2-開題報告-普通機床物料搬運機械手設(shè)計

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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目： 普通機床物料搬運機械手設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 、班 級：機械設(shè)計  畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目及研究領(lǐng)域； 2. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）； 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 2. 論文（設(shè)計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實驗或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 9 一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域 機械設(shè)計制造及其自動化—機械設(shè)計、液壓傳動2、論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 理論意義：本設(shè)計通過對機械工程專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的普通機床上下料機械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度， 具有較強的針對性和明確的實施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。 應(yīng)用價值：目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上普通機床裝卸工件仍由人工完成， 勞動強度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。 本機械手主要普通機床形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間， 提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 目前，在國內(nèi)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： a. 機械結(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、減速機、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)造機器人整機。 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(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。 c. 機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、焊接機器人還應(yīng)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(shù)來進行決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)成為智能化機器人的關(guān)鍵技術(shù)。 d. 關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； e. 焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 綜上所述，大體是兩個方向：其一是機器人的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復(fù)雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，滿足相對具體的任 務(wù)的工業(yè)機器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題 本設(shè)計所需要解決的首要問題是機械手臂的動作精度，即如何定制各段手臂的長度和連桿的尺寸，如何控制連桿的伸縮程度，如何控制兩段手臂之間的夾角等。如果手臂的動作精度不夠，會直接影響末端執(zhí)行器對工件的定位和抓緊，甚至產(chǎn)生失控現(xiàn)象，與其他設(shè)備碰撞引起事故。 當(dāng)手臂發(fā)生動作時，手臂的上臂和下壁之間的夾角α發(fā)生改變時，如果保持下臂和手腕腕臂之間的夾角β不變的話，腕臂則必然和水平面不想垂直，則會影響末端執(zhí)行器對工件內(nèi)孔的定位，故需使β角隨α角的變化而變化，使腕臂始終和水平面保持垂直，這對各段機械臂動作軌跡的計算提出了更高的要求。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） a、機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 b、機械手液壓驅(qū)動原理圖的設(shè)計c、機械手 PLC 控制梯形圖的設(shè)計 d、提出機械手緩沖定位裝置的常用方式3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 本畢業(yè)設(shè)計及其論文預(yù)計在 13 周全部完成，并在 14 周進行答辯。在已有課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，需要投入足夠的時間和經(jīng)理，理論緊密聯(lián)系實際，預(yù)期的設(shè)計成果如下： a、機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成 4 張 A0 圖紙 b、機械手液壓驅(qū)動原理圖的設(shè)計c、機械手 PLC 控制梯形圖的設(shè)計 d、提出機械手緩沖定位裝置的常用方式e、外文科技文獻翻譯 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）；查閱文獻，對整體方案進行構(gòu)思； 繪制各個部分零件圖； 對零件圖進行總體裝配； 導(dǎo)出二維工程圖 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 2.論文（設(shè)計）進度計劃 第 1-4 周 收集機械手 PLC 等有關(guān)資料，完成開題報告； 第 5 周 確定系統(tǒng)的設(shè)計方案，完成相關(guān)的方案論證和計算； 第 6 周 用 PROTEL 軟件設(shè)計系統(tǒng)方案的電氣原理圖、PCB 圖； 第 7 周 學(xué)習(xí)可編程控制電路，編寫系統(tǒng)的語言程序； 第 8-10 周 硬件電路的調(diào)試，軟件的調(diào)試實現(xiàn)系統(tǒng)的工作功能； 第 11-12 周 設(shè)計的總結(jié)和資料的整理并撰寫畢業(yè)設(shè)計論文； 第 13 周 上交論文、修改并準(zhǔn)備答辯； 第 14 周 完成畢業(yè)設(shè)計. 