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1、 濱 州 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目 四自由度物料搬運工業(yè)機器人設(shè)計 系 （院） 機電工程學(xué)院 年級 級 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 班 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 講師 濱州學(xué)院教務(wù)處 年 月開題報告填表說明1.開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）過程規(guī)范管理的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實工作作風(fēng)的重要手段，是學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作方案，是學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的依據(jù)。2.學(xué)生選定畢業(yè)設(shè)計（論文）題目后，與指導(dǎo)教師進行充分討論協(xié)商，對題意進行較為深入的了解，基本確定工作過程思路，并根據(jù)課題要求查閱、收集文獻資料，進行畢業(yè)實習(xí)（社會調(diào)查、現(xiàn)場考察、實驗室試驗等），在
2、此基礎(chǔ)上進行開題報告。3.課題的目的意義，應(yīng)說明對某一學(xué)科發(fā)展的意義以及某些理論研究所帶來的經(jīng)濟、社會效益等。4.文獻綜述是開題報告的重要組成部分，是在廣泛查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻資料后，對與本人所承擔(dān)課題研究有關(guān)方面已取得的成就及尚存的問題進行簡要綜述，并提出自己對一些問題的看法。5.研究的內(nèi)容，要具體寫出在哪些方面開展研究，要突出重點，實事求是，所規(guī)定的內(nèi)容經(jīng)過努力在規(guī)定的時間內(nèi)可以完成。6.在開始工作前，學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師幫助下確定并熟悉研究方法。7.在研究過程中如要做社會調(diào)查、實驗或在計算機上進行工作，應(yīng)詳細說明使用的儀器設(shè)備、耗材及使用的時間及數(shù)量。8.課題分階段進度計劃，應(yīng)按研究內(nèi)容分階段
3、落實具體時間、地點、工作內(nèi)容和階段成果等，以便于有計劃地開展工作。9.開題報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進行填寫，指導(dǎo)教師不能包辦代替。10.開題報告要按學(xué)生所在系規(guī)定的方式進行報告，經(jīng)系主任批準(zhǔn)后方可進行下一步的研究（或設(shè)計）工作。一、 課題的目的意義： 在我們的生產(chǎn)活動中，常需要將待加工物料準(zhǔn)確的放置在加工平臺上，而目前市場上的工業(yè)機器人大多都是串聯(lián)型的工業(yè)機器人，它是由一系列連桿通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)或移動關(guān)節(jié)串聯(lián)而成的，存在一定的累積誤差，而且所需占用的空間較大。而我們所要設(shè)計的四自由度的物料搬運工業(yè)機器人采用并聯(lián)方式，可以避免其累積誤差，精度相對較高，結(jié)構(gòu)緊湊，所需的工作空間較小。本次研究首先通過三維
4、軟件設(shè)計出機器人的三維圖，然后通過對容易破壞的部件進行有限元分析，最后對機器人進行了動力學(xué)分析和仿真，求解出了機器人在負載時的受力情況，并參考有限元分析軟件的分析結(jié)果對機器人結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。結(jié)果表明，通過優(yōu)化搬運工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的四自由度物料搬運工業(yè)機器人可以進一步提高工作效率，并且提高了主動臂等容易破壞部件的強度。二、文獻綜述（分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、提出問題，找到研究課題的切入點，附主要參考文獻，約2000字）：國外研究現(xiàn)狀:早在1954年美國喬治德沃爾設(shè)計出第一臺電子可編程序的工業(yè)機器人，并于1961年發(fā)表了該項專利，1962年美國通用汽車公司投人使用，標(biāo)志著第一代機器人誕生24-2
