铣床上下料机械手结构与控制系统设计开题报告

1、本科毕业设计开题报告题目：铳床上下料机械手结构与控制系统设计院（系）：机械工程学院班级：机电08-4班姓名：杨绍宝学号：指导教师：李大勇教师职称：进见黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目铳床上下料机械手结构与控制系统设计来源工程实际1、研究目的和意义目前，我国的制造业正在迅速发展，但大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代机械行业自动化生产的要求，针对具体生产工艺，结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作

2、，以提高劳动生产率。本机械手主要与机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。我所设计的机床是在生产过程中抓取和移动工件的自动化装置。它能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。2、国内外发展情况（文献综述）在我国，西周时期的能工巧匠偃师就研制出能歌善舞的伶人，这是我国最早的关于机器人的记录。机器人一词是1920年由捷克作家卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧罗莎姆的万能机器人种首先提出。现代机器人出现于20世纪中期，当时数字计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，在产业领域出现了受计算机

3、控制的可编程的数控机床，人类需要开发机械代替人手去劳动，在这一背景下，机器人技术的研发得到快速发展。1959年，戴沃尔与美国发明家英格伯格联手制造出第一台工业机器人。1967年，日本川崎重工公司和丰田公司分别从美国购买了工业机器人Unimation和Verstran的生产许可证。日本从此开始了机器人的研制。20世纪60年代，喷漆弧焊机器人问世并逐步发展应用于工业。1969年，日本早稻田大学加藤一朗实验室研发出第一台双脚走路机器人。他带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木。1979年，美国Unimation公司推出通用工业机器人，标志着工业机器人技术已经成熟。1979年，日本山梨大学牧野洋

4、发明了平面关节型SCARAL器人，该型机器人在以后装配作业中得到广泛的应用。我国机器人技术起步较晚，从20世纪80年代初才开始。全国第一个机器人研究示范工程1986年在沈阳建成。目前我国已经基本掌握了机器人设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨道规划技术。开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。20世纪90年代中期，国6000m以下深水作业机器人试验成功。以后近十年中，在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域，我国逐步缩小了与世界先进水平的差距。但是，目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工控制。第二代机械手设有微型电子计算控制系统，具有视觉、

5、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。3、研究/设计的目标设计一个具有三个自由度铳床上下料机械手，对工件能准确的夹取，定位，并装卡。(1)三个自由度，手臂能旋转360度，能伸缩(伸缩距200mm)能做起降运动(起升距120mm)(2)动方式选择液压驱驱动(3)因为在自由度分配上要求机身必须旋转，所以采用圆柱坐标系运动形式。(4)机械手的加持工件形状为方料，最大加持重量8KG4、设计方案(1) .机械手结构设计运动形式方案选择，为实现不同动作，应选取不同方案。图1中，a为直角坐标型，b为圆柱坐标型，c为球坐标型，d为关节坐标型，e为SCAR即。

6、由于圆柱坐标型位置精度高、运动直观、控制简单、占地面积小，且能实现预期的上下料功能，所以，这里选圆柱坐标型。机械手机身的设计机身采用回转与升降结构机身。实现回转的驱动方案有几种，这里采用摆动油缸驱动，升降油缸在上，回转油缸在下。实现机身回转采用液压马达驱动。机械手手臂结构设计手臂采用直线运动机构，常用的有液压缸、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构及连杆机构等。由于液压缸体积小、重量轻，因而在机械手结构中选用液压驱动。机械手腕部结构设计手腕设计根据我所设计的机械手的要求，选择单自由度手腕。手爪选用双夹钳式机构，驱动件的设计(2) .机械手驱动方案的设计采用液压驱动，液压实现机身的回转与升降，以及各部件的

7、伸缩回转运动。液压控制简单方便，易于操作。为实现机身的旋转，选用液压马达驱动。手臂伸缩与起降都采用液压缸驱动。(3) .机械手各参数设计计算abcde图1(坐标型机器手的五种形式)5、方案的可行性分析此机械手共有三个自由度，分别是机械手臂的伸缩，支座的360度旋转，以及支座的起降，能保证机械手在上下以及左右位置的调整。全程动力源是液压系统，安装有压力传感器，实现手臂定位，保证工件装卡定位准确。对于机械手结构的选择，有直角坐标机器人结构，圆柱坐标机器人结构，球坐标机器人结构，关节型机器人结构，在此选择圆柱坐标型，因为圆柱型坐标能实现支座的回转与升降功能。手爪选用单自由度手爪，即在抓取重物之后实现

8、回转放料，料由气动虎钳自动加紧。如此即可实现机床上下料的功能，所以是可行的。6、该设计的创新之处我所设计的铳床上下料机械手的结构形式更加简单，驱动方式更加统一，能很好的实现所需要的动作，而且，手臂加持力更大，拓宽了所持工件的重量范围。具有更强的适应性。7、设计产品的主要用途和应用领域代替人手，对工件进行机床上下料，可以对金属材料，也可以对非金属材料进行夹持机械手的可靠性强，适应面宽，主要应用于国防、航空、汽车等制造行业，在机床的加工车间最为常见。8、时间进程第一周在校查找机床上下料机械手相关资料；第二-三周进行毕业实习，在工厂中着重了解其组成部分及工作原理；第四周深入性查阅与设计相关的资料，写

9、实习总结和实习日记。对资料进行理，完成开题报告；第五-六周对设计的主要结构进行计算；第七周进行CADt图设计；第八周正式CA脍图设计；第九周CAD绘图设计并进行相关修改；第十周写说明书、出图；第十一-十二周整理说明书及图纸；第十三周-十四周对整体检查，对说明书及图纸进行修改；第十五周为答辩做准备；第十六周答辩。9、参考文献1 .濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）M.北京：高等教育出版社，2000:100-317;2 .吴振彪.工业机器人M.武汉：华中科技大学出版社，2008;3 .王承义.机械手及其应用M.北京：机械工业出版社，1981;4 .费仁元.机器人机械设计和分析M.北京：北京工业大学

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