重型桶裝成品搬運(yùn)堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告題目：重型桶裝成品搬運(yùn)堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級姓名學(xué)號導(dǎo)師2012年12月24日一畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.課題的背景針對某生產(chǎn)線的桶裝成品搬運(yùn)堆垛，目前主要有仍能夠駕駛行車來完成，這種人工搬運(yùn)堆垛作業(yè)，通常行車頻繁啟動使行車部件磨損加劇，易發(fā)生故障，且勞動強(qiáng)度大，工作效率低。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，這種人工搬運(yùn)堆垛方式已不能滿足生產(chǎn)的要求，同時，重型桶裝成品主要出口到國外，因此對成品包裝物的外觀要求嚴(yán)格，桶面不能有碰傷、掉漆、變形等缺陷，對此本課題旨在研究并設(shè)計(jì)一種自動搬運(yùn)堆垛機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)該桶裝產(chǎn)品的堆垛捆扎。2.研究的意義傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常用于搬運(yùn)、噴漆、焊接和裝配工作。工業(yè)現(xiàn)場的很多重體力勞動必將由機(jī)器代替,這一方面可以減輕工人的勞動強(qiáng)度,另一方面可以大大提高勞動生產(chǎn)率。搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件10萬臺，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來完成。搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓氣壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。運(yùn)機(jī)械人可以連續(xù)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。工業(yè)的必然趨勢機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率,改善勞動條件,減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段,國內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。搬運(yùn)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。3.國內(nèi)外的發(fā)展趨勢（1）國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人的分類方法有多種,按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)械人的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性，如圖1、圖2的搬運(yùn)機(jī)器人。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。圖1.搬運(yùn)機(jī)器人圖2.六自由度機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)械手是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，搬運(yùn)機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展，使得搬運(yùn)機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。搬運(yùn)機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，搬運(yùn)機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用國內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展趨勢主要可以概括為以下幾點(diǎn)：搬運(yùn)機(jī)械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價格不斷下降。機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造搬運(yùn)機(jī)械手整機(jī)；國外已有模塊化裝配搬運(yùn)機(jī)械手產(chǎn)品問市。搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。搬運(yùn)機(jī)械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，搬運(yùn)機(jī)械手還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在搬運(yùn)機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機(jī)械手操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱搬運(yùn)機(jī)械手。（2）國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)代國際工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動化已成為突出的主題。因此其各種生產(chǎn)流水線以及物流管理中更是多元化的使用著氣動機(jī)械手，如圖3所示。其中化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。因此，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，搬運(yùn)機(jī)器人就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。搬運(yùn)機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。國外機(jī)械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中不僅在單機(jī)、專機(jī)上采用機(jī)械手上下料如圖4所示，減輕工人的勞動強(qiáng)度。并和機(jī)床共同組成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用搬運(yùn)機(jī)械手在流水線進(jìn)行生產(chǎn)更是目前研究的重點(diǎn)，國外已研究采用攝像機(jī)和力傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)連在一起，能確定零件的方位達(dá)到準(zhǔn)確搬運(yùn)的目的。圖3.氣動搬運(yùn)機(jī)械手圖4.自動上下料機(jī)械手國外搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的搬運(yùn)機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。視覺功能即在搬運(yùn)機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將搬運(yùn)機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。二本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施1.主要內(nèi)容和要求本課題設(shè)計(jì)的自動搬運(yùn)機(jī)器人是為了滿足生產(chǎn)線上的要求，要將輥道輸送線上的桶裝成品不損壞油漆及開啟銷定位搬至包裝箱堆垛并打捆。該包裝箱是一正方形木框,桶的放置位置如圖5所示。桶的直徑為420mm,高為500mm。該機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、定位準(zhǔn)確、高效、價廉等特點(diǎn)。圖5.桶的位置圖2.研究方法和步驟2.1總體的設(shè)計(jì)思路（1）根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)；（2）分析機(jī)器人所在