搬运机器人结构设计开题报告

华南理工大学广州学院本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目搬运机器人结构设计学院机械工程学院专业班级姓名学生学号指导教师填表日期姓名开题时间学院机械工程学院专业班级指导教师（导师组）论文题目中文搬运机器人结构设计英文HandlingRobotDesign选题的背景和意义:从1914年到现在，机器人已从第一代示教再现型机器人、第二代带感觉的机器人发展到第三代智能机器人，而服务机器人正是第三代机器人的典型代表。目前国外的科学家们在移动机构设计、传感器融合与环境建模技术、路径规划技术、能源技术、智能控制技术、人机交互技术、成本控制等方面都取得了长足的进步。美国iRobot公司推出室内地毯和地板清洁机器人，具有污物探测功能，可根据房间地面的具体情况进行有重点的清洁[1]。本田公司的双足机器人“ASIMO”，步行时速达3km几乎与人类相同[2]。索尼QRIO机器人可以漫步、跳舞，做很多高难度动作而且能识别口语并做出回应[3]。三菱重工的家用机器人“Wakamaru”能识别家庭成员的脸部特征，并通过转动脸部和手腕来表现喜怒哀乐[4]。韩国的“irobi”机器人不仅能念书、唱歌、讲故事当家里无人的时候，它还可以确认大门是否上锁以及煤气是否关闭[5]。假如有人闯进家门，它还可以将其拍摄下来给主人发电子邮件。美国的“InTouch

Health”远程医疗机器人具有时双向的视频和语音传送系统以及行走系统，已成为医与患者之间的连心桥[5]。配备有各种检测装置的机器人保更成为美国军方后勤部门以及各大公司的新宠。虽然以上机器人的发展都是趋向于智能化，但是负载能力还是比较小。假如有间房屋倒塌了，一般都起重车不能进去，或者有交通意外出现了，但是所在位置车是很难到的，那么在这种状况下，怎样去解决呢?处理这样的事件，也是需要机器人，这样能够更加好的保护好人类安全。但是现有的机器人的负载太少了，就算刚刚的状况先切小块再用这个机器人处理也行，不过太浪费时间和能源了。为了提高工作效率，为了增加人类安全，需要增加机器人的负载。因此选择了液压系统，一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油[6]。常用典型液压元件（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件）的工作原理、结构、型号编制、选用注意事项、常见故障与排除方法[7]。德国KUKA机器人推出世界上最大负载机器人KR1000，最大负载达到1000kg，负载虽然大，但是是工业机器人，活动受到限制[8]。美国大狗，是一种4足仿生机器人，它高2.3英尺，重165磅。采用汽油动力驱动，体内装有维持机身平衡的回转仪。它的最高负载量可达300磅，以每小时3.3英里的速度行走，而且可在丘陵地形上攀登前行，全靠本身的立体视觉系统或远程遥控器确认路径。虽然是这样先进，而且平衡能力强，但只能是搬运货物和甩障碍物，不能靠自身搬起重物。中国山东大学已经有一项液压双足机器人的专利[9]，其具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构，驱动双足机器人关键技术研究以人的腿关节为基本仿生对象，开展基于液压驱动的双足机器人仿生结构机理、突发情况下的身体平衡恢复方法等研究，设计、开发适合双足机器人的液压动力单元、电液伺服单元等关键部件，研究高速高精度液压伺服系统的位置控制和力控制算法，开发具有地形适应能力、高负载能力、运动灵活的液压驱动双足机器人实验室样机，完成不同地形环境下的运动演示实验。在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音[10]。液压传动系统在运行中容易做到对执行元件运动速度的无级调节,调速方便而且调速范围大，特别是随着机电一体化的发展,与微电子、计算机技术相结合,使液压传动无级调速的应用更广泛[11]。因此，负载大的机器人需要仿人形，这样才能够像人类一样的灵活。可以像人一样行走各种地形，可以搬起是自身重的东西和移动物体，科技重点是放在负载和平衡上。