科技方法訓(xùn)練指導(dǎo)書

1、科技項(xiàng)目（課題）申報(bào)書 姓 名： 張榮川 項(xiàng)目（課題）名稱： 陶瓷噴釉機(jī)械手 申 報(bào) 單 位： 12機(jī)設(shè)4班 郵 政 編 碼： 333001 學(xué) 號(hào)： 201210310426 通 訊 地 址： 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)2016 年 1 月 5 日說(shuō) 明 一、填寫本科技項(xiàng)目（課題）申報(bào)書時(shí)請(qǐng)用鋼筆，字跡端正，不得潦草。凡填寫馬虎，內(nèi)容難以辨認(rèn)的將不予受理。二、計(jì)劃類屬分為：重點(diǎn)科技計(jì)劃，省直廳（局）計(jì)劃，星火計(jì)劃，火炬計(jì)劃。由省科委有關(guān)項(xiàng)目管理人員填寫。三、科技目標(biāo)系指項(xiàng)目（課題）實(shí)施中要達(dá)到或取得的中間成果，最終成果等。一、國(guó)內(nèi)外與本項(xiàng)目有關(guān)的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（包括計(jì)算機(jī)檢索情

2、況）： 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(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。例如，機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上的使用較為普遍；在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件；它可以在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)；它可以在危險(xiǎn)的場(chǎng)合下工作，如軍用品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物質(zhì)的搬運(yùn)等；還可用于宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)及軍事工程和生物醫(yī)學(xué)方面的研究和實(shí)驗(yàn)等。 精度是指機(jī)械手達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨

3、率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)次數(shù)多，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個(gè)機(jī)械手定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的，因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)械手來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。  有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械手稱為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，

4、使機(jī)械手動(dòng)作自如。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。 由“可編程控制器傳感器液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制” ；節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡(jiǎn)單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來(lái)越小，而PLC的 輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。  國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋

5、外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺(jué)功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺(jué)作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過(guò)裝在手指內(nèi)的敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小?？傊?，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

6、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)。 隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。目前，機(jī)械手不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)，如采礦、冶金、石油、化學(xué)、船舶等領(lǐng)域，同時(shí)也已開(kāi)始擴(kuò)大到核能、航空、航天、醫(yī)藥、生化等高科技領(lǐng)域以及家庭清潔、醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)業(yè)領(lǐng)域中。 二、研究?jī)?nèi)容、方法和技術(shù)路線（包括工藝流程）：1、研究?jī)?nèi)容本課題旨在進(jìn)行噴釉機(jī)械手代替人力進(jìn)行噴釉的研究， 掌握噴釉機(jī)械手工作的基本原理，對(duì)主要工作參數(shù)的分析與確定，了解噴釉機(jī)械手的日常修理與維護(hù)。主要研究?jī)?nèi)容有：（1）、噴釉機(jī)械手噴釉動(dòng)作的設(shè)計(jì)（2）、噴釉機(jī)械手動(dòng)力組件的設(shè)計(jì) （

7、3）、噴釉機(jī)械手噴釉范圍約為500mm（4）、噴釉機(jī)械手的工作效率應(yīng)穩(wěn)定且高效2、研究方法組成討論小組，通過(guò)小組內(nèi)成員的相互討論，以及咨詢指導(dǎo)老師的意見(jiàn)，再結(jié)合自己從網(wǎng)上、圖書管查找到的資料，并拆分已有的機(jī)械臂，了解其構(gòu)造，最終進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3、研究的技術(shù)路線： （1）、了解噴釉機(jī)械手的工作原理 （2）、噴釉機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （3）、噴釉機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）噴釉機(jī)械手自由度的設(shè)計(jì) 2）噴釉機(jī)械手手臂的強(qiáng)度校核 （4）、噴釉機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 2）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 3）液壓驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 4）驅(qū)動(dòng)方案的選擇 5）電機(jī)扭矩的計(jì)算 6）電機(jī)的選擇 （5）、噴釉

8、機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)的確定三、本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)與其國(guó)內(nèi)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況分析本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)：（1）、噴釉范圍較傳統(tǒng)噴釉機(jī)械手有所提升 （2）、選擇電機(jī)傳動(dòng)，機(jī)械手的工作精度較高（3）、日常修理維護(hù)更加簡(jiǎn)單方便（4）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于裝卸國(guó)內(nèi)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況分析：本課題儀器設(shè)備裝置由自己設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。四、目的意義和風(fēng)險(xiǎn)分析（研究成果對(duì)我省科技經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的作用；涉及的技術(shù)關(guān)鍵及難點(diǎn)分析）目的意義：研制一種能代替人力對(duì)陶瓷進(jìn)行噴釉的噴釉機(jī)械手顯得非常有必要?！疤沾蓢娪詸C(jī)械手”（ Design of a glaze-spraying robot）能夠做到十分精確的工作，成功以后可以代替工人

