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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名 張廣濟(jì) 學(xué) 號(hào) 1201010160 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 蘋(píng)果裝箱機(jī)械手設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 胡小秋 2016 年 1 月 11 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 1 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 課題情況 根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料 每人撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 裝箱機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù) 并巳成為 現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分 本文從工作原理和工作結(jié)構(gòu)方面介紹了 裝箱機(jī)械手 對(duì)控制系統(tǒng)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明 并從歷史發(fā)展角度談了裝箱機(jī)械手對(duì)現(xiàn)代工業(yè) 應(yīng)用的積極意義與優(yōu)勢(shì) 關(guān)鍵詞 裝箱機(jī)械手 工作原理 基本結(jié)構(gòu) 1 機(jī)械手的作用和意義 在機(jī)械工業(yè)中 應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下 一 以提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送 工件的 裝卸 刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度 從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低 生產(chǎn)成本 1 二 以改善勞動(dòng)條件 避免人身事故 在高溫 高壓 低溫 低壓 有 灰塵 噪聲 臭味 有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中 用人手直 接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的 而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè) 使勞動(dòng)條件得以改善 三 可以減輕人力 并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn) 行工作 這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面 同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作 這是減 少人力的另一個(gè)側(cè)面 綜上所述 有效的應(yīng)用機(jī)械手 是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì) 2 裝箱機(jī)械手及其發(fā)展 2 1 裝箱機(jī)械手的工作原理 灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)械手運(yùn)行在一個(gè)半環(huán)型的軌道上 如圖 1 所示 機(jī)械手有四種運(yùn) 行模式 尋參考點(diǎn) 示教 手動(dòng) 自動(dòng) 2 自動(dòng)運(yùn)行模式中 機(jī)械手根據(jù)瓶子是否 OK 箱子是否 OK 信號(hào)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行于抓瓶子 放瓶子位置 抓瓶子過(guò)程中 如果瓶子 OK 機(jī) 械手就直接走向抓瓶位置 否則機(jī)械手將先走向平衡位置然后等待 直到瓶子 OK 放瓶 子過(guò)程和抓瓶過(guò)程相似 但是由于此時(shí)機(jī)械手負(fù)重 運(yùn)行分成三段速度 分別是 speed1 區(qū) 低速 脫離該區(qū)起動(dòng)瓶子傳送帶 Speed2 高速 Speed3 再低速 進(jìn)人該區(qū)停止箱子傳 送帶 3 5 圖1 裝箱機(jī)械手工作原理示意圖 2 2 裝箱機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu) 手部 機(jī)械手的手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 是用來(lái)握持的部件 如圖 2 所示 6 圖 2 機(jī)械手手部機(jī)構(gòu)圖 腕部 是連接手部和臀部的部件 并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位 以擴(kuò)大機(jī)械手的 動(dòng)作范圍 并使機(jī)械手變得更靈巧 適應(yīng)性更強(qiáng) 手腕有獨(dú)立的自由度 7 臀部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件 它的作用是支撐腕部和手部 并帶動(dòng)他 們做空間運(yùn)動(dòng) 8 行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu) 本課題的機(jī)械手不具有行走機(jī)構(gòu) 9 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 10 按照動(dòng)力源分為液壓 氣 壓 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)三大類(lèi) 根據(jù)需要 也可以將這三種基本類(lèi)型合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 11 2 3 機(jī)械手控制系統(tǒng) 裝箱機(jī)械手的重要指標(biāo)有快速性 定位精度和平穩(wěn)性等 12 以煤餅生產(chǎn)線(xiàn)的裝箱 工序?yàn)槔?機(jī)械手完成一次動(dòng)作循環(huán)的時(shí)間僅 3 秒鐘左右 裝箱的定位精度需要控制在 2 m m 之內(nèi) 單片微型計(jì)算機(jī)在功能上與單板微型計(jì)算機(jī)相當(dāng) 且具有價(jià)格低廉 體 積小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 可靠性高等優(yōu)點(diǎn) 13 機(jī)械手的信號(hào)定位是通過(guò)側(cè)位開(kāi)關(guān)發(fā)出位置到達(dá)信 號(hào) 待 PLC 收到該信號(hào)之后立即停發(fā)輸往步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的脈沖 從而使步進(jìn)電機(jī)預(yù)定位 置 14 控制系統(tǒng)的硬件主要由伺服電機(jī) 伺服放大器 人機(jī)界面 現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備等組 成 15 系統(tǒng)的通訊設(shè)計(jì)中 請(qǐng)求報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文通過(guò)不斷循環(huán)地與伺服放大 器交換過(guò) 程數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)伺服放大器進(jìn)行控制 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分 PLC 軟件和 SEW 伺 服軟件 16 2 4 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)械手是一種模擬人手操作的自動(dòng)機(jī)械 它可按固定程序抓取 搬運(yùn)物件或操持工 具完成某些特定操作 17 應(yīng)用機(jī)械手可以代替人從事單調(diào) 重復(fù)或繁重的體力勞動(dòng) 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 代替人在有害環(huán)境下的手工操作 改善勞動(dòng)條件 保證人 身安全 