碼垛機器人三維設計(含SW三維圖+CAD圖紙+說明書)
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洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告院(部): 機械工程學院 (學生填表)課題名稱 袋裝物體的碼垛機器人設計學生姓名學號班級指導教師職稱學位課題類型R設計論文課題來源科研實驗R工程社會R其它 1. 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài),說明選題的依據(jù)和意義工業(yè)機械手是一種模仿人手部分動作,按照預先設定的程序,軌跡或其他要求,實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀五十年代就已用于生產(chǎn),是在自動上下料機構的基礎上發(fā)展起來的一種機械裝置,開始主要用來實現(xiàn)自動上下料和搬運工件,完成單機自動化和生產(chǎn)線自動化,隨著應用范圍的不斷擴大,現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實踐證明它可以代替人手的繁重勞動,減輕工人的勞動強度,改善勞動條件,提高勞動生產(chǎn)率。本次設計中的多關節(jié)型機械手采用兩個回轉關節(jié)和一個移動關節(jié);兩個回轉關節(jié)控制左右旋轉運動,而移動關節(jié)則實現(xiàn)上下運動,其工作空間如工作空間圖,它的縱截面為矩形的回轉體,上下兩面的高度為移動關節(jié)的行程長,兩回轉關節(jié)轉角的大小決定回轉體截面的大小、形狀。工業(yè)機械手近幾年的普及越來越高,在自動化生產(chǎn)中有著越來越重要的作用。工業(yè)機械手也是工業(yè)機器人的一個重要分支。他的特點是可以通過編程來完成各種預期的作業(yè),在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點,尤其體現(xiàn)在人的智能和適應性。機械手可以代替人完成一些復雜的、重復性的、高強度的工業(yè)操作。工業(yè)生產(chǎn)越來越依賴與它。關節(jié)機器人以工作范圍大,動作靈活、結構緊湊、能夠抓取靠近基座的物體等特點而受到設計者和使用者的關注。機器人關節(jié)是機器人的基礎部件,其性能的好壞直接影響機器人的性能。本節(jié)根據(jù)機器人關節(jié)的功能特點、驅(qū)動方式、應用場合和主要結構等進行了分類,介紹了典型的機器人關節(jié)結構形式。對工業(yè)機器人和擬人機器人的關節(jié)結構進行了較為詳細的介紹。隨著數(shù)字伺服技術等電子技術的發(fā)展,機器人關節(jié)也在不斷發(fā)展。機器人關節(jié)呈現(xiàn)出大力矩、高精度、反應靈敏、小型化、機電一體化、標準化和模塊化等趨勢,以適應機器人技術發(fā)展的需要。自1980年代以來,工業(yè)機器人收到國家的重視,得到進一步的發(fā)展。作為一個整體,為了滿足現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的需要,機器人的開發(fā)更傾向于滿足以下特點:活動范圍廣,工作靈活,操作控制方便,可滿足需求不同行業(yè)。比如說,日本的安川機器人公司設計的機器人,具有不要同的關節(jié),根據(jù)同步的作業(yè)條件選擇對應的多關節(jié)工作機器人,通過對機器人結構的改變,實現(xiàn)各種作業(yè)任務。如:噴漆、焊接、檢測等等。對于生產(chǎn)需求狀況,就整體而言,機器人市場需求只增不降。在多種因素的引誘下,工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將再次提速,步入歷史上的第二個繁榮發(fā)展期,或?qū)⒈鹊谝淮卫顺边€要巨大。結合我國目前的情況來看,我國人工成本仍然處于上升階段,并且從2012年工業(yè)機器人爆發(fā)以來,才持續(xù)了幾年時間,從日本長達10年高速增長的經(jīng)驗的走勢,我國正在使機器人行業(yè)往更深度,更全面的領域發(fā)展,結合另一個更加通用的需求指標:機器人密度。2015年中國機器人的密度僅為36臺/萬人,遠低于世界水平66臺/萬人。韓國、日本、德國、美國的機器人密度分別為437、323、282、152臺/萬人。我國遠遠落后于全球平均水平,與先進的制造業(yè)國家相比落后較遠。這種差距也間接的顯示出了未來工業(yè)機器人的需求空間。隨著如今科學技術的快速發(fā)展,以及人工勞動成本的增加。機器人代替人工的趨勢越來約明顯。機械手可減少人力,并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。這一課題需要一個能自動搬運的機械手,能實現(xiàn)快速,準確的搬運碼垛到指定區(qū)域。此外,專業(yè)學生的機電一體化,將在現(xiàn)代機電設備設計制造,機器人的機械設計技術,電子技術,以及計算機技術的融合與融合,豐富的內(nèi)容,覆蓋面,跨學科性,并導致學生獲得他們所學到的關于現(xiàn)代機電設備設計的課程知識能力的基礎的綜合利用。