1. 研究目的与意义
| （一）本课题研究的历史及现状 一、工业机械手的发展历史 工业机械手的研究、开发和设计始于上世纪中叶，而我国在这个领域的起步就相对较晚，直到上世纪80年代的“七五”科技攻关才开始接触，一直到“八五”科技攻关才基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，控制系统硬件和软件设计技术，运动学和轨迹规划技术。虽然在掌握这些技术后我国在该领域的发展达到了一定程度，但是总的来说，我国的该技术及其工程应用的水平与国外相比依旧有一定的差距。 二、工业机械手的发展现状 目前工业机械手大量应用在制造业，且每年生产的数目都在持续增长，但是随着时代和科技的发展，工业机械手所应用的范围越来越广，所涉及的技术也越来越多，并且工业机械手也逐渐由液压、气压控制逐渐向人工智能化转变。目前实际使用最多的是定位控制的机械手，过于死板，缺乏灵活性，因此目前世界各国都在致力于研究有“视觉”和“触觉”反馈的机械手，使它能够分辨工件并选取所需工件利用合适的力度进行正确的夹取。 （二）研究本课题的目的 一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 本课题研究的内容是一个液压上下料机械手的研究与设计，需要完成液压上下料机械手的功能设定、运动过程、承载能力等进行设计与计算，对应分别要对这些机构要进行设计和计算，以及对零件及其部件的选择、控制回路和电气控制的设计。在整个过程中，要求理论知识与实际相结合，巩固和深化了所学过的专业理论知识。 （三）研究本课题的意义 当今社会随着时代的发展和科技的进步，人们追求更加舒适以及安全的工作环境，因此恶劣危险的劳动环境需要由机器人来代替人工，而机械手就是其中最为重要的组成部分之一。但是由于科技的制约，机械手的性能在部分领域并不能满足要求，并且在有些领域，在考虑到经济性问题的前提下，机械手也并不合算。因此，只要解决了技术方面和价格方面的问题，机械手必然会在未来的发展中大放异彩，占据十分重要的一环。 |
2. 研究内容和预期目标
| 研究的基本内容 1).查阅资料，了解液压上下料机械手的工作原理； 2).进行机械手的机械结构设计，液压系统设计，控制系统设计； 3).绘制出相关的装配图和零件图； 4).对设计成果进行总结； 5).对当前工作进行总结和反思。 拟解决的主要问题 1).确定自由度和坐标系； 2).对手部结构的选择； 3).对腕部结构的选择； 4).对手臂结构的选择； 5).确定液压系统的作用，选择液压动力机构； 6).确定运动方式； 7).分配输入输出点； 8).设计PLC程序和外部接线图。 |
3. 研究的方法与步骤
| 研究的步骤： 1).了解液压上下料机械手工作原理； 2).拟定机械手结构设计方案； 3).计算机械手的主要技术参数； 4).绘制装配草图； 5).用计算机CAD绘制装配图； 6).绘制零件图（用CAD绘制）； 7).编写设计说明书； 研究的方法： 1).分析计算机械手的各项参数，为后续设计提供信息。 2).根据得到的参数，绘制装配草图，为随后的详细设计奠定基础。 3).对机械手机械部分的结构进行分析，确定其液压动力机构，设计出该机械手的液压部分。 4).由机械手的工艺流程确定控制部分的运动方式和I/O口的分配。 5).根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高级功能模块的情况设计外部接线图和PLC程序。 |
4. 参考文献
| [1]许林成，彭国勋，包装机械，长沙:湖南大学出版社,1989. [2]高德，包装机械设计，北京:化学工业出版社，2005. [3]曹国荣等，灌装机灌装时间的计算研究，包装工程，1996. [4]赵淮，包装机械选用手册（上册），北京:化学工业出版社，2001. [5]濮良贵，纪名刚，机械设计，第六版，北京:高等教育出版社，1996. [6]机电工程手册编辑委员会，工程手册，第二版，北京:机械工业出版社，1996.4 [7]徐灏，机械设计手册，北京:机械工业出版社，1991. [8]吴宗泽．机械设计师手册．北京:机械工业出版社,2002.1 [9]吴宗泽，高等机械设计，北京:清华大学出版社，1991. [10]吴宗泽，机械设计禁忌500例，北京:机械工业出版社,1996. [11]吴宗泽，机械结构设计，北京:机械工业出版社，1988. [12]李振清，机械零件，北京:北京理工大学出版社，1986. [13]许福玲，陈尧明，液压与气压传动，第2版，北京:机械工业出版社,2004. [14] 李允文，工业机械手设计，北京:机械工业出版社，1996. [15] 张健民，工业机器人，北京:北京理工大学出版社，1988. [16] 周开勤，机械设计手册，第五版，北京:高等教育出版社，2001. [17] 周伯英，工业机器人设计，北京:机械工业出版社，1995. [18] 郭洪红，工业机器人技术，西安:西安电子科技大学出版社，2006. [19] 常晓玲，电气控制系统与可编程控制器，机械工业出版社，2004. [20] 刘鸿文，材料力学，第四版，北京:高等教育出版社，2004. |
5. 计划与进度安排
| （1）2022年3月1日～3月20日查阅文献资料，确定毕业设计工作任务，撰写开题报告； （2）2022年3月21日～4月10日翻译外文文献，分析任务目标，确定总体方案； （3）2022年4月11日～4月20日重要零件设计、绘制设计草图； （4）2022年4月21日～5月08日装配方案确定、完成中期检查； （5）2022年5月09日～5月21日绘制全部图纸并修改，论文资料收集，撰写论文提纲； （6）2022年5月22日～6月06日整理设计文档；撰写毕业论文； （7）2022年6月07日～6月10日提交论文，准备毕业答辩。
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