这样就能够在救援上，建筑上，上下货物上等等方面投入使用，能够增加安全度，提高效率。工作任务分析：查找日本有关双足机器人的设计资料；查找挖掘机液压系统控制和外形设计；查找人体关节自由度的资料并确定自由度；设计并利用solidworks建立模型；检测运动与受力分析；确定材料和驱动装置；确定重心自动调节平衡装置；绘制图纸，撰写设计说明书。调研报告：仿生机器人现在的应用前景有可在危险、人难以达到的环境中从事检测作业；能适应砂石路面、茂密丛林、跨越障碍和深沟，具有潜在的军事用途；能在倒塌的建筑物和瓦砾上行走，可用于搜索和营救。根据调查，第一个驱动力是机器代替人工。原因主要来自于两个方面：其一是低端劳动力供给不足。80、90后已经成为目前劳动力市场的主力，相比60、70后，他们诉求较多，其中的显著变化之一是越来越少的人愿意从事工资低、单调重复繁重、环境差的工作，导致低端劳动力供给不足，每到岁末年初这种“民工荒”现象在沿海地区表现尤为明显，用人单位越来越倾向于用机器人替代人工，从事这类工作。其二是工业机器人替代人工经济性不断提升。一方面，劳动力工资全面上涨。改革开放以来，我国城镇就业人员年平均工资基本保持两位数增速，到2010年已经超过5000美元，而且由于低端劳动力供给不足，近年来农民工工资涨幅比城镇职工还要快。另一方面，机器人本体价格不断下降。机器人价格下降不仅是国际趋势，而且还因为主要国际巨头纷纷在中国设组装线，降低本体成本和价格。继ABB之后，安川和库卡也开始在中国建设组装线，并于2013年投产，两家在中国最终年产量将合计达11000台，相当于2011年我国工业机器人需求的近一半。川崎于2012年12月24日也发布消息要在中国建组装线。上述两项因素，导致工业机器人替代人工的经济性不断提升，工业机器人投资回收期越来越短，有的甚至两年就可以回本。因此，仿人形机器人是适合未来的发展需求的。毕业论文撰写提纲：目录摘要绪论搬运机器人的基本概述搬运机器人结构设计方案确定材料与驱动装置确定重心自动调节平衡装置结论参考文献方案拟定与分析：搬运机器人的灵活性和平衡性要求非常高。灵活性就是要求有好的关节自由度和控制系统，关节自由度的选择是以人类关节自由度为标准的结构设计，控制系统是选用三菱PLC。平衡性主要分两种情况，一种是静态平衡，另一种是动态平衡。静态平衡需要结构上的对称和质量的分配；动态平衡选用能够自动调节重心的仪器和选用能够变形的材料。驱动装置初步选择电启动引擎，如果有充足时间研究，就改用磁动机，因为磁动机体积小，功率大，而且环保。因考虑到工作负载大，就采用液压传动系统。实施计划：1.1月1号-3月10号确定选题；2.1月1号-3月10号查找相关文献阅读；3.1月1号-3月10号开题报告；4.1月1号-3月10号确定结构和材料；5.1月1号-3月10号绘制图纸；6.3月1号-5月9号撰写设计说明书；7.5月10号准备答辩。参考文献：蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社，2000刘极峰.机械人技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006赵然,李艳文,赵铁石.微机器人的研究现状与发展趋势[M].燕山：燕山大学机械工程学院出版社，2009李琳，李杞仪.机械原理[M].北京：中国轻工业出版社，2009林良明.仿生机械学[M].上海：上海交通大学出版社，1989段卫民.液压与气压传动[M].北京：高等教育出版社，2012刘延俊.液压元件使用指南[M].北京：化学工业出版社，2007宋金虎.焊接机器人的研究现状与发展方向[M].山东：山东交通职业学院出版社，2009山东大学.具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构[P].中国：CN102582714B.2013-8-7王广怀.液压技术应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001指导教师（导师组）意见：同意开题签名：审查小