课 题 类 型： 设计√ 实验研究□ 论文□

 

 

 

1. 本课题的研究意义

   本课题的意义从不同角度来说,共有三点: 
  (1)从实用性来说,本课题的研究成果可以用于改进初始设计出的上下料机器人使之更好的满足生产需要该机器人是企业上下料自动化生产线的核心部分,完成好本课题,具有重要的现实意义 
  (2)从学术上来说,通过本课题的研究,可以对初始设计结果加以验证,并将有限元分析方法引入到直角坐标机器人铝型材结构及参数设计过程中,以建立起一种理论分析与仿真计算相结合的先进的设计方法 
  (3)从自身来说,完成本课题研究也是一次很好的工程体验,除了学到很多有关工业机器人的新知识外,通过本次锻炼,也将提高自身的工程素养,为自己成为一个优秀的设计师打下一个坚实的基础。

 2. 本课题的研究现状

  直角坐标式机器人作为工业机器人的一种,被广泛应用在制造业中，作为一种典型的机器人机构,其本体部分的X、Y、Z轴可以分别提供一个独立的自由度,共可以提供三个自由度,可以完成空间点的定位工作 如果完成工作时需要 更多的自由度,可以在Z轴末端加上一些自由度,通用的做法是末端加上一个球 腕(3自由度) 这样,通过直角坐标机器人的X、Y、Z轴就可以实现末端位置的确定,球腕提供的另外三个自由度,可以确定末端姿态,从理论上来说可以完成任何的工作任务,例如焊接、装配、上下料、码垛、包装等制造业中常见的工作，目前国内外广泛采用的直角坐标式机器人有三种布置方式:龙门式、挂臂式、 悬臂式。各轴实现直线运动的方式比较通用,一般有四种∞1:同步齿形带传动,滚珠丝杠传动,齿轮齿条传动,直线电机传动;另外在有的特殊场合也使用钢丝绳牵引实现直线运动 直角坐标式机器人常采用的控制方式一般有PLC控制、单片机控制、工业控制卡控制和专用控制模块控制等,这些控制方式的选取依据是由 机器人的类型和所需要完成的工作而决定的。目前,国内外各大厂家针对直角坐标式机器人整机和直线运动单元模块进行了较全面与系统的研究,并纷纷形成了自己成熟的产品和系列制造业中所需要的直角坐标式机器人,可以很方便的采购到整机,用户在使用中只需要做很少的改变或者甚至是不改变,就可以将其投入正常的生产中现在随着机器人模块化的进一步发展,用户还可以根据自己的需要方便的搭建直角坐标式机器人,这一切都给机器人的使用和普及提供了巨大的推动力。目前比较成熟的直角坐标机器人研究公司有美国Unimation公司、派克自动化公司(ParkerAutomation)、德国百格拉(BAHR)、德国机器人公司(Robot worker)、瑞典与瑞士合资的ABB公司、日本的法兰克(FANUC)以及中国的沈阳力拓和成都海葳等,它们推出的产品被广泛地应用在制造业和其它行业中。目前,在直角坐标式机器人研究中比较活跃的方面是直线驱动技术,如何利
用直线电机平稳实现直线运动以及长跨距丝杠螺母副实现直线运动尚处于研究的热点,国内尚未突破大跨距、高平直度铝型材制作问题。 

3. 本课题的发展趋势

    上下料用直角坐标机器人的发展由第一代的示教再现型机器人发展到现在的智能机器人,发展迅速,对制造业的发展做出了巨大贡献,成为推动制造业前进的持久动力。但是由于第一、二代机器人结构简单,控制方便,工作稳定可靠,因此目前制造业主要使用的仍是第一,二代工业机器人第三代机器人正处于研究和开发中,目前来说仍是研究最活跃的阶段。 

 

 

1，拟定整体方案，特别是控制方式与机械本体的有机结合的设计方案；

2，根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部，腕部，臂部和机身的机构；

3，各部件的设计计算及整体装配图的设计与绘制。

1. 研究方案

（1）机器人类型的确定

（2）直角坐标机器人的设计与选取

（3）直线运动方式的选取

（4）末端执行器的设计

（5）直角坐标机器人驱动方案的设计

（6）减速装置的设计

2. 工作计划

 

 

1.专业知识准备不够充分；

2.设计时对细节的考虑不够周全；

3.对设计参数的选取可能会不合理

1.对控制方式与机械本体的有机结合有所欠缺；

2.绘图方面的设计与绘制不准确；

 

1.查阅各类文献，培养自主解决问题的能力；

2.与指导老师及时沟通，虚心向老师请教；

3.与同学相互研究问题，交流各自的看法；

4.提前学习各种软件，对绘图方面做到细致；

5.积极投入时间与精力，保证能够完成设计要求。

 

四、阅读的主要参考文献（不少于10篇，期刊类文献不少于7篇，应有一定数量的外文文献，至少附一篇引用的外文文献（3个页面以上）及其译文）

[1] 冯辛安.机械制造装备设计第2版[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2] 丁国琴.计算机辅助设计组合机床主轴箱[J].机械工程师，2002，17(6)：12-13.

[3] P.D.Lin，M.B.Chu. Machine tool settings for manufacture of cams with lat-face followers [J].Machine Tools and Manufacture，1994，34(8)：1119-1131.

[4] 刘梦茹. 上下料用模块化直角坐标机器人研究[D].天津：天津大学，2010.

[5] 李瑞峰. 21世纪中国工业机器人的快速发展时代[J].中国科技成果，2001.

[6] 张志远，李琪，，毕海深. 基于直角坐标机器人的软袋再包装自动上料系统[J].制造业自动化，2012.

[7] 李刚，周文宝. 直角坐标机器人简述及其应用介绍[J].技术纵横，2008.

[8] 王炎欢，陈阿三，刘鑫茂. 直角坐标机器人控制系统的研制[J].轻工机械，2010.

[9] 王战中，张俊，季红艳，等. 自动上下料机械手运动学分析及仿真[J].机械设计制造，2012.

[10] 冯辛安. 机械制造装配设计[M].北京：机械工业出版社.2004.

[11] 吴振彪，工业机器人[M].武汉：华中科技大学出版社.1997.

[12] FUJITAM,KITANOM,KAGEYAMAK.Areconfigurable robot platform

    [J].Robotics and Autonomous Systems,1999.

[13] BENHABIB B,DAI M,Mechanical design of amodular robot for

     Industrial application[J].Journal of Manufacturing Systems,1991.