搬运机械手设计开题报告

 2021-08-08 22:06:05

1. 研究目的与意义

采用模块化结构设计、pro/e绘制的方法,进行搬运机械手设计,毕业设计的具体内容:

1、对搬运机械手整体布局进行规划;

2、对机构方案进行的取舍;

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2. 国内外研究现状分析

机器人主要分为两类:工业机器人以及其他特种机器人。搬运机器人具有改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点,广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。截止2009年,全世界在役工业机器人约为120.4万台,其中日本装备的工业机器人总量达到了60万台以上,占全世界机器人总数的50%左右,继续保持机器人王国的地位。除日本外,世界上许多工业发达国家,如美国、前苏联和西欧一些国家的机器人产业也发展得很快。例如,美国在19701980年间的机器人台数增加20倍以上。美国所拥有的机器人在台数上不如日本,但其技术水平较高,占有一定的优势;在亚洲,日本、韩国和新加坡的机器人密度(即制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量)居世界第1-3位,包揽了前三名;西欧的意大利、法国、英国和东欧的匈牙利、波兰等,机器人制造业及应用机器人的情况都有很大发展。近几年,全球机器人的数量在迅速增加,仅 2009 年就达15.2万台。

已了解的本课目前国内工业机械手主要用于机床加工,铸锻,热处理等方面,数量,品种,性能方面都不能满足生产发展的需要,因此,国内主要扩大机械手运用范围,重点发展铸锻,热处理方面的机械手,以减轻劳动强度,改善作业条件。在运用专业机械手的同时,相应地发展通用机械手,有条件的还要研制示教式机械手,计算机控制机械手和组合式机械手等。国内外对发展这一新技术都很重视,几十年来,这项技术的研究和发展一直比较活跃,设计在不断的修改,品种在不断的增加,运用领域也在不断的扩大。在国外机械制造业中,工业机械手运用较多,发展较快。目前主要用于机床,摸锻压机的上下料,以及点焊,喷漆等作业中,它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作,但是还不具备任何传感反馈能力,不能应付外界的变化。如发生某些偏离时,就将引起零部件机械手本身的损害。为此,国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手,使其拥有一定的传感能力,能反馈外界的条件的变化,做出相应的变更。

3. 研究的基本内容与计划

采用 模块化结构设计 ,进行 搬运机械手 的设计需要研究的内容有:

本课题的研究内容

机械手是一种能模拟人的手臂动作,按照设定程序、轨迹和要求,代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作,两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转,从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动;其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(sq1---sq9)产生的通断信号传输到plc控制器,通过plc内部程序输出不同的信号,从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作,可实现机械手的精确定位;其动作过程包括:下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退;其操作方式包括:回原位、手动、单步、单周期、连续;来满足生产中的各种操作要求。

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4. 研究创新点

从结构上,机器人可以分为并联型、串联型和混联型三种。并联型机器人的刚度较大、承载能力高,但运动空间较小;串联型机器人工作空间较大、运动灵活,但是刚度较小、承受能力低;混联型机器人兼顾了前面两种类型机器人的优点,但在灵活上面不如串联型机器人。

根据运动形式,机械臂常见的有直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系和关节式四种。直角坐标机器人精度较高,但操作灵活性差,运动的速度较低,操作范围较小,而占据的空间相对较大;圆柱坐标机器人工作范围大,运动速度高,但工作精度随水平,臂伸长而降低;球坐标机器人在运动方面很灵活,但关节间的误差反映到末端时的误差是个变量,这对于控制来说是个难题;关节式机器人运动灵活性最好、空间大、运动速度高,但实现高精度的运动比较困难。

直流电机实际上是机器人平台的标准电机,有着极宽的功率调节范围,适用性好,具有很高的性价比,输出力矩较大,易于控制等,是一种最为通用的电机。本文选择用直流电机作为驱动电机。

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