SCARA機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動模擬[四自由度機械手][三維UG]
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目 4-DOF SCARA機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動模擬
專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105226
學(xué) 生 姓 名 饒新龍
指 導(dǎo) 教 師 許瑛
填 表 日 期 2011 年 3 月 11 日
一、 選題的依據(jù):
機器人技術(shù)涵蓋了機械技術(shù)與信息技術(shù),水平多關(guān)節(jié)機器人(SCARA)在制造行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。隨著全球化的流行,中國未來的發(fā)展受到嚴(yán)峻的考驗。市場競爭的不斷加劇,為盡快將我國的裝配機器人產(chǎn)業(yè)化,SCARA機器人是設(shè)計和生產(chǎn)單位急需對這種機器人的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行充分的理論分析和優(yōu)化。對SCARA機器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動模擬的目的就在于使中國對工業(yè)機器人領(lǐng)域有更多的應(yīng)用。因此,研究機器人的結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)制造有著很重要的意義。
二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述):
1. 國內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢
我國從上世紀(jì)80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機器人的研究,近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機地進(jìn)行聯(lián)合,至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機器人公司外,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人尚停留在高?;蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn),未能形成氣候。近10年來,進(jìn)口機器人的價格大幅度降低,對我國工業(yè)機器人的發(fā)展造成了一定的影響,特別是我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上根本無法與之競爭。特別是我國在研制機器人的初期,沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè),使得國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機器人過程中,只能依賴配套進(jìn)口的零部件,更削弱了我國企業(yè)的價格競爭力。 中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國,市場發(fā)展穩(wěn)定,汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域,隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移,我國的機器人市場會進(jìn)一步加大,市場擴展的速度也會進(jìn)一步提高。從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看,工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢主要為:結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開放化、pc化和網(wǎng)絡(luò)化;伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實用化;工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。
圖1 圖2
圖1是噴涂機器人,可以代替工人進(jìn)行噴涂作業(yè)效率高。圖2是焊接機器人,正在焊接零部件。
圖3 圖4
圖3是裝配機器人,在組裝汽車。 圖4、圖5、圖6、圖7都是撿面包機器人它們的工作效率人是無法達(dá)到的,在生產(chǎn)面包時幾臺機器人就可以替代幾百人的勞動力。
2. 國外工業(yè)機器人研究概況及發(fā)展趨勢
工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機器人是最典型的機電一體化數(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)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè),將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)測,機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會和國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計,世界機器人市場前景看好,從20世紀(jì)下半葉起,世界機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,年增長率平均在10%左右。2004年增長率達(dá)到創(chuàng)記錄的20%。其中,亞洲機器人增長幅度最為突出,高達(dá)43%。
圖5 圖6
圖7 圖8
圖8、圖9、圖10機器人在裝配汽車,在裝配生產(chǎn)線上各種機器人組成生產(chǎn)線來代替人工的生產(chǎn)線,給更多的時間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對推動科學(xué)的發(fā)展、社會的發(fā)展有很大的意義。
圖9 圖10
圖11圖12
工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟,已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而,相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機器人公司,它們包括:瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC,德國的KUKA,美國的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,意大利COMAU公司。為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前,國際上的工業(yè)機器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機器人已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工廠自動化(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動工具。
三.研究內(nèi)容及實驗方案:
研究內(nèi)容:
1.4-DOF SCARA 機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計;
2.列寫機器人的運動學(xué)方程;
3.機器人的動力分析;
4.繪制零件圖及裝配圖。
設(shè)計方案:
1、收集有關(guān)資料、寫開題報告;
2、翻譯外文資料;
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計;
4、運用UG繪制零件圖及裝配圖;
5、機器人的運動模擬;
6、撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo):
利用GU做SCARA 機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動模擬。
2、主要特色 :
采用CAD設(shè)計機器人能提高設(shè)計的效率,為產(chǎn)品開發(fā)縮短時間。
3、工作進(jìn)度:
1)、收集資料、開題報告、外文翻譯(6000字符以上) 3.01-3.11
2)、總體方案設(shè)計 3.14-4.02
3)、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.06-4.26
4)、計算與強度校核 4.27-5.10
5)、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 5.26-6.03
五、參考文獻(xiàn)
【1】孫桓,陳作模主編.機械原理.第七版.北京:高等教育出版社,2006.12;
【2】馬香峰主編.工業(yè)機器人的操作機設(shè)計.冶金工業(yè)出版社,1966;
【3】宗光華 張慧慧譯.機器人設(shè)計與控制.科學(xué)出版社,2004;
【4】吳振彪等主編.工業(yè)機器人(第二版)華中科技大學(xué)出版社,2006;
【5】于靖軍等主編.機器人結(jié)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社,2008;
【6】鄭貞平,喻德主編.UG NX 5三維設(shè)計與NC加工.機械工業(yè)出版社,2008;
【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42
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