因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造 冶金 電子 輕工和原子能等部門(mén) 20 世紀(jì) 40 年 代后期 美國(guó)在原子能實(shí)驗(yàn)中 首先采用機(jī)械手搬運(yùn)放射性材料 人在安全間操縱機(jī)械 手進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn) 18 50 年代以后 機(jī)械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門(mén) 用于在高 溫 污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料 也作為機(jī)床的輔助裝置在自動(dòng)機(jī)床 自動(dòng)生 產(chǎn)線(xiàn)和加工中心中應(yīng)用 完成上下料或從刀庫(kù)中取放刀具并按固定程序更換刀具等操作 我國(guó)工業(yè)機(jī)械手的研究與開(kāi)發(fā)起步較晚 比歐美要晚 30 年左右 起步于上世紀(jì) 70 年 代 1972 年我國(guó)第一臺(tái)機(jī)械手 在上海開(kāi)發(fā)成功 隨之全國(guó)各省都開(kāi)始研制和應(yīng)用機(jī)械 手 從第七個(gè)五年計(jì)劃 1986 1990 年 開(kāi)始 我國(guó)政府大大加 大了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的 重視程度 并且為此項(xiàng)目投入大量的資 金 在眾多學(xué)者及研究人員的參與下 研究開(kāi) 發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機(jī)器人 與此同時(shí) 一系列的機(jī)器人關(guān)鍵部件也被開(kāi)發(fā)出來(lái) 如機(jī)器人專(zhuān)用軸承 減震齒輪 直流伺服電機(jī) 編碼器等等 19 國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手 使它具有一定的傳感能 力 能反饋外界條件的變化 作相應(yīng)的變更 重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能 隨著傳 感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高 更重要的是將機(jī)械手 柔性制造 系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合 從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài) 20 3 結(jié)論 經(jīng)實(shí)踐證明 裝箱機(jī)械手把工人從簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)中解脫出來(lái) 大大提高了裝箱的效 率 并且安全可靠 對(duì)于改進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn) 提高生產(chǎn)率有很大幫助 同時(shí)有效解決了該工位 工人的高強(qiáng) 度重復(fù)性勞動(dòng) 降低了企業(yè)的用工成本 具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值 參 考 文 獻(xiàn) 1 張憲民 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2015 2 滕洪春 工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手 M 北京 電子工業(yè)出版社 2015 3 龔振邦 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì) M 北京 電子工業(yè)出版社 1995 4 吳瑞祥 機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用 M 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 1994 5 熊有倫 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) M 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1996 6 李剛 工業(yè)用碼垛機(jī)器人 J 現(xiàn)代制造 2005 24 40 41 7 劉光起 PLC 技術(shù)及其應(yīng)用 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 8 王乘義 機(jī)械手及其應(yīng)用 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1985 9 李瑞琴 機(jī)械原理 M 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 2008 10 孫兵 物料搬運(yùn)機(jī)械手研制 J 機(jī)電一體化 2005 2 43 45 11 李哲 沖壓機(jī)自動(dòng)上下料機(jī)械手研制 J 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2001 3 35 36 12 劉紅兵 裝出料機(jī)械手設(shè)計(jì) J 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2003 2 61 62 13 韓思音 煤餅裝箱機(jī)械手電氣故障自動(dòng)診斷系統(tǒng) 江蘇工學(xué)院報(bào) 1992 14 凌俊杰 裝箱機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電氣自動(dòng)化 2006 年第 28 卷第 3 期 15 趙德安 裝箱機(jī)械手及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)江蘇工學(xué)院學(xué)報(bào) 1988 16 黃衛(wèi)庭 基于西門(mén)子 S7 200PLC 的機(jī)械手控制 1007 9416 2014 01 0009 02 17 杜玉紅 生產(chǎn)線(xiàn)組裝單元?dú)鈩?dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 天津 300160 18 羅璟 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 綜述與分析 2007 年 08 期 19 王海葉 輕型氣動(dòng)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 武漢 430080 20 郭洪武 淺析機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) 2012 10 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段 途徑 1 本課題研究的問(wèn)題 課題為軍工企業(yè)設(shè)計(jì)搬運(yùn)及裝箱機(jī)械手 替代人工 實(shí)現(xiàn)圓柱形火工品裝箱的機(jī) 械化 充分利用箱內(nèi)空間 需要選擇一種最佳的擺放方式 并且設(shè)計(jì)出機(jī)械手夾持結(jié) 構(gòu) 并且要穩(wěn)定不得有震動(dòng) 以便可以將其放入包裝箱內(nèi) 2 本課題的研究方法擬采用的研究手段 1 運(yùn)用 CAD PROE 等 建立相關(guān)模型 2 通過(guò)比較堆疊擺放和上下對(duì)齊的兩種蘋(píng)果擺放方式選擇出一種合適的裝箱方 法 3 了解被夾持對(duì)象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)出能最大夾持的結(jié)構(gòu) 4 根據(jù)要求制定機(jī)械手運(yùn)行軌跡 確定工作行程 5 確定已制定方案的可行性 設(shè)計(jì) 計(jì)算 校核等等 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 1 對(duì) 文獻(xiàn)綜述 的評(píng)語(yǔ) 2 對(duì)本課題的深度 廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì) 論文 結(jié)果的預(yù)測(cè) 指導(dǎo)教師 年 月 日 所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn) 負(fù)責(zé)人 年 月 日