四自由度物料搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)——開題報(bào)告

濱 州 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 四自由度物料搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) 系 （院） 機(jī)電工程學(xué)院 年級(jí) 級(jí) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 班 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 講師 濱州學(xué)院教務(wù)處 年 月開題報(bào)告填表說明1.開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)工作作風(fēng)的重要手段，是學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作方案，是學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的依據(jù)。2.學(xué)生選定畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目后，與指導(dǎo)教師進(jìn)行充分討論協(xié)商，對(duì)題意進(jìn)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(xiàn)資料，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)（社會(huì)調(diào)查、現(xiàn)場考察、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)等），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開題報(bào)告。3.課題的目的意義，應(yīng)說明對(duì)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(jì)、社會(huì)效益等。4.文獻(xiàn)綜述是開題報(bào)告的重要組成部分，是在廣泛查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料后，對(duì)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(jìn)行簡要綜述，并提出自己對(duì)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(diǎn)，實(shí)事求是，所規(guī)定的內(nèi)容經(jīng)過努力在規(guī)定的時(shí)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(huì)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)或在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工作，應(yīng)詳細(xì)說明使用的儀器設(shè)備、耗材及使用的時(shí)間及數(shù)量。8.課題分階段進(jìn)度計(jì)劃，應(yīng)按研究內(nèi)容分階段落實(shí)具體時(shí)間、地點(diǎn)、工作內(nèi)容和階段成果等，以便于有計(jì)劃地開展工作。9.開題報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行填寫，指導(dǎo)教師不能包辦代替。10.開題報(bào)告要按學(xué)生所在系規(guī)定的方式進(jìn)行報(bào)告，經(jīng)系主任批準(zhǔn)后方可進(jìn)行下一步的研究（或設(shè)計(jì)）工作。一、 課題的目的意義： 在我們的生產(chǎn)活動(dòng)中，常需要將待加工物料準(zhǔn)確的放置在加工平臺(tái)上，而目前市場上的工業(yè)機(jī)器人大多都是串聯(lián)型的工業(yè)機(jī)器人，它是由一系列連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或移動(dòng)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(jì)的四自由度的物料搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人采用并聯(lián)方式，可以避免其累積誤差，精度相對(duì)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軟件設(shè)計(jì)出機(jī)器人的三維圖，然后通過對(duì)容易破壞的部件進(jìn)行有限元分析，最后對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析和仿真，求解出了機(jī)器人在負(fù)載時(shí)的受力情況，并參考有限元分析軟件的分析結(jié)果對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。結(jié)果表明，通過優(yōu)化搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)的四自由度物料搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人可以進(jìn)一步提高工作效率，并且提高了主動(dòng)臂等容易破壞部件的強(qiáng)度。二、文獻(xiàn)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(diǎn)，附主要參考文獻(xiàn)，約2000字）：國外研究現(xiàn)狀:早在1954年美國喬治德沃爾設(shè)計(jì)出第一臺(tái)電子可編程序的工業(yè)機(jī)器人，并于1961年發(fā)表了該項(xiàng)專利，1962年美國通用汽車公司投人使用，標(biāo)志著第一代機(jī)器人誕生24-2A。從此，機(jī)器人開始成為人類生活中的現(xiàn)實(shí)，隨后日本使工業(yè)機(jī)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(jī)器的研究。1938年P(guān)ollard提出采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)來給汽車噴漆。1949年Caough提出用一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器檢測輪胎，這是真正得到運(yùn)用的并聯(lián)機(jī)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(jī)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(tái)機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)，自此，并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)得到了廣泛推廣。但是，國外大多的工業(yè)機(jī)器人仍然是以串聯(lián)機(jī)器人為主，對(duì)并聯(lián)工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、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(jī)器人新型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，基于實(shí)時(shí)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(fù)載工作環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人優(yōu)化設(shè)計(jì)，高精度工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和伺服控制，基于三維虛擬仿真和工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線集成技術(shù)，復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制，工業(yè)機(jī)器人故障遠(yuǎn)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(jī)器人研發(fā)開始于1990年前后，以哈爾濱工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)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