5、A。從此，機器人開始成為人類生活中的現(xiàn)實，隨后日本使工業(yè)機器人得到迅速的發(fā)展。1895年，數(shù)學(xué)家Cauchy研究一種“用關(guān)節(jié)連接的八面體”，開始人類歷史上并聯(lián)機器的研究。1938年P(guān)ollard提出采用并聯(lián)機構(gòu)來給汽車噴漆。1949年Caough提出用一種并聯(lián)機構(gòu)的機器檢測輪胎，這是真正得到運用的并聯(lián)機構(gòu)。而并聯(lián)結(jié)構(gòu)的提出和應(yīng)用研究則開始于70年代。1965年，德國人Stewart發(fā)明了六自由度并聯(lián)機構(gòu)，并作為飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員。1978年澳大利亞人Hunttichu把六自由度的Stewart平臺機構(gòu)作為機器人機構(gòu)，自此，并聯(lián)機器人技術(shù)得到了廣泛推廣。但是，國外大多的工業(yè)機器人仍然是以串
6、聯(lián)機器人為主，對并聯(lián)工業(yè)機器人涉及較少，且以三自由的為主。國內(nèi)研究現(xiàn)狀: 我國工業(yè)機器人盡管在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破，但還缺乏整體核心技術(shù)的突破，特別是在制造工藝與整套裝備方面，缺乏高精密、高速與高效的減速機、伺服電動機、控制器等關(guān)鍵部件。以下核心技術(shù)：模塊化、可重構(gòu)的工業(yè)機器人新型機構(gòu)設(shè)計，基于實時系統(tǒng)和高速通信總線的高性能開放式控制系統(tǒng)，在高速、負載工作環(huán)境下的工業(yè)機器人優(yōu)化設(shè)計，高精度工業(yè)機器人的運動規(guī)劃和伺服控制，基于三維虛擬仿真和工業(yè)機器人生產(chǎn)線集成技術(shù)，復(fù)雜環(huán)境下機器人動力學(xué)控制，工業(yè)機器人故障遠程診斷與修復(fù)技術(shù)等是有待攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)并聯(lián)機器人研發(fā)開始于1990年前后，以哈爾
7、濱工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、清華大學(xué)、天津大學(xué)等高等學(xué)府為代表的科研機構(gòu)針對并聯(lián)機器人的機構(gòu)構(gòu)型(球面、平面等構(gòu)型)、自由度數(shù)擴展(三、四等多自由度)、機器人工作空問等領(lǐng)域開始了較少量的研究;在2003年之后，國內(nèi)科研機構(gòu)在前期積淀的理論成果與實踐研究基礎(chǔ)上，逐漸開始對并聯(lián)機構(gòu)進行深入研究，比如在并聯(lián)機構(gòu)的閉環(huán)控制、運動鏈構(gòu)型、運動副構(gòu)型、位置位姿機構(gòu)擴展等方面。在1991年燕山大學(xué)教授黃真教授研制出我國第一臺六自由度并聯(lián)機器人樣機，在1994年研制出一臺柔性鉸鏈并聯(lián)式六自由度機器人誤差補償器，在1997年出版了我國第一部關(guān)于并聯(lián)機器人理論及技術(shù)的專著，2006年又出版了
8、高等空間機構(gòu)學(xué)，進一步為并聯(lián)機器的研究奠定了基礎(chǔ)。 研究課題的切入點： 相比于并聯(lián)機器人，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人具有累積誤差大，占用空間較大等缺點，在本次畢業(yè)設(shè)計中，對傳統(tǒng)的串聯(lián)型工業(yè)機器人進行革新，采用并聯(lián)型工業(yè)機器人，在其動平臺增加驅(qū)動電機，提高了其運動的靈活性，更精確地將物料放到指定的位置，從經(jīng)濟和精度方面對工業(yè)機器人做進一步的改進。參考文獻：1毛麗.碼垛搬運機器人機構(gòu)設(shè)計與仿真D.南京林業(yè)大學(xué),2014.2曹靜. 一種四自由度并聯(lián)機器人的性能分析與設(shè)計D.燕山大學(xué),2009.3原煥林.搬運機器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計D.上海交通大學(xué),2014.4張紅霞.國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究J.電子
