濱 州 學 院畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 四自由度物料搬運工業(yè)機器人設計 系 （院） 機電工程學院 年級 級 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 班 學生姓名 學號 指導教師 職稱 講師 濱州學院教務處 年 月開題報告填表說明1.開題報告是畢業(yè)設計（論文）過程規(guī)范管理的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生嚴謹務實工作作風的重要手段，是學生進行畢業(yè)設計（論文）的工作方案，是學生進行畢業(yè)設計（論文）工作的依據。2.學生選定畢業(yè)設計（論文）題目后，與指導教師進行充分討論協(xié)商，對題意進行較為深入的了解，基本確定工作過程思路，并根據課題要求查閱、收集文獻資料，進行畢業(yè)實習（社會調查、現(xiàn)場考察、實驗室試驗等），在此基礎上進行開題報告。3.課題的目的意義，應說明對某一學科發(fā)展的意義以及某些理論研究所帶來的經濟、社會效益等。4.文獻綜述是開題報告的重要組成部分，是在廣泛查閱國內外有關文獻資料后，對與本人所承擔課題研究有關方面已取得的成就及尚存的問題進行簡要綜述，并提出自己對一些問題的看法。5.研究的內容，要具體寫出在哪些方面開展研究，要突出重點，實事求是，所規(guī)定的內容經過努力在規(guī)定的時間內可以完成。6.在開始工作前，學生應在指導教師幫助下確定并熟悉研究方法。7.在研究過程中如要做社會調查、實驗或在計算機上進行工作，應詳細說明使用的儀器設備、耗材及使用的時間及數量。8.課題分階段進度計劃，應按研究內容分階段落實具體時間、地點、工作內容和階段成果等，以便于有計劃地開展工作。9.開題報告應在指導教師指導下進行填寫，指導教師不能包辦代替。10.開題報告要按學生所在系規(guī)定的方式進行報告，經系主任批準后方可進行下一步的研究（或設計）工作。一、 課題的目的意義： 在我們的生產活動中，常需要將待加工物料準確的放置在加工平臺上，而目前市場上的工業(yè)機器人大多都是串聯(lián)型的工業(yè)機器人，它是由一系列連桿通過轉動關節(jié)或移動關節(jié)串聯(lián)而成的，存在一定的累積誤差，而且所需占用的空間較大。而我們所要設計的四自由度的物料搬運工業(yè)機器人采用并聯(lián)方式，可以避免其累積誤差，精度相對較高，結構緊湊，所需的工作空間較小。本次研究首先通過三維軟件設計出機器人的三維圖，然后通過對容易破壞的部件進行有限元分析，最后對機器人進行了動力學分析和仿真，求解出了機器人在負載時的受力情況，并參考有限元分析軟件的分析結果對機器人結構進一步優(yōu)化。結果表明，通過優(yōu)化搬運工業(yè)機器人的結構，所設計的四自由度物料搬運工業(yè)機器人可以進一步提高工作效率，并且提高了主動臂等容易破壞部件的強度。二、文獻綜述（分析國內外研究現(xiàn)狀、提出問題，找到研究課題的切入點，附主要參考文獻，約2000字）：國外研究現(xiàn)狀:早在1954年美國喬治德沃爾設計出第一臺電子可編程序的工業(yè)機器人，并于1961年發(fā)表了該項專利，1962年美國通用汽車公司投人使用，標志著第一代機器人誕生24-2A。從此，機器人開始成為人類生活中的現(xiàn)實，隨后日本使工業(yè)機器人得到迅速的發(fā)展。1895年，數學家Cauchy研究一種“用關節(jié)連接的八面體”，開始人類歷史上并聯(lián)機器的研究。1938年Pollard提出采用并聯(lián)機構來給汽車噴漆。1949年Caough提出用一種并聯(lián)機構的機器檢測輪胎，這是真正得到運用的并聯(lián)機構。而并聯(lián)結構的提出和應用研究則開始于70年代。1965年，德國人Stewart發(fā)明了六自由度并聯(lián)機構，并作為飛行模擬器用于訓練飛行員。1978年澳大利亞人Hunttichu把六自由度的Stewart平臺機構作為機器人機構，自此，并聯(lián)機器人技術得到了廣泛推廣。但是，國外大多的工業(yè)機器人仍然是以串聯(lián)機器人為主，對并聯(lián)工業(yè)機器人涉及較少，且以三自由的為主。國內研究現(xiàn)狀: 我國工業(yè)機器人盡管在某些關鍵技術上有所突破，但還缺乏整體核心技術的突破，特別是在制造工藝與整套裝備方面，缺乏高精密、高速與高效的減速機、伺服電動機、控制器等關鍵部件。