圓柱坐標型工業(yè)機器人設計開題報告.doc

畢業(yè)設計（論文）開題報告題目四自由度圓柱坐標機器人設計專業(yè)機械設計制造及其自動化班級學生指導教師2007年一、畢業(yè)設計(論文)課題來源、類型來源：工程類型：工業(yè)機器人二、選題的目的及意義機器人是人類19世紀的重大發(fā)明之一。據(jù)國外專家預測，21世紀將是機器人技術革命的世紀，機器人作為全面延伸和擴展人的體力和智力的手段將實現(xiàn)“當代最高意義上的自動化”。機器人的應用和普及正在改變人類的生產(chǎn)方式、生活方式和作戰(zhàn)方式。在非常規(guī)和極端制造過程中，工業(yè)機器人是不可缺少的自動化裝備。與發(fā)達國家相比，我國的機器人技術與產(chǎn)業(yè)有很大差距，但是隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，適應加快實現(xiàn)經(jīng)濟結構調整和產(chǎn)業(yè)升級，提高整個工業(yè)的自動化水平和滿足人民生活的需要，我國機器人技術將取得更大的發(fā)展。作為21世紀的中國大學生，我們將是經(jīng)濟建設的主干力量，也將挑起科技興國的重任。機器人技術作為推動經(jīng)濟發(fā)展的重要工具。三、本課題在國內外的研究狀況及發(fā)展趨勢我國的機器人研究開發(fā)工作始于上世紀70年代初，到現(xiàn)在已經(jīng)歷了30年的歷程。前10年處于研究單位自行開展研究工作狀態(tài)，發(fā)展比較緩慢。1985年后開始列入國家有關計劃，發(fā)展比較快。特別是在“七五”、“八五”“九五”機器人技術國家攻關、“863”高技術發(fā)展計劃的重點支持下，我國的機器人技術取得了重大發(fā)展。在機器人基礎技術方面：諸如機器人機構的運動學、動力學分析與綜合研究，機器人運動的控制算法及機器人編程語言的研究，機器人內外部傳感器的研究與開發(fā)，具有多傳感器控制系統(tǒng)的研究，離線編程技術、遙控機器人的控制技術等均取得長足進展，并在實際工作中得到應用。在機器人的單元技術和基礎元部件的研究開發(fā)方面：諸如交直流伺服電機及其驅動系統(tǒng)、測速發(fā)電機、光電編碼器、液壓（氣動）元部件、滾珠絲杠、直線滾動導軌、諧波減速器、RV減速器、十字交叉滾子軸承、薄壁軸承等均開發(fā)出一些樣機或產(chǎn)品。但這些元部件距批量化生產(chǎn)還有一段距離。在機器人控制裝置的研制方面：已開發(fā)出具有雙CUP、多CUP和分級分層控制的機器人控制裝置多臺，主控計算機的檔次也逐漸升級。在機器人操作機研制方面：已開發(fā)出一些先進的操作機和特種機器人，如AGV（自動導引車），壁面爬行機器人，重復定位精度為0.024mm的裝配機器人，可潛入海底6000m的水下機器人，移動機器人，移動遙控機器人，主從操作機器人等，有些已達實用化水平并用于實際工程。在機器人的應用工程方面：目前國內已建立了多條弧焊機器人生產(chǎn)線，裝配機器人生產(chǎn)線，噴涂生產(chǎn)線和焊裝生產(chǎn)線。國內的機器人技術研發(fā)力量已經(jīng)具備了大型機器人工程設計和實施的能力，整體性能已達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，而整體價格僅為國外同類產(chǎn)品的三分之二甚至一半，具有很好的性能價格比和市場競爭力。機器人涉及到機械、電子、控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡等多個學科和領域，是多種高新技術發(fā)展成果的綜合集成。因此它的發(fā)展與上述學科發(fā)展密切相關。機器人在制造業(yè)的應用范圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、網(wǎng)絡化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，并向著成套技術和裝備的方向發(fā)展。機器人應用從傳統(tǒng)制造業(yè)向非制造業(yè)轉變，向以人為中心的個人化和微小型方向發(fā)展，并將服務于人類活動的各個領域?？傏厔菔菑莫M義的機器人概念向廣義的機器人技術（RT）概念轉移；從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決工程應用方案業(yè)務的機器人技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術（RT）的內涵已變?yōu)椤办`活應用機器人技術的、具有實在動作功能的智能化系統(tǒng)”。目前，工業(yè)機器人技術正在向智能機器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結構的模塊化和可重構化；控制技術的開放化、PC化和網(wǎng)絡化；伺服驅動技術的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術的實用化；工作環(huán)境設計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和智能化等方面。四、本課題主要研究內容1)電機的選擇及傳動比的確定：按照數(shù)控機床選用電機的原則選用機器人的電機，經(jīng)過查閱各種資料，結果如下：在兩個移動關節(jié)和手腕關節(jié)中用步進電機：步進電機又稱脈沖電機，是將電脈沖信號變換成角位移或線位移的一種機電式數(shù)模轉換器。它每接受數(shù)控裝置輸出的一個電脈信號，電機機軸就轉過一定的角度，步距角成為。步距角一般為0.5。3。，角位移與輸入脈沖個數(shù)成嚴格的比例關系，步進電動機的轉速與控制脈沖的頻率成正比。步距角。=360/PZK式中，P為相數(shù)；Z為轉子的步數(shù)；K為通電方式，當三相三拍導電方式時K=1,三相六拍導電方式時K=2.而腰部旋轉關節(jié)因為其功率較大，采用交流伺服電動機通過諧波減速器和一對減速齒輪驅動,選用原則是：T=Jn*an*KA式中J為轉動慣量，a為加速度，KA為公況系數(shù)2)手爪的結構及夾緊力的計算：因為工件的質量不重，且沒有夾緊力不能過大的規(guī)定，擬采用齒輪齒條平行連桿式平移夾持器。其夾緊力FN與驅動力FP的關系為：FN=FPR/2Lcos并且采用氣動夾緊方式，因為此工作過程對穩(wěn)定性的要求小，而經(jīng)氣動夾緊方式濟實惠，其缺點就是噪音太大。3)機構簡圖的繪制：