(jī)構(gòu)針對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)構(gòu)型(球面、平面等構(gòu)型)、自由度數(shù)擴(kuò)展(三、四等多自由度)、機(jī)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(jī)構(gòu)在前期積淀的理論成果與實(shí)踐研究基礎(chǔ)上，逐漸開始對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入研究，比如在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)型、運(yùn)動(dòng)副構(gòu)型、位置位姿機(jī)構(gòu)擴(kuò)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(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)，在1994年研制出一臺(tái)柔性鉸鏈并聯(lián)式六自由度機(jī)器人誤差補(bǔ)償器，在1997年出版了我國第一部關(guān)于并聯(lián)機(jī)器人理論及技術(shù)的專著，2006年又出版了高等空間機(jī)構(gòu)學(xué)，進(jìn)一步為并聯(lián)機(jī)器的研究奠定了基礎(chǔ)。 研究課題的切入點(diǎn)： 相比于并聯(lián)機(jī)器人，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人具有累積誤差大，占用空間較大等缺點(diǎn)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，對(duì)傳統(tǒng)的串聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行革新，采用并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人，在其動(dòng)平臺(tái)增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提高了其運(yùn)動(dòng)的靈活性，更精確地將物料放到指定的位置，從經(jīng)濟(jì)和精度方面對(duì)工業(yè)機(jī)器人做進(jìn)一步的改進(jìn)。參考文獻(xiàn)：1毛麗.碼垛搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器人的性能分析與設(shè)計(jì)D.燕山大學(xué),2009.3原煥林.搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D.上海交通大學(xué),2014.4張紅霞.國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)研究J.電子世界,2013,(12):5+7.5李曉冬. 并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)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(yùn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及發(fā)展J.輕工機(jī)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真J.機(jī)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(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建模J.黑龍江科技信息,2010,(36):31.9徐方.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展J.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2007,(05):2-4.10顧震宇.全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢(shì)J.機(jī)電一體化,2006,(02):6-10.11 張展.機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008:57-120.12 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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 Automation & 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(jī)器人的發(fā)展和現(xiàn)狀； 2.擬訂工業(yè)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)方案，分析有關(guān)并聯(lián)機(jī)器人資料； 3.舵機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的確定與計(jì)算； 4.對(duì)搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人的主動(dòng)臂和從動(dòng)臂進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核計(jì)算； 5.設(shè)計(jì)繪制搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、主動(dòng)臂、從動(dòng)臂等相關(guān)零部件圖，繪制總體裝配圖； 6.對(duì)所設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行三維建模。研究方法： 通過查閱圖書館文獻(xiàn)資料，網(wǎng)上搜集有關(guān)工業(yè)機(jī)器人的論文、期刊、文獻(xiàn)等資料。通過CAD工程制圖和三維建模軟件對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)器人進(jìn)行建模，繪制出3D圖形。通過有限元分析軟件對(duì)各機(jī)械臂進(jìn)行受力分析。請(qǐng)教專業(yè)老師指導(dǎo)設(shè)計(jì)思路，遇到問題及時(shí)解決問題。 預(yù)期目標(biāo)： 1.掌握工業(yè)機(jī)器人的工作原理； 2.順利完成工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3.掌握伺服電動(dòng)機(jī)的選擇方法，有限元分析等的設(shè)計(jì)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、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(gè)人計(jì)算機(jī)。 材料：solidworks軟件、AutoCAD軟件、有限元分析等相關(guān)書籍、工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)資料。五、課題分階段的進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)起止日期工作內(nèi)容階段成果12017.2.24-3.9選題，查閱文獻(xiàn)，寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告，開始外文翻譯完成開題報(bào)告，準(zhǔn)備外文文獻(xiàn)資料22017.3.10-3.23開題報(bào)告定稿，并初步確定總體設(shè)計(jì)方案和章節(jié)和實(shí)驗(yàn)方案確定總體方案、實(shí)驗(yàn)方案32017.3.24-4.6開展實(shí)驗(yàn)，著手撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿開展實(shí)驗(yàn)42017.4.7-4.20繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿和外文翻譯完成實(shí)驗(yàn)、外文翻譯和畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿52017.4.21-5.4完善初稿，形成二稿完善畢業(yè)設(shè)計(jì)62017.5.5-5.18完善畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)基本可定稿72017.5.19-6.1畢業(yè)設(shè)計(jì)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