畢業(yè)設計（論文）開題報告多功能取料機攜手一體化設計機械工程系

1、畢業(yè)論文（設計）開題報告 論文題目： 多功能取料機攜手一體化設計 系部名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 畢業(yè)論文（設計）開題報告一、結合畢業(yè)論文（設計）任務書的要求，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右的文獻綜述：一、 本課題的選題背景 機械手是在自動化生產中使用的一種具有具有抓起和移動工件功能的自動化置，是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展的一種新型裝置，近年來隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加出盡了機械手的發(fā)展使得機械手能更好的實現(xiàn)機械化和自動化的有機結合。機械手能代替人類完成危險、

2、重復、枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高生產力。機械手的研發(fā)和開發(fā)直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經(jīng)濟上技術上考慮是十分必要的。因此進行機械手的研究設計是非常有意義的。 二、國內外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 目前，在國內外各種機器人和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀 和大體趨勢如下：aa a.機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關節(jié)模塊用重組方式構造機器人整體。 b.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于pc機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 c.機

3、器人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，裝配焊接機器人還用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺聲覺力覺觸覺等多傳感器的融合技術來進行決策控制；多傳感器融合配置技術成為智能化機器人的關鍵技術。 d.關節(jié)式、側噴式、龍門式噴涂機器人產品標準化通用化、模塊化、系列化設計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復合機構開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)。 三、物料搬運機械手概述國內外實際上使用權的定位控制的機械手，沒有視覺和觸覺反饋。目前，世界各國正積極研制帶有視覺和觸覺的工業(yè)機械手，使它對所抓取的工件進行辨認，選取說需要的工件，并正確地夾持工件，進行精確的在機

4、器中定位定向。 為使機械手有眼睛去處理方位變化的工件和分辨開頭不同的零件，它有視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進行圖形分辨，分辨是否是所要抓取的工件。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，已決定適當?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物體的滑動位移來修正握力。 因此，這種機械手就具有以下幾個方面的性能： 1）能準確的抓住方位變化的物體。 2）能判斷對象重量。 3）能自動避開障礙物 4）抓空或抓力不足時能檢測出來 這種具有感知力并能對感知的信息作出反應的機械手稱為智能機械手，它是非常有發(fā)展前途的?，F(xiàn)在，搬運機械手只限于再簡單

5、重復的操作方面節(jié)省人力，其效用是代替人從事繁重的工作和危險的工作，在惡劣環(huán)境下尤其明顯。至于在汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的工業(yè)部門，機械手的應用情況絕不能說是很好的。雖然這些工業(yè)部門公式不足的問題很尖銳，但采用機械手的只限于一小部分工序。其原因之一是，這些搬運機械手還不能滿足這些部門的要求，適用機械手工作范圍很小。另外經(jīng)濟問題當然也很重要，采用機械手來來節(jié)省人力從經(jīng)濟上看不一定總是合算的。然而利用機械收獲雷似的機械設備節(jié)省人力和實現(xiàn)生產合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術方面和價格方面的問題獲得解決，機械手的應用必將會飛速發(fā)展。 四、本課題的主要研究內容 物料搬運機械手的一體化結構及其控

6、制設計。通過對機械手這一部分的設計，比較多種控制方式和動力系統(tǒng)設備，對電動機、plc、變頻器、傳感器等硬件進行比較選擇，同時進行電路控制的分析。畢業(yè)論文（設計）開題報告二、本論文（設計）要研究或解決的問題以及擬采用的研究手段（途徑）：本論文（設計）要研究或解決的問題：一套完整的物料搬運機械手系統(tǒng)設計，主要包括：動力系統(tǒng)的整體結構設計:機械部分和控制部分、plc的選型、電動機的選擇、傳感器的計算與選型、變頻器的計算與選型、plc控制系統(tǒng)設計。本論文（設計）采用的研究手段和方法： 首先查閱和參考國內外的相關資料文獻，做出取料機械手機械系統(tǒng)的整體設計方案，然后通過對相關的電動機，傳感器，變頻器和pl

7、c等進行選型和計算后，進一步對方案優(yōu)化設計，最后在導師的指導下做出最佳的設計方案。課題擬采用的方案：機械手一體化系統(tǒng)的設計包括機械和自動控制兩個方面?？刂撇糠执蠓较蚩啥樽詣涌刂撇糠謹M用plc控制，plc控制的優(yōu)點是它的價格較低，控制能力強、抗干擾能力強，帶有脈沖輸出，可以直接連接伺服系統(tǒng)。再配合使用有傳感器、電動機等其他元件。plc可擬用目前工業(yè)控制上使用較為廣泛的西門子s7-200plc。s7-200系列小型plc可應用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結構、低廉的成本以及功能強大的指令集使得s7-200 plc成為各種小型控制任務理想的解決方案。s7-200產品的多樣化以及基于windows的編程

8、工具，使您能夠更加方便靈活地完成自動化任務，而且價格有優(yōu)勢,電動機擬用步進電機。雖然其性能不如交直流伺服電動機，但其比較經(jīng)濟在要求不高的一般取料機械手系統(tǒng)中。最重要的是學過s7-200plc，更加熟悉了解！機械部分大方向可定為機械手的機械部分擬采用有以下幾種坐標系方案設計，其結構簡單易控制，可靠性、高速度、高精度，可用于惡劣的環(huán)境，可長期工作，便于操作維修。1.直角坐標型機器人 這種形式的主要特點是： (1)在三個直線方向上移動，運動容易想象。 (2)計算比較方便。 (3)由于可以兩端支撐，對于給定的結構長度，其剛性最大。 (4)要求保留較大的移動空間，占用空間較大。 (5)要求有較大的平面安

9、裝區(qū)域。(6)滑動部件表面的密封較困難，容易被污染。2.圓柱坐標型機器人(1)容易想象和計算。(2)能夠伸入形腔式機器內部。(3)空間定位比較直觀。(4)直線驅動部分難以密封、防塵及防御腐蝕物質。(5)手臂端部可以達到的空間受限制，不能到達靠近立柱或地面的空間。3.極坐標型機器人 其特點是： (1)在中心支架附近的工作范圍較大。 (2)兩個轉動驅動裝置容易密封。 (3)覆蓋工作空間較大。 (4)坐標系較復雜，較難想象和控制。 (5)直線驅動裝置仍存在密封問題。 (6)存在工作死區(qū)。4.多關節(jié)機器人 。其特點是：(1)動作較靈活，工作空間大。(2關節(jié)驅動處容易密封防塵。(3)工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。(4) 適合于電動機驅動。(5)運動難以想象和控制，計算量較大。(6)不適于液壓驅動。 綜上坐標機器人的特點以及說明書的參數(shù)最后選擇直角坐標機械手方案。本設計（論文）計劃進度：2月28日3月11日(第12周) 收集資料，畢業(yè)實習。3月14日3月25日