机械类毕业设计(论文)开题报告表

毕业设计（论文）开题报告表

学生姓名 课题名称 石立伟 简易机器手设计 学 号 1002051180 指导教师 陈燚涛 系: 机械设计制造及其自动化 班级 : 机设104 一、课题概况（本课题的意义及目前的发展状况等） 1、课题来源 目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往流水线上的作业工作还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。而随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。 3.1 国内的研究现状 工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的 手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。 我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。目前国内机械手主要用于机床加工、锻造。热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 3.2 国外研究现状 国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如 发生少许偏差时候，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定的成绩 二、课题内容（本课题的研究内容、方法、手段及预期成果等） 主要研究内容集中在以下几个方面： 1） 工业机械手的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。 2） 机械手控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机械手控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。 3） 多传感器系统：为进一步提高机械手的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器 算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器信息融合算法。另一个问题就是传感系统的实用化。 4） 机械手的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。 5） 机械手遥控及监控技术，半自助和自主技术，多个机械手和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围的机械手遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。 6） 虚拟机械手技术，基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机械手的虚拟遥操作和人机交互。 7） 多智能体调节控制技术：这是目前机械手研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信和磋商机制，感知与学习方法，建模与规划、群体行为控制等方面进行研究。 8） 软机械手技术：主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场所。传统机械手设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或者硬性材料，软机械手技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机械手意外的与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。 9） 仿人与仿生技术这是机械手技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础研究。 4.2拟采取的技术路线、实验方案： 1、收集相关资料，并对现有的资料进行研究，进而分析自己完成本课题还存那方面的困难，除了现有的知识外还应该具备哪些新的知识。 2、选定自己适合和熟悉的制图软件，对选定的工具进行深入学习以及具体的实践。 3、对驱动油路进行仔细的研究，了解液压驱动的原理。 4、机械结构的分析，根据要求设计出合理轻便的机械手。 4、在相关的软件中模拟机械手的工作状态。 5、在模拟调试后对整个机械手进行完善。 6、研究基础 6.1 课题研究的必要性 机械工业是国民的装备部，是为了国民经济提高装备和为人民生活提供耐用消费平的产业。机械工业的规模与技术是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一（ ，2002）。生产水平极其科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已经成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产过程是不连续的。单单靠人力要将这一些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度很大，有时还会出现失误与伤害。显然，严重影响制约了整个生产过程的效率与自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然食物，也能够有效的避免人身事故（杨永清等，2008）。 6.2 已经具备的条件和尚需解决的问题 已具备机械结构的 和液压原理设计能力，但对于机械结构的材料选用还需 要继续学习相关的资料，已经安装AutoCAD等的相关联的 。还需要去了解液压驱动元件的规格参数以及其在实际环境中的使用。然后还需要对于机械手在于实际工作中需要做的那些日常维护进行了解。 7、预期达到的目标及进度安排 7.1 目标： 工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定的要求输送工件或者握持工具进行操作的自动化技术设备，它的结构简单，可以代替收的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。机械手效率高，噪声低，安全可靠、操作以及维护比较方便，因而有着广阔的前途。本课题通过对于机械手进行结构和液压传动原理的设计计算，实现自动取料、将工件收料盘等运动。