一种上料机器人手臂的结构设计-开题报告.docx

1、毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告设计（论文）题目：一种上料机器人手臂的结构设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 所在学院： 指导教师： 职 称： 20xx年 2月 27日 开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一

2、栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 一、文献综述（国内外研究情况及其发展） 1.国外机器人手臂整体设计的发展与研究现状第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机

3、器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。第二代机器人是带感觉的机器人。它具有寻力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从 1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人还

4、处于研制阶段，尚未大量投入工业应用 。目前，国外的机器人轨迹技术已经日益成熟。欧洲委员会设定了节能目标：到2020年一次能源的消耗要比2007年减少20%。美国Meike和Ribickis研究了ABB机器人获取时间最优轨迹和能量最优轨迹的获取算法，这将使同样的机器人运动目的采用最优化的轨迹，实现时间和能耗的最优。国外现在正在研究机械臂模块化设计。研制一种新型机械臂模块化旋转关节。为使模块化关节结构更紧凑，采用电机、编码器和制动器轴线平行的布置方式，具有标准的机械、电气接口，可以根据需求组装成不同构型的机械臂；针对模块化机械臂运动学不具有通用性的问题，基于构型平面匹配的方法，将空间构形转换为平面

5、几何关系，实现对机械臂的模块化运动学求解；设计了机械臂运动学仿真平台，能够快速获得不同构型机械臂的运动学；结合该模块化旋转关节的特点，构建分布式控制系统，实现了对各种构型机械臂的控制。由于模块化推进了创新的速度，使得企业领导者对竞争者的举动做出的反应时间大大缩短。作为一条规则，管理者不得不更加适应产品设计上的各种发展，仅仅了解直接竞争厂商的竞争战略是远远不够的，这个产品的其他模块的创新及行业内部易变的联盟都有可能招致激烈的竞争。模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。模块功能的独立性和接口的

6、一致性，使模块研究更加专业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会影响到产品其他模块。模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立地设计和发展，可以进行并行设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计，同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。 2.国内机器人手臂的整体设计发展与研究现状 20世纪70年代初期我国的工业机器人刚刚起步，历经几十年的发展，我国的机器人行业有了突飞猛进的进步，主要经过了萌芽期、研发期和实用期三个重要的阶段；随着中国社会日益的发展和科技的强大，我国的工业机器人技术得到了长

7、足的进步，并在世界工业自动化发展的过程中逐渐扮演着举足轻重的作用5。然而与国外发达国家相比，我国的机器人技术还有一定的差距，所以我们要引进并充分吸收国外先进的机器人技术，使我国的机器人发展更上一层楼。上料工业机器人正向灵活、多功能、经济型发展。专业化分工是提高产品质量、不断更新换代的一个办法6。我国现在机械手臂设计正朝向刚度高、导向性号、重量轻、运动平稳、定位精度高等特点迈进。中国工业机器人从无到有，从小到大，发展迅速。已经生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、电焊，码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已经服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究生人才

8、也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术等。未来的我国机器人行业，将重点研究其智能化体系结构，高精度的控制，智能化作业和机械臂模块化设计，构成新型工业机器人的核心技术体系。智能化的结构就是形成国内机器人行业的行业标准、国家标准，结合我国新型工业机器人技术，研究开发出与行业相关的成套装备技术，从而形成我国以智能化工业机器人为核心的成套装备技术。 主要参考文献： 1 徐灏. 机械设计手册3M. 北京：机械工业出版社，1998. 2 张建民. 工业机器人M. 北京：北京理工大学出版社，1994.

9、3 Maurtuaa , L. Susperregia, A. Fernndeza, C. Tuboa , C. Perezb, J. Rodrguezc, T.Felschd, M. Ghrissie MAINBOT mobile robots for inspection And maintenance inextensive industrial plants A. Procedia CIRP, 2013, (10),85-90. 4 闫继宏. 一种模块化机械臂的设计与运动学分析J. 哈尔滨工业大学学报，2015，1：20-25. 5 张红霞. 国内外机器人发展现状与趋势研究J. 电子世

10、界，2013，12：5-7. 6 陈佩云. 国内外工业机器人发展概况及对策建议 J. 机械工程1988，3：24-27. 7 叶伟昌. 机械工程及自动化简明设计手册M. 北京：机械工业出版社，2001. 8 毕胜. 国内外机器人发展现状J. 机械工程师，2008，7：5-8. 9 司建星. 数控车床上下料机器人的研究D. 西安：陕西科技大学，2014. 10 赵怡. 基于Pro/E和ADAMS的人形机器人三维造型及运动仿真研究D. 北京：华北电力大学，2011. 11 杨芙莲. Pro/E机构设计与运动仿真实例教程M. 北京：化学工业出版社，2007. 12 段进. ANSYS 10.0结构分

11、析从入门到精通M. 天津：兵器工业出版社，2006. 13 赵伟. 基于SolidWorks和ANSYS的机器人手臂性能分析与优化设计J. 机械，2009，12(36)：48-50. 14 彭健钧. 基于特征的复杂工件数控加工关键技术研究D.沈阳：中国科学院沈阳计算技术研究所，2012. 15 马志艳. 面向数控加工仿真的增强现实关键技术研究D.武汉：华中科技大学，2007. 16 濮良贵，陈国定，吴立言. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2013. 17 李育锡. 机械设计课程设计M. 北京：高等教育出版社，2013. 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和

12、拟采用的研究手段（途径）： 一、本次设计主要解决以下问题： 1结构设计中主要是解决通过一个电机解决机械手臂俯仰与伸缩动作独立的问题。 机器人手臂俯仰运动和伸缩运动可单独进行，不会出现伸缩和俯仰必须同时进行和停止的问题。 2.计算中解决臂部驱动力问题需要将臂部所承受的载荷全部考虑进去，机器人工作时，臂部所受的负荷主要有惯性力、摩擦力、和重力，从而为电机与减速器选型做好准备。 3.轴与轴上零件定位问题 每个部分都需要考虑轴与轴上零件的定位问题，只有定位精确才能保证机器工作时正常稳定运行，才能保证零件与箱体能够合理的加工出来。二、本次设计主要拟采用的研究手段 本课题意在适应新时期制造业的发展要求，在

13、设计前对熟悉工业机器人臂部的结构、功能及工作原理，分析机器人臂部各重要的组成部分。加强对现实生产中工业机器人的理解，网上了解现有机器人手臂的功能与结构，设计出臂部的主要传动结构，并确定设计方案。确定能完成机器人臂部部的俯仰动作和伸缩动作。然后再根据方案设计，计算出各零件的参数，并进行强度校核，确定臂部部件的可靠性。最后根据所设计的参数和功能要求画出上料机器人臂部的总装配图和部分零件图。 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 指导教师意见：1对“文献综述”的评语：查阅了有关工业机器人及机械手臂的研究背景及研究现状的文献资料，对本课题的研究有了一定的了解。论述基本清楚，符合规范要求。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题具有一定的广度和深度，工作量适度，通过对相关文献的查阅和实际调研，相信可以完成本次设计。3.是否同意开题： 同意 不同意 指导教师： 20xx 年 03 月 07 日所在专业审查意见：同意 负责人： 20xx 年 03 月 08 日