四、需要閱讀的參考文獻 1. 丁樹模, 液壓傳動丁樹模, 液壓傳動[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007 2. 熊幸明, 曹才開, 一種工業(yè)機械手的 PLC 控制[J].微計算機信息,2006,11s:120-122 3. 孔秀艷, 一種四軸搬運機械手的 PLC 控制[J]. 大眾科技,2008,7:112-113 4. 王炳實, 機床電氣控制.第三版[J]. 北京:機械工業(yè)出版社,2004:146-162 5. 趙 旭, 基于機電液一體化的液壓機械手設(shè)計及其控制[D],2010 6. 鄶紅藝,自動下料機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[D],2017 7. 牛瑞利,基于西門子 PLC 的小型搬運機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[D],2013 8. 徐帥,基于 PLC 的氣動搬運機械手控制系統(tǒng)[J],2016,9:75-78 9. Jan Stochel,Jerzy Bart ?omiej Stochel, On the ? th root of a Stieltjes moment sequence[J],2012,2:786-800 10. Alejandro Peralta Soler, Colleen W. Marano,Margaret Bryans, Activation of NF-?B is necessary for the restoration of the barrier function of an epithelium undergoing TNF-α-induced apoptosis[J],1999,1:56-66 11. 毛毅龍,羅一平,王小明.基于 PLC 控制的液動機械手設(shè)計[J],2012,4:357-360 12. 司建星,數(shù)控車床上下料機器人的研究[D],2014 13. 吳迪,生產(chǎn)線搬運機構(gòu)的研究[D],2014 14. 侯忠坤,六自由度教學(xué)機器人手臂系統(tǒng)研究[D],2011 15. 牛瑞利,基于西門子 PLC 的小型搬運機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[D],2013 16. 李亮,機械手對目標(biāo)物體的抓取 D],2009 17. 盧秉恒,機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].第三版,2007 附：文獻綜述 文獻綜述 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。目前國內(nèi)工業(yè)機械手主要用于機床加工，鑄鍛，熱處理等方面，數(shù)量，品種，性能方面都不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，因此，國內(nèi)主要擴大機械手運用范圍，重點發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在運用專業(yè)機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手， 計算機控制機械手和組合式機械手等。國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來， 這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種在不斷的增加，運用領(lǐng)域也在不斷的擴大。 在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手運用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床，摸鍛壓機的上下料，以及點焊，噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時， 就將引起零部件機械手本身的損害。 在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，無論是單體還是組合機床，一級自動生產(chǎn)流水線，都要用到機械手來完成工件的取放。對機械手的控制主要是位置識別、運動方向控制和物料是否存在的判別，其任務(wù)是將傳送帶 A 上的工件或物品搬運到傳送帶 B 上。機械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松都是用雙線圈三位電磁閥氣動缸完成。單某個電磁閥通電是，就保持相應(yīng)的動作，即使線圈再斷電任然保持動作，直到相反方向的線圈通電，相對應(yīng)的動作才結(jié)束。設(shè)備上裝有上、下、左、右、抓緊、放松六個限位開關(guān)，控制相應(yīng)工步的結(jié)束。傳送帶上設(shè)有一個光點開關(guān)，監(jiān)視工件到位與否。 機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置。他特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中， 以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制機構(gòu)及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。 工業(yè)機械手的特點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器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(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)濟個領(lǐng)域都有廣泛的發(fā)展前景。 在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機床控制，計算機系統(tǒng)， 機器人等，而工業(yè)機器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。實際的機器人尤帶有腕（或稱為手臂）的主機身和機身端部的工具（通常是某些類型的夾持器）組成，同時也包括一個輔助動力系統(tǒng)。 PLC 是以現(xiàn)代微處理技術(shù)為核心的控制器，作為一種通用的工業(yè)控制器，其可靠性高、抗干擾能力強；PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝控制，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，此外，PLC 都有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息；PLC 采用光電隔離和濾波技術(shù)有效抑制外部干擾源對 PLC 的影響，此外 PLC 通用性好、開發(fā)周期短、功耗小、本課題在現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展的過程中具有很重要的意義。