无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目： 四自由度棒料搬运机械手设计 机电系 机械工程及其自动化 专业学 号： 0923076 学生姓名： 陈 华 指导教师： 冯 鲜 （职称：讲 师 ） （职称： ）2012年11月26日课题来源随着世界经济的快速发展和现代科学技术的进步,物流产业作为国民经济中一个新兴的服务部门,正在全球范围内迅速发展.在国际上,物流产业被认为是国民经济发展的动脉和基础产业,其发展程度成为衡量一国现代化程度和综合国力的重要标志之一,被喻为促进经济发展的“加速器”.物流产业是指铁路、公路、水路、航空等基础设施,以及工业生产、商业批发零售和第三方仓储运输及综合物流企业为实现商品的实体位移所形成的产业.国民经济各个领域的物流经济实体从横向构成了物流产业.这个产业由铁道、公路、水运、空运、仓储、托运等行业为主体组成,同时还包含了商业、物资业、供销、粮食、外贸等行业中的一半领域,还涉及到机械、电器业中的物流装备生产行业和国民经济所有行业的供应、生产、销售中的物流活动。 近年来工业自动化的发展机械器件逐渐成为一门新兴的学科,并得到了较快的发展。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。例如,目前在我国的许多中小型生产行业中,往往冲压成形这一工序还需人工上下料,既费时费力,又影响效率。为此我们研制了一套上下料机械手模拟装置，以此为基础,为进一步实用化做好充分准备。机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象. 是一种模仿人手动作，并按设定程序，轨迹和要求代替人手抓（吸）取，搬运工件或工具进行操作的自动化装置。其可以完成许多工作,如搬物、装配、切割、喷染等等,应用面非常广泛。工业生产中常用的进行水平/垂直位移的机械设备的动作由气缸驱动，气缸又又相应的电磁阀控制，该机械手除外形尺寸比实物小些以外,其结构、原理及功能与实际的机械手是完全一致的。科学依据机器人（又称机械手，机械人，英文名称：Robot），在人类科技发展史上其来有自，早在三国时代，诸葛亮发明的木牛流马即是古代中国人的智能结晶。随着近代的工业革命，机器产业的不断发展成为近代工业的主要支柱。 机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。 工业机器人是典型的机电一体化高技术产品。在许多生产领域，它对于提高生产自动化水平，提高劳动生产率、产品质量和经济效益，改善工人劳动条件的作用日见显著。不少劳动条件恶劣、生产要求苛刻的场合，工业机器人代替人力劳动已是必然的趋势。 工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。国内现状及发展趋势 物流这一概念的形成和物流管理学科的建立只不过几十年的历史,引入我国也仅十几年时间。但是物流这一概念赖以形成的流通行业却已历史久远,早在人类社会出现商品交换的时期就已经出现了。随着时间的流逝，物流的发展趋势大致可以归纳为以下几点： 物流需求弹性逐年增高,经济增长越来越依赖于物流的发展。 第三方物流的比重逐年增加。 进一步加快国际化进程。 物流体系综合化； 三流一体化。 国外机械手工业、铁路工业中不仅在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度，而且在铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。 国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。 触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。 总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。研究内容本设计中的四自由度棒料搬运机械手，主要是针对圆形棒料的搬运。本设计中的机械手有四个自由度，由底座的旋转，手臂的升降，手臂的伸缩，手爪 的旋转组成。本设计中的机械手是一种通用型棒料搬运机械手。通过气爪手指的不同选择可满足不同直径的棒料的搬运。通过示教再现或程序的直接控制可实现在机械手工作范围内把棒料从指定点搬运到另一指定点，并把棒料翻转过来。通过对机械手的相应控制还可实现对棒料的排列。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析由设计要求本设计机械手实现的作用：自动线上有A,B两条输送带，之间距离为0.7米，现设计机械手将一棒料翻转过来。确定为四自由度的机械手。其中2个为旋转，两个为平移。在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最只要的功能。这两项功能的实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。 本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定机械手，利用步进电机驱动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动；考虑到本设计中的机械手工作范围不大，故利用气缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则选用气爪来做夹持器，用小型气缸驱动夹紧。气爪的旋转则由与气爪连接的摆动气缸实现。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日2012年11月18日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年11月19日2012年11月24日：填写毕业实习报告。2012年11月25日2012年12月2日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年12月3日2013年12月17日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年1月11日2013年1月15日：PLC程序设计。2013年1月21日2013年2月2日：CAD设计。2013年3月6日2013年5月25日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果： 通过气爪手指的不同选择可满足小于直径60mm的棒料的搬运。通过示教再现或程序的直接控制可实现在机械手工作范围内把棒料从指定点搬运到另一指定点，并把棒料翻转过来。通过对机械手的相应控制还可实现对棒料的排列。特色或创新之处采用多自由度，可一定程度的模拟人手动作。可配合一些简单的工具并行使用。已具备的条件和尚需解决的问题机械爪通用性不强，有一定的限制。指导教师意见 指导教师签名：年 月 日教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日系意见 主管领导签名： 年 月 日