直线搬运机械手结构设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

随着工业的发展企业对于自动化的要求越来越高,生产线上使用搬运机械手不仅可以提高生产效率节约资源降低生产成本而且还可以弥补其它生产方式的不足(降低生产对于工人的伤害、保障生产安全)。对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重要的作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明,工业机械手可以代替人手的繁重劳动,显著减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率和自动化水平。搬运机械手在企业应用较多,它是一种搬运稳定性好,适用范围广的货物搬运设备,主要用于生产流水线高度差之间货物运送;物料上线、下线;工件装配时调节工件高度;高处给料机送料。

本次设计涉及到机械设计,力学计算,加工制造工艺等学科的知识,通过对搬运机械手结构设计,可以对学过得知识进一步巩固,提高设计能力及综合应用能力。

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2. 国内外研究现状分析

机械手技术是一项充满机遇和挑战的战略性高技术,在未来的发展中有毫无疑问的发展意义。目前国际上约有300多万台机械手,据估计10年后将会增长近三倍。机械手最早出现在上世纪40年代美国橡树岭国家实验室中,被开发用于搬运核原料机械手。在50年代美国第一台机械手由美国联合控制公司研制而成。1962年在原有机械手的基础上,研制出一种用液压系统驱动运动系统仿造坦克炮塔,臂可以移动、伸缩、回转。这台机械手对于机械手的发展具有里程碑是的意义,日后很多六自由度的机械手都是在此基础上研发而成。1962年一种可做点位和轨迹控制灵活搬运的机械手Versatran在美国机械铸造公司实验室研制成功。从此以后,机器人相继被用于工业生产中的喷漆和弧焊等工作。70年代初期机械手被广泛应用于焊接、起重运输、设备的上下料、装配、仓库堆垛等作业中。进入21世纪后,机械手在国际上飞速发展,据国际机器人联合会(IFR)统计,2002年至2004年,全球机器手生产总量达到650万台,2005年同年增长30%。2007年则增长了114365台。目前的机械手生产、使用和出口大国主要是美国和日本,日本前期主要是以模仿为主,近年来日本已处于全球领先地位,日本本土已经有130家专业的机械手制造商。

我国工业机械手的研究与开发起步于20世纪70年代,比欧美国家晚30年左右。1972年在上海实验室中,我国第一台机械手研制成功。随后国家在八五计划中加大了对于工业机械手的重视,国家投入大量资金从而形成了一批具有较强机器人科研实力的院校和公司,如北京机械自动化研究所、中科院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、沈阳新松机器人自动化有限公司、清华大学、北航、广州机床研究所、大连机床研究所等,之后全国各省都开始研制和应用机械手。在研究人员及众多学者的参与下,研究开发并且制造了一系列的工业机器手,其中有由广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器手,北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器手,沈阳工业大学设计制造的装卸载机器手,大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器手等等。值得注意的是,这些机器手的控制器,都是由北京科技大学机器人研究所中国科学院和沈阳自动化研究所开发的。与此同时,一系列的机器人关键部件也被开发出来,如机器人减震齿轮,专用轴承,编码器,直流伺服电机等等。经过30多年的努力,我国机械手的研究研究在一些方面已经达到了世界先进水平,但是与发达国家还有较大差距。据统计,截止到2008年,我国机械手在工业使用中达到31400台机械手,其中国产自主研发的不足千台,不难发现的事实是我国在研究方面主要是外国的先进的基础上进行二次开发,造成自主知识产权较少,缺乏创新技术,没有自己的机器人品牌等。

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3. 研究的基本内容与计划

主要技术参数:

升降行程:1400 mm; 升降速度:42 m/min(伺服控制)

平移距离:3000mm; 平移速度:60 m/min(伺服控制);

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4. 研究创新点

结构设计简单,具有有一定的通用性,更加适合柔性生产线。

工业生产过程中不需要人工操作,节约劳动力,降低成本。

在自动化生产线中广泛应用,自动化程度高。

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