重型桶裝成品搬運(yùn)堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目：重型桶裝成品搬運(yùn)堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2012年12月24日一畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.課題的背景針對(duì)某生產(chǎn)線的桶裝成品搬運(yùn)堆垛，目前主要有仍能夠駕駛行車來(lái)完成，這種人工搬運(yùn)堆垛作業(yè)，通常行車頻繁啟動(dòng)使行車部件磨損加劇，易發(fā)生故障，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，這種人工搬運(yùn)堆垛方式已不能滿足生產(chǎn)的要求，同時(shí)，重型桶裝成品主要出口到國(guó)外，因此對(duì)成品包裝物的外觀要求嚴(yán)格，桶面不能有碰傷、掉漆、變形等缺陷，對(duì)此本課題旨在研究并設(shè)計(jì)一種自動(dòng)搬運(yùn)堆垛機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)該桶裝產(chǎn)品的堆垛捆扎。2.研究的意義傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常用于搬運(yùn)、噴漆、焊接和裝配工作。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的很多重體力勞動(dòng)必將由機(jī)器代替,這一方面可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,另一方面可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件10萬(wàn)臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過(guò)限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來(lái)完成。搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓氣壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自優(yōu)勢(shì)，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。運(yùn)機(jī)械人可以連續(xù)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。工業(yè)的必然趨勢(shì)機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善勞動(dòng)條件,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段,國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。搬運(yùn)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來(lái)越重要的作用。3.國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)（1）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人的分類方法有多種,按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人和娛樂(lè)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)械人的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性，如圖1、圖2的搬運(yùn)機(jī)器人。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。圖1.搬運(yùn)機(jī)器人圖2.六自由度機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，搬運(yùn)機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展，使得搬運(yùn)機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。搬運(yùn)機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，搬運(yùn)機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用國(guó)內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)主要可以概括為以下幾點(diǎn)：搬運(yùn)機(jī)械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造搬運(yùn)機(jī)械手整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配搬運(yùn)機(jī)械手產(chǎn)品問(wèn)市。搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。搬運(yùn)機(jī)械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，搬運(yùn)機(jī)械手還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在搬運(yùn)機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制如使遙控機(jī)械手操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱搬運(yùn)機(jī)械手。（2）國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代國(guó)際工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。因此其各種生產(chǎn)流水線以及物流管理中更是多元化的使用著氣動(dòng)機(jī)械手，如圖3所示。其中化工等連續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。因此，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，搬運(yùn)機(jī)器人就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。搬運(yùn)機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。國(guó)外機(jī)械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中不僅在單機(jī)、專機(jī)上采用機(jī)械手上下料如圖4所示，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。并和機(jī)床共同組成一個(gè)綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用搬運(yùn)機(jī)械手在流水線進(jìn)行生產(chǎn)更是目前研究的重點(diǎn)，國(guó)外已研究采用攝像機(jī)和力傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)連在一起，能確定零件的方位達(dá)到準(zhǔn)確搬運(yùn)的目的。圖3.氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手圖4.自動(dòng)上下料機(jī)械手國(guó)外搬運(yùn)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的搬運(yùn)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。視覺(jué)功能即在搬運(yùn)機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。觸覺(jué)功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺(jué)作用，然后伸向前方，抓住工件?？傊?，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。更重要的是將搬運(yùn)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)。二本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施1.主要內(nèi)容和要求本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人是為了滿足生產(chǎn)線上的要求，要將輥道輸送線上的桶裝成品不損壞油漆及開(kāi)啟銷定位搬至包裝箱堆垛并打捆。該包裝箱是一正方形木框,桶的放置位置如圖5所示。桶的直徑為420mm,高為500mm。該機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位準(zhǔn)確、高效、價(jià)廉等特點(diǎn)。圖5.桶的位置圖2.研究方法和步驟2.1總體的設(shè)計(jì)思路（1）根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)；（2）分析機(jī)器人所在