汽車生產(chǎn)線焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
１、課題論證
1.1課題研究的目的與意義
焊接機(jī)器人是目前最大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。由于汽車制造業(yè)對(duì)許多構(gòu)件的焊接精度和速度等指標(biāo)提出越來(lái)越高的要求，一般工人已難以勝任這一工作；此外，焊接時(shí)的火花及煙霧等，對(duì)人體造成危害，因此，焊接過(guò)程的完全自動(dòng)化已成為重要的研究課題，其中，最為重要的就是要應(yīng)用焊接機(jī)器人。 隨著近代模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，以及PC機(jī)與焊接機(jī)器人的結(jié)合應(yīng)用，有效解決了專用控制器計(jì)算負(fù)擔(dān)重、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題.還能夠?qū)⒕咚I(lǐng)域如圖像處理、聲音識(shí)別、最優(yōu)控制、人工智能等先進(jìn)的研究成果應(yīng)用到該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作中。焊接過(guò)程中存在很多不確定的因素，是一個(gè)典型的時(shí)變非線性系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。因此，采用與模型無(wú)關(guān)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊控制技術(shù)更為合適。
我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的最大用戶，也是最早用戶。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠與上海電動(dòng)工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車底盤的焊接。“一汽”是我國(guó)最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí)“紅旗牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開(kāi)發(fā)了機(jī)器人車身總焊線 。
??? 80年代末和90年代初，德國(guó)大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產(chǎn)轎車，雖然是國(guó)外的二手設(shè)備，但其焊接自動(dòng)化程度與裝備水平，讓我們認(rèn)識(shí)到了與國(guó)外的巨大差距。隨后二汽在貨車及輕型車項(xiàng)目中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人?？梢哉f(shuō)90年代以來(lái)的技術(shù)引進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進(jìn)使我國(guó)的汽車制造水平由原來(lái)的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)使國(guó)外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國(guó)。由于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了工程機(jī)械行業(yè)的繁榮，工程機(jī)械行業(yè)也成為較早引用焊接機(jī)器人的行業(yè)之一。近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能源相關(guān)的制造行業(yè)也都開(kāi)始尋求自動(dòng)化焊接技術(shù)，焊接機(jī)器人逐漸嶄露頭角。鐵路機(jī)車行業(yè)由于我國(guó)貨運(yùn)、客運(yùn)、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車提速的需求，機(jī)器人的需求一直處于穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%。在汽車行業(yè)中點(diǎn)焊機(jī)器人與弧焊機(jī)器人的比例為3：2，其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主，主要分布在工程機(jī)械（10%）、摩托車（6%）、鐵路車輛（4%）、鍋爐（1%）等行業(yè)。焊接機(jī)器人也主要分布在全國(guó)幾大汽車制造廠， 從圖1中還能看出，我國(guó)焊接機(jī)器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。
? 進(jìn)入21世紀(jì)由于國(guó)外汽車巨頭的不斷涌入，汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國(guó)汽車行業(yè)的機(jī)器人安裝臺(tái)數(shù)迅速增加，2002、2003、2004年每年都有近千臺(tái)的數(shù)量增長(zhǎng)。估計(jì)我國(guó)目前焊接機(jī)器人的安裝臺(tái)數(shù)在4000臺(tái)左右。汽車行業(yè)焊接機(jī)器人所占的比例會(huì)進(jìn)一步提高。
? 目前在我國(guó)應(yīng)用的機(jī)器人主要分日系、歐系和國(guó)產(chǎn)三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。國(guó)產(chǎn)機(jī)器人主要是沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司產(chǎn)品。
???1.2目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)
目前在我國(guó)雖然已經(jīng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊接機(jī)器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個(gè)主要原因：
??? 國(guó)內(nèi)機(jī)器人價(jià)格沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。近10年來(lái)，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，從每臺(tái)7-8萬(wàn)美元降低到2-3萬(wàn)美元，使我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上很難與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒(méi)有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，如伺服電機(jī)、減速機(jī)等需要進(jìn)口，使價(jià)格難以降低，所以機(jī)器人生產(chǎn)成本降不下來(lái)；我國(guó)焊接裝備水平與國(guó)外還存在很大差距，這一點(diǎn)也間接影響了國(guó)內(nèi)機(jī)器人的發(fā)展。對(duì)于機(jī)器人的最大用戶—-汽車白車身生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，目前幾乎所有的裝備都來(lái)從國(guó)外引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人幾乎找不到表演的舞臺(tái)。