9、進(jìn)行噴釉，而且可比人類更加穩(wěn)定的完成工作，效率更高，同時(shí)也保證了不需要工人親自靠前進(jìn)行噴釉工作，利于工人健康。同時(shí)完成此項(xiàng)設(shè)計(jì)，也有利于自身對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)分析：由于本課題涉及到機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)和在不同環(huán)境下工作效率的穩(wěn)定性，由于條件和現(xiàn)有技術(shù)的限制，對(duì)噴釉機(jī)械手的設(shè)計(jì)而言是需要嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待的技術(shù)難點(diǎn)。 噴釉機(jī)械手在面對(duì)不同噴釉對(duì)象時(shí)該實(shí)現(xiàn)怎樣的動(dòng)作，以及在釉料的影響下進(jìn)行穩(wěn)定且高效的作業(yè)是該設(shè)計(jì)的兩個(gè)技術(shù)關(guān)鍵。五、科技目標(biāo)和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（階段目標(biāo)按年月寫） （一）階段目標(biāo)：1. 2015年12月1日1月10日 查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，翻譯其中一篇外文文獻(xiàn)

10、，要 求字?jǐn)?shù)不少于3000字2. 2016年3月1日4月1日 原理分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 2016年4月1日4月20日 機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核。4. 2016年4月20日5月10日 繪制裝配圖和零件圖。5. 2016年5月10日5月20日 寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 （二）最終目標(biāo)： 查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，翻譯其中一篇外文文獻(xiàn)，要求字?jǐn)?shù)不少于3000字。機(jī)械原理分析，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動(dòng)方案。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖和零件圖。對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 （三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 1、機(jī)械臂材料： 不銹鋼2、電機(jī)： 步進(jìn)電機(jī)3、齒輪材料： 20Cr4、齒輪齒面硬度： >3

11、50HBS5、傳動(dòng)軸材料： 45號(hào)鋼6、電 源： AC220V預(yù)計(jì)材料費(fèi)用約3萬(wàn)元，市場(chǎng)售價(jià)定在89萬(wàn)元，將受到各高校、研究所、陶瓷生產(chǎn)廠家的歡迎。有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。六、計(jì)劃進(jìn)度（按年月詳細(xì)填寫）：起 止 年 月計(jì) 劃 要 求2015年12月2016年3月2016年4月2016年5月2016年6月完成調(diào)研完成原理分析及結(jié)構(gòu)計(jì)算完成樣機(jī)的組裝、調(diào)試 圖紙資料等技術(shù)文件的編制完成樣機(jī)測(cè)試技術(shù)鑒定七、現(xiàn)有人才、技術(shù)、物質(zhì)基礎(chǔ)條件（包括本課題做過(guò)哪些前期工作），現(xiàn)有儀器設(shè)備、水電、燃料、材料、環(huán)保等條件：本項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人多年從事陶瓷機(jī)械的研制工作特別是噴釉機(jī)械手的研究，承擔(dān)過(guò)多項(xiàng)省市級(jí)科研

12、項(xiàng)目。目前，已將“噴釉機(jī)械手”作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行了前期研究。我院的機(jī)電系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)長(zhǎng)期開(kāi)展陶瓷制造新技術(shù)、新設(shè)備及控制方法等多方面的教學(xué)和科學(xué)技術(shù)研究，本系的實(shí)驗(yàn)室可提供各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并可為本項(xiàng)目研究提供各種試驗(yàn)條件。 八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算： （一）經(jīng)費(fèi)的構(gòu)成： 合計(jì) 撥 款科技發(fā)展基金 貸 款自 籌82 （二）經(jīng)費(fèi)年度計(jì)劃：2013年2014年2015年2016年53 （三）撥款分項(xiàng)計(jì)劃：分 項(xiàng) 內(nèi) 容經(jīng)費(fèi)額（萬(wàn)元）備 注 1、設(shè)備、儀器購(gòu)置費(fèi)2.5購(gòu)置高精密度電機(jī)和機(jī)械臂制造材料 2、材 料 樣 品 費(fèi)3.0含加工、制作費(fèi) 3、試 驗(yàn) 費(fèi)1.5含檢測(cè)費(fèi)用 4、資 料 費(fèi)0.6 5、土 建 安 裝 費(fèi)- 6、調(diào) 研 費(fèi)0.8 7、鑒 定 費(fèi)0.8 8、其 他 費(fèi) 用0