動方程的構建，電機的選擇，傳動比的確定，減速器的結構，手爪夾緊力的計算等，接著按要求設計完整的結構參數(shù)，確定具體的結構，計算結構尺寸并進行剛度、強度的校驗，最后用 Aoto-CAD做出具體的裝配圖、四

21、個關節(jié)的結構圖及重要零件的零件圖 </p><p>　　六、本課題進度安排、各階段預期達到的目標</p><p>　　第五周：搜集、查找有關機器人設計方面的文獻及資料，掌握文獻檢索步驟、方法，學會對文獻篩選和應用。

22、 </p><p>　　第六周：查找機器人總體方案設計、確定方案，完成開題報告、文獻綜述。 第七～八周：完成機器人的運動分析。完成四個運動關節(jié)電機的選擇、減速器的參數(shù)選擇計算。完成機器人手爪結構的設計與夾緊力，驅動力大小選擇計算。

23、 第九～十周：繪制整體機器人結構設計圖。 第十一～十二周：繪制機器人底座旋轉，大臂伸縮，小臂伸縮及手腕回轉四個機構結構設計圖。

24、 第十四～十五周：撰寫畢業(yè)論文</p><p>　　第十六周：準備答辯?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　?　　　　</p><p><b>　　七、指導教師意