??? 我們應(yīng)該承認(rèn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人無(wú)論從控制水平還是可靠性等方面與國(guó)外公司還存在一定的差距。國(guó)外工業(yè)機(jī)器人是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程，而且在實(shí)際生產(chǎn)中不斷地完善和提高，而我國(guó)則處于一種單件小批量的生產(chǎn)狀態(tài)。
??? 國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)廠家處于幼兒期，還需要政府政策和資金的支持。焊接機(jī)器人是個(gè)機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展。
1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等
1）主要參數(shù)
本課題參考庫(kù)卡 KR 16-2 KS-F型號(hào)的機(jī)器人，低載荷6軸機(jī)械臂，技術(shù)參數(shù)如下：
額定負(fù)載（KG）: 16
附加負(fù)載（KG）: 10
結(jié)構(gòu)形式: 串聯(lián)
軸數(shù): 6
工作半徑(mm): 1801
重復(fù)精度（mm）: 0.05
最大工作范圍(第一軸）: ±185°
第二軸: +35°/﹣155°
第三軸: +154°/﹣130°
第四軸: ±350°
第五軸: ±130°
第六軸: ±350°
最大速度(第一軸): 156°/s
第二軸: 156°/s
第三軸: 156°/s
第四軸: 330°/s
第五軸: 330°/s
第六軸: 615°/s
本體重量（KG）: 245
主要參數(shù)：
負(fù)荷 6 kg
附加負(fù)荷 10 kg
工作范圍
最大作用范圍 2101 mm
其他數(shù)據(jù)與規(guī)格數(shù) 6
重復(fù)精確度 <±0,05 mm
重量 245 kg
控制系統(tǒng) KR C2
2）設(shè)計(jì)主要方向以及設(shè)計(jì)思路
焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上，焊接精度和速度等指標(biāo)提出越來(lái)越高的要求，一般工人已難以勝任這一工作；此外，焊接時(shí)的火花及煙霧等，對(duì)人體造成危害。歸納起來(lái)采用焊接機(jī)器人有下列主要意義：
(1) 穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均一性。
? (2) 改善了工人的勞動(dòng)條件。
(3) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
本論文所研究的為焊接機(jī)器人，主要解決焊接機(jī)器人腰部以及大臂的工作平穩(wěn)性和提高其工作效率，主要解決一下幾個(gè)問(wèn)題：
2） 理清整個(gè)機(jī)器的工作原理，及各個(gè)部件相互關(guān)系，使之協(xié)調(diào)。
3） 都大臂和腰部的工作原理做研究，明確其傳動(dòng)路線。
4） 明確各個(gè)部件的裝配關(guān)系，畫出裝配圖和主要零件圖。
5） 明確各個(gè)部件的技術(shù)要求，合理選擇材料及配合關(guān)系。
3）基本圖形
時(shí)間
設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
第1-2周
分析、查閱資料，熟悉設(shè)備技術(shù)要求、背景，學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，做好前期準(zhǔn)備工作，撰寫開(kāi)題報(bào)告 和外文翻譯。準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告答辯PPT
第3-4周
總體方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算，對(duì)焊接機(jī)器人腰部及大臂部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定總體尺寸。
第5周
繪制焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)草圖，計(jì)算并校核有關(guān)尺寸。
第6-8周
零件的三維設(shè)計(jì)，尺寸更改校核。
第9周
檢驗(yàn)修改設(shè)計(jì)。
第10周
繪制二維零件圖。
第11周
繪制裝配圖。
第12周
將圖紙交由指導(dǎo)老師指正錯(cuò)誤。
第13周
編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，交給指導(dǎo)老師審定。
第14周
制作答辯提綱，設(shè)計(jì)定稿，打印，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
第15周
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
1.5參考文獻(xiàn)
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2、答辯組論證結(jié)論
（1）方案可行，技術(shù)路線清晰 □ （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 □
（3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 □ （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 □
（5）方案和技術(shù)路線不清晰 □
3、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 教研室主任意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）：
年 月 日 年 月 日
注：(1) 開(kāi)題報(bào)告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計(jì)（論文）總構(gòu)想，篇幅不必過(guò)大，但要把計(jì)劃設(shè)計(jì)的課題、如何設(shè)計(jì)、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問(wèn)題說(shuō)清楚；
(2) 字?jǐn)?shù)不少于3000字，參考文獻(xiàn)不少于6篇，印刷字符在10萬(wàn)印刷符以上。