另一方面,通過CAD軟件的研究和應用,可以提高繪圖效率和表面質(zhì)量,進一步提高學生的計算機應用技術,以及后來進入現(xiàn)代機電設計領域良好的基礎。2.研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題(1) 工作原理:1.行走機構 2.行走電機 3.貨叉 4.貨叉伸縮電機 5.減速機 6.升降電機 7.立柱1-1圖 方案一簡圖方案一中,碼垛機的機械結構主要包括門架結構、行走機構、升降機構、貨叉伸縮機構。底座由由兩端的行走輪支架及鋼板焊接成的矩形梁構成,起支撐整體重量的作用。立柱截面為空心矩形,具有良好的強度,節(jié)省材料,還有減震的作用。貨叉沿立柱上下運動,承受載荷后,會對立柱與貨叉結合處產(chǎn)生極大的力矩,所以在立柱兩側加工有垂直導向槽,可以通過導向輪對載貨臺起到一定的支撐作用。也能防止貨叉前后移動。行走機構設計有四個行走輪,支撐整個碼垛機的全部載荷 ,帶動碼垛機沿天地軌方向運動。1.基座 2.轉動機構 3.大臂轉軸 4.大臂 5.連桿 6.腕轉軸 7.小臂 8.夾緊機構 9 夾爪1-2圖 方案二簡圖方案二中,碼垛機的機械結構主要包括機械手關節(jié)主要有基部,腰部,肘部,手腕和手握五部分:旋轉接頭底部的腰部安裝在伺服電機底座上,驅(qū)動整個機械手旋轉運動;旋轉彎頭:大臂由伺服電機齒輪減速電機驅(qū)動,從而推動彎頭上方大臂結構的旋轉運動,即俯仰運動;手腕,前臂旋轉:伺服電機驅(qū)動齒輪減速電機,通過連桿到前臂手腕運動傳動,從而給前臂結構帶來動力,使肘關節(jié)周圍做旋轉運動,即俯仰運動;4,手腕旋轉運動:伺服電機驅(qū)動齒輪減速器,通過齒輪傳動,驅(qū)動前臂軸線繞肚臍旋轉。關節(jié)式機械手自由度:關節(jié)式工業(yè)機械手的自由度為:基座繞S軸旋轉;圍繞上臂L軸旋轉運動(運動);前臂繞U軸旋轉(上下);前臂纏繞R軸旋轉運動;腕的旋轉運動。方案一結構的碼垛機價格相對便宜,在高度方向可以向上擴展到很高的作業(yè)范圍,整個碼垛機的作業(yè)空間更大。適用于立體倉儲中的碼垛。方案二結構的碼垛機通用性更強,反應速度更快??紤]到本次碼垛對象為袋裝物體,它的比較柔軟,不具有固定的形狀,比較松軟。方案一的貨叉結構在處理這種貨物時,并不占優(yōu)優(yōu)勢。二方案二中的夾爪結構則更能快速靈活的獎袋裝物料迅速抓起、放下,完成指定的碼垛工作。所以本次設計優(yōu)先選擇方案二的結構。主要在結構輕量化和可靠性方面進行深入優(yōu)化。3. 研究步驟、方法及措施。 1、分析題目和設計技術要求,查閱15篇以上的相關文獻資料。2、多方參考,完成開題報告。3、確定總體方案;對袋裝物料碼垛機器人的機構進行對比分析,完成總體方案的設計,并對其機構進行細化設計,主要零部件的工作參數(shù)設計計算以及關鍵零部件進行校核計算等。4、繪制袋裝物料碼垛機器人的設計圖,包括裝配圖和部分零件圖。5、編寫畢業(yè)設計說明書。4. 研究工作進度。 第35周:調(diào)研,查閱文獻,考察現(xiàn)場;完成開題報告。第611周:對袋裝物料碼垛機器人的機構進行對比分析,完成總體方案的設計;并對其機構進行細化設計,主要零部件的工作參數(shù)設計計算以及關鍵零部件進行校核計算等。第1114周:繪制袋裝物料碼垛機器人的設計圖,包括裝配圖和部分零件圖;第15周:撰寫畢業(yè)說明書;第1617周:答辯。5. 主要參考文獻。1吳宗澤.機械零件設計手冊M.北京工業(yè)出版社,2004:1881992陳新元張安龍.裝配線機械手電氣混合控制J.液壓與氣動。2007(3)3陶相廳、袁銳波、羅景氣,動機械手的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景OL,中國傳動網(wǎng)20084上海工業(yè)大學流控實驗室。氣動技術基礎M。機械工業(yè)出版社。19825李允文.工業(yè)機械設計手冊.。北京:機械工業(yè)出版業(yè),1994,86候析.劉濤.裝卸機械手設計研究。機械,2004,77盧松峰.機械課程設計手冊。第一版。北京工業(yè)出版社,1994,88李昌輝.自動上料機器人系統(tǒng)開發(fā)D。哈爾濱工業(yè)大學,20099陳志權.基于PLC氣動機械手的控制系統(tǒng)J。兵工自動化2008,410孫迎遠.PLC在氣動機械手中的應用J。煤礦機械2008,911王雄耀.近代氣動機器人的發(fā)展與應用J。液壓氣動與密封。1999,512彭堅.氣動機械手與PLC控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)J。同用機械。2004,713楊振球、易孟林.高精度氣動機械手的研發(fā)及應用J。液壓與氣動2006,214ModularRobotforFlexibleAssembly。Pritschow.G.WurstK.H15IndustrialRobotsForManipulationwithParallelKinematicMachinesZdenekKolibal6.答辯內(nèi)容7.指導教師意見指導教師簽字: 年 月 日8.答辯委員會意見答辯委員會主任簽字:年 月 日
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