SMART機器人結構設計
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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目
SMART機器人
系 部
機電系
專 業(yè)
機械工程及自動化
學生姓名
學號
指導教師
職稱
畢設地點
2009年03 月15 日
1. 結合畢業(yè)設計(論文)課題任務情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,撰寫1500~2000字左右的文獻綜述:
工業(yè)機器人在工業(yè)生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。
20世紀50年代末,美國在機械手和操作機的基礎上,采用伺服機構和自動控制等技術,研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機器人;60年代初,美國研制成功兩種工業(yè)機器人,并很快地在工業(yè)生產中得到應用;1969年,美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產線。此后,各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應用工業(yè)機器人。
由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應性,能適應多品種中、小批量的生產,70年代起,常與數(shù)字控制機床結合在一起,成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。 工業(yè)機器人由主體、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構,包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構。大多數(shù)工業(yè)機器人有3~6個運動自由度,其中腕部通常有1~3個運動自由度;驅動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構,用以使執(zhí)行機構產生相應的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序對驅動系統(tǒng)和執(zhí)行機構發(fā)出指令信號,并進行控制。
工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動;圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作;球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮;關節(jié)型的臂部有多個轉動關節(jié)。
工業(yè)機器人按執(zhí)行機構運動的控制機能,又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構由一點到另一點的準確定位,適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè);連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構按給定軌跡運動,適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。
工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體,輸入已編好的程序。
示教輸入型的示教方法有兩種:一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒),將指令信號傳給驅動系統(tǒng),使執(zhí)行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍;另一種是由操作者直接領動執(zhí)行機構,按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時,工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時,控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應信息,將指令信號傳給驅動機構,使執(zhí)行機構再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。
具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人,能在較為復雜的環(huán)境下工作;如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能,即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環(huán)境,并自動完成更為復雜的工作。
SMART 6.50R型機器人是意大利COMAU公司制造的通用關節(jié)型工業(yè)機器人,直流伺服驅動,可進行在線編程和離線編程,控制方式為PTP和CP兩種,工作空間大,可廣泛用于點焊,弧焊,搬運,裝配,噴涂等作業(yè),目前已大量應用于歐美等地。
SMART 6.50R型機器人由腕部,小臂,大臂和腰部四大部分組成,產用空間關節(jié)型布置方式。
SMART 6.50R型機器人腰關節(jié),大臂關節(jié)和小臂關節(jié)均由直流伺服電機通過齒形帶,齒輪,齒輪減速箱進行驅動。
這種傳動方案的優(yōu)點是:
(1) 傳動剛度大,可傳遞很大的功率和扭矩。
(2) 便于維修,檢查和調整傳動間隙。
SMART 6.50R型機器人腕關節(jié)為3R機構,具有3個自由度。腕關節(jié)的三個驅動電機均集中布置在小臂后端,在其三個自由度的運動傳動過程中,均產用了諧波減速器。
這種傳動方案的優(yōu)點是:
(1) 腕部尺寸較小,重量較輕。
(2) 便于姿態(tài)調整。
(3) 有利于小臂自身重力平衡。
(4) 有利于迅速制動,保證安全。
結構設計特點
(1) 整機產用6R結構,通用性強。
(2) 6個關節(jié)根據(jù)不同要求產用不同的傳動方式,具有一定的特點。
(3) 腰部和大臂均產用U型框架結構,具有較大的剛度。
(4) 大臂產用較先進的氣動平衡裝置。
(5) 在腕部機械接口處,配置有工具安全法蘭,以防過載。
參考文獻:
(1) (蘇)尤列維奇著. 機器人和機械手控制系統(tǒng)[M], 北京:新時代出版社, 1985
(2) 天津大學《工業(yè)機械手設計基礎》編寫組編, 工業(yè)機械手設計基礎[M], 天津:天津科學技術出版社, 1980
(3) 陸祥生,楊秀蓮編. 機械手[M]. 北京:中國鐵道出版社, 1985
(4) 王承義著. 機械手及其應用[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 1981
(5) 林瑞麟, 郭新躍, 蔣少茵. 機械人的動態(tài)特性試驗研究[J]. 華僑大學學報(自然科學版) , 1995, 16 (4)
(6) 熊有倫.機器人技術基礎[M].武漢:華中科技大學出版社.1995
(7) 熊世和. 機電系統(tǒng)的計算機控制技術[M]. 成都: 成都電子科技出版社, 1993
2. 畢業(yè)設計任務要研究或解決的問題和擬采用的方法:
畢業(yè)設計的任務: 1) 弄懂小臂,大臂,腰部的傳動;2)熟悉工作原理;3)用途和優(yōu)缺點;4)設計Smart機械人的機械本體部分,要求能夠進行3自由度運動(轉臺旋轉、大、小臂俯仰),其結構設計合理、簡單、緊湊,動作要靈活,能夠應用于弧焊作業(yè)及搬運與裝配作業(yè)。
擬產用的方法: 1)研究四大組成部分的工作原理和傳動特點;2)用CAD軟件畫出裝配圖和原理圖。
指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設計(論文)結果的預測):
指導教師簽字: 年 月 日
上級審查意見:
負責人簽字: 年 月 日
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類型:共享資源
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