1568-圖書擺放機器人的結構設計,圖書,擺放,機器人,結構設計 設計（論文）題目圖書擺放機器人的結構設計學生姓名 學 號 專業(yè)、班級系 部 指導教師姓名一．設計的背景和用途圖書館是搜集，整理，收藏圖書資料供人閱覽，參考的機構，是重要的學習和研究場所，其中的書籍資料一般都很巨大，找書難，上架難，移駕難以及書本丟失是圖書館管理面臨的主要問題，為此圖書館不得不啟用一些原始的規(guī)則，如限制讀者，干脆閉架等這使得讀者享受不到現(xiàn)代科技的便利。為了解決這些問題， “移動機器人+機械手”的組合系統(tǒng)便孕育而生，這種系統(tǒng)的優(yōu)點是降低了書架改造的成本，可同時實現(xiàn)庫內自動存取，輸送，盤點，安全保衛(wèi)等多功能。機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表，是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡等多個學科和領域，是多種高新技術發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學科發(fā)展密切相關。一方面，機器人在制造業(yè)應用的范圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、網(wǎng)絡化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，并向著成套技術和裝備的方向發(fā)展；另一方面，機器人向著非制造業(yè)應用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務于人類活動的各個領域。總體趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術概念轉移，從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務的機器人技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術的內涵已變?yōu)椤办`活應用機器人技術的、具有在實世界動作功能的智能化系統(tǒng)” 。目前，國外機器人技術正在向智能機器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1．機器人機構技術 目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機器人機構，運動自由度從 3 自由度到 7 或 8 自由度不等，其結構有串聯(lián)、并聯(lián)及垂直關節(jié)和平面關節(jié)多種。目前研究重點是機器人新的結構、功能及可實現(xiàn)性，其目的是使機器功能更強、柔性更大、滿足不同目的的需求。另外研究機器人一些新的設計方法，探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載／自重比。同時機器人機構向著模塊化、可重構方向發(fā)展。2．機器人控制技術 現(xiàn)已實現(xiàn)了機器人的全數(shù)字化控制，控制能力可達21軸的協(xié)調運動控制；基于傳感器的控制技術已取得了重大進展。目前重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。同時機器人的控制器的標準化和網(wǎng)絡化以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器已成為研究熱點。編程技術除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為重點研究內容。3．數(shù)字伺服驅動技術 機器人已經(jīng)實現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅動控制，絕對位置反饋。目前正研究利用計算機技術，探索高效的控制驅動算法，提高系統(tǒng)的響應速度和控制精度；同時利用現(xiàn)場總線技術，實現(xiàn)的分布式控制。 4．多傳感系統(tǒng)技術 為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的應用是其問題解決的關鍵。目前視覺傳感器、激光傳感器等已在機器人中成功應用。下一步的研究熱點集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩(wěn)非正態(tài)分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統(tǒng)的實用化問題。 5．機器人應用技術 機器人應用技術主要包括機器人工作環(huán)境的優(yōu)化設計和智能作業(yè)。優(yōu)化設計主要利用各種先進的計算機手段，實現(xiàn)設計的動態(tài)分析和仿真，提高設計效率和優(yōu)化。智能作業(yè)則是利用傳感器技術和控制方法，實現(xiàn)機器人作業(yè)的高度柔性和對環(huán)境的適應性，同時降低操作人員參與的復雜性。目前，機器人的作業(yè)主要靠人的參與實現(xiàn)示教，缺乏自我學習和自我完善的能力。這方面的研究工作剛剛開始。 6．機器人網(wǎng)絡化技術 網(wǎng)絡化使機器人由獨立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠距離操作監(jiān)控、維護及遙控腦型工廠成為可能，這是機器人技術發(fā)展的一個里程碑。目前，機器人僅僅實現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡通訊和控制，網(wǎng)絡化機器人是目前機器人研究中的熱點之一。 7．機器人靈巧化和智能化發(fā)展 機器人結構越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。 二．畢業(yè)設計的總體方案圖書擺放機器人的結構其具體結構，如圖所示。該機器人的手臂，固定在腰部上，在該部分內小臂通過前大臂、后大臂參與的搬運和擺放作業(yè)，且機械系統(tǒng)主要有四個關節(jié)部分組成，能實現(xiàn)四種運動：腰部旋轉，大臂上下運動，小臂前后運動和手腕回轉運動四種運動，全部由交流伺服電機驅動，這種結構的機器人完全可以要求。三．需解決的關鍵問題1．水平及垂直關節(jié)的結構設計2．腰部底座的結構設計3．腕部及機器人手爪的結構設計學生姓名： 謝俊日期：2010 年 12 月 10 日 四．畢業(yè)設計（論文）進度安排第八學期第一周至第二周：機器人總體架構設計第八學期第三周至第四周：對機器人進行機械手、基座設計第八學期第五周：校核強度及穩(wěn)定性，完成制圖第八學期第六周：整理文檔，完成設計說明書第八學期第七周：校對所有設計，參加答辯五．所需的資料和主要參考文獻[1] 韓建海主編.工業(yè)機器人.武漢：華中科技大學出版社,2009[2] 索羅門采夫[俄]主編.工業(yè)機器人圖冊.北京：機械工業(yè)出版社,1993[3] 白井良明[日].機器人工程.北京：科學出版社,2001[4] 費仁元.機器人機械設計和分析.北京：北京工業(yè)大學出版社,1998[5] 周伯英編著.工業(yè)機器人設計.北京：機械工業(yè)出版社,1995[6]朱浩翔.工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].MC 現(xiàn)代零部件，2007.1指導教師評語：（建議填寫內容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務的建議、注意事項等）指導教師 _____________（簽名）日期： 年 月 日注：1. 本開題報告，須雙面打印。由學生填寫并經(jīng)指導老師審核、評價；2. 本開題報告一式兩份，一份須與學生的畢業(yè)設計（論文）一并存檔，一份作系部存檔用。