9、世界,2013,(12):5+7.5李曉冬. 并聯(lián)機器人的特點及應(yīng)用分析J. 黑龍江科技信息,2008,(10):36-37.6劉鳳臣,姚赟峰,劉黎明,金杰鋒,林紀(jì)良,郭湖兵.高速搬運機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及發(fā)展J.輕工機械,2012,(02):108-112.7王智興,樊文欣,張保成,史源源.基于Matlab的工業(yè)機器人運動學(xué)分析與仿真J.機電工程,2012,(01):33-37.8段成燕,王金,王東勝,劉喜平,劉春香.四自由度工業(yè)機器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計和建模J.黑龍江科技信息,2010,(36):31.9徐方.工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展J.機器人技術(shù)與應(yīng)用,2007,(05):2-4.10顧震宇.全球
10、工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢J.機電一體化,2006,(02):6-10.11 張展.機械設(shè)計通用手冊M.機械工業(yè)出版社，2008:57-120.12 濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計M.第九版.北京：高等教育出版社,2013:121-154.13 潘駿，段福斌，楊文華，吳立軍.機械設(shè)計基礎(chǔ)M.南京大學(xué)出版社，2007:68-94.14R.Saravanan,S.Ramabalan,C.Balamurugan,A.Subash. Evolutionary Trajectory Planning for an Industrial RobotJ. International Journal of Autom
11、ation & Computing,2010,(02):190-198.15 LuiYu,LiuHong. New self-calibration approach to space robots based on hand-eye visionJ. Journal of Central South University of Technology,2011,(04):1087-1096.三、課題研究的內(nèi)容、方法和預(yù)期目標(biāo)：研究內(nèi)容： 1.分析國內(nèi)外工業(yè)機器人的發(fā)展和現(xiàn)狀； 2.擬訂工業(yè)機器人的總體結(jié)構(gòu)方案，分析有關(guān)并聯(lián)機器人資料； 3.舵機主要技術(shù)參數(shù)的確定與計算； 4.對搬運工業(yè)機器人的
12、主動臂和從動臂進行設(shè)計與校核計算； 5.設(shè)計繪制搬運工業(yè)機器靜平臺、動平臺、主動臂、從動臂等相關(guān)零部件圖，繪制總體裝配圖； 6.對所設(shè)計的工業(yè)機器人進行三維建模。研究方法： 通過查閱圖書館文獻資料，網(wǎng)上搜集有關(guān)工業(yè)機器人的論文、期刊、文獻等資料。通過CAD工程制圖和三維建模軟件對所設(shè)計機器人進行建模，繪制出3D圖形。通過有限元分析軟件對各機械臂進行受力分析。請教專業(yè)老師指導(dǎo)設(shè)計思路，遇到問題及時解決問題。 預(yù)期目標(biāo)： 1.掌握工業(yè)機器人的工作原理； 2.順利完成工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計；3.掌握伺服電動機的選擇方法，有限元分析等的設(shè)計內(nèi)容及方法；4.掌握CAD制圖及三維建模軟件的相關(guān)技術(shù)，完成裝配圖
13、、相關(guān)零件圖。四、所需儀器設(shè)備、材料情況：儀器：有限元分析軟件、solidworks軟件、AutoCAD軟件、個人計算機。 材料：solidworks軟件、AutoCAD軟件、有限元分析等相關(guān)書籍、工業(yè)機器人的相關(guān)資料。五、課題分階段的進度計劃序號起止日期工作內(nèi)容階段成果12017.2.24-3.9選題，查閱文獻，寫出畢業(yè)設(shè)計開題報告，開始外文翻譯完成開題報告，準(zhǔn)備外文文獻資料22017.3.10-3.23開題報告定稿，并初步確定總體設(shè)計方案和章節(jié)和實驗方案確定總體方案、實驗方案32017.3.24-4.6開展實驗，著手撰寫畢業(yè)設(shè)計初稿開展實驗42017.4.7-4.20繼續(xù)實驗，完成畢業(yè)設(shè)計初稿和外文翻譯完成實驗、外文翻譯和畢業(yè)設(shè)計初稿52017.4.21-5.4完善初稿，形成二稿完善畢業(yè)設(shè)計62017.5.5-5.18完善畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計基本可定稿72017.5.19-6.1畢業(yè)設(shè)計和外文翻譯定稿畢業(yè)論文定稿82017.6.2-6.15提交答辯材料，準(zhǔn)備答辯完成答辯指導(dǎo)教師意見 簽字： 年 月 日系主任意見簽字（公章）： 年 月 日
四自由度物料搬運工業(yè)機器人設(shè)計——開題報告