以下核心技術：模塊化、可重構的工業(yè)機器人新型機構設計，基于實時系統(tǒng)和高速通信總線的高性能開放式控制系統(tǒng)，在高速、負載工作環(huán)境下的工業(yè)機器人優(yōu)化設計，高精度工業(yè)機器人的運動規(guī)劃和伺服控制，基于三維虛擬仿真和工業(yè)機器人生產線集成技術，復雜環(huán)境下機器人動力學控制，工業(yè)機器人故障遠程診斷與修復技術等是有待攻關的關鍵技術。國內并聯(lián)機器人研發(fā)開始于1990年前后，以哈爾濱工業(yè)大學、燕山大學、中國科學院沈陽自動化研究所、清華大學、天津大學等高等學府為代表的科研機構針對并聯(lián)機器人的機構構型(球面、平面等構型)、自由度數擴展(三、四等多自由度)、機器人工作空問等領域開始了較少量的研究;在2003年之后，國內科研機構在前期積淀的理論成果與實踐研究基礎上，逐漸開始對并聯(lián)機構進行深入研究，比如在并聯(lián)機構的閉環(huán)控制、運動鏈構型、運動副構型、位置位姿機構擴展等方面。在1991年燕山大學教授黃真教授研制出我國第一臺六自由度并聯(lián)機器人樣機，在1994年研制出一臺柔性鉸鏈并聯(lián)式六自由度機器人誤差補償器，在1997年出版了我國第一部關于并聯(lián)機器人理論及技術的專著，2006年又出版了高等空間機構學，進一步為并聯(lián)機器的研究奠定了基礎。 研究課題的切入點： 相比于并聯(lián)機器人，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人具有累積誤差大，占用空間較大等缺點，在本次畢業(yè)設計中，對傳統(tǒng)的串聯(lián)型工業(yè)機器人進行革新，采用并聯(lián)型工業(yè)機器人，在其動平臺增加驅動電機，提高了其運動的靈活性，更精確地將物料放到指定的位置，從經濟和精度方面對工業(yè)機器人做進一步的改進。參考文獻：1毛麗.碼垛搬運機器人機構設計與仿真D.南京林業(yè)大學,2014.2曹靜. 一種四自由度并聯(lián)機器人的性能分析與設計D.燕山大學,2009.3原煥林.搬運機器人智能控制系統(tǒng)的設計D.上海交通大學,2014.4張紅霞.國內外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究J.電子世界,2013,(12):5+7.5李曉冬. 并聯(lián)機器人的特點及應用分析J. 黑龍江科技信息,2008,(10):36-37.6劉鳳臣,姚赟峰,劉黎明,金杰鋒,林紀良,郭湖兵.高速搬運機器人產業(yè)應用及發(fā)展J.輕工機械,2012,(02):108-112.7王智興,樊文欣,張保成,史源源.基于Matlab的工業(yè)機器人運動學分析與仿真J.機電工程,2012,(01):33-37.8段成燕,王金,王東勝,劉喜平,劉春香.四自由度工業(yè)機器人的本體結構設計和建模J.黑龍江科技信息,2010,(36):31.9徐方.工業(yè)機器人產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展J.機器人技術與應用,2007,(05):2-4.10顧震宇.全球工業(yè)機器人產業(yè)現(xiàn)狀與趨勢J.機電一體化,2006,(02):6-10.11 張展.機械設計通用手冊M.機械工業(yè)出版社，2008:57-120.12 濮良貴,紀名剛.機械設計M.第九版.北京：高等教育出版社,2013:121-154.13 潘駿，段福斌，楊文華，吳立軍.機械設計基礎M.南京大學出版社，2007:68-94.14R.Saravanan,S.Ramabalan,C.Balamurugan,A.Subash. Evolutionary Trajectory Planning for an Industrial RobotJ. International Journal of Automation & Computing,2010,(02):190-198.15 LuiYu,LiuHong. New self-calibration approach to space robots based on hand-eye visionJ. Journal of Central South University of Technology,2011,(04):1087-1096.三、課題研究的內容、方法和預期目標：研究內容： 1.分析國內外工業(yè)機器人的發(fā)展和現(xiàn)狀； 2.擬訂工業(yè)機器人的總體結構方案，分析有關并聯(lián)機器人資料； 3.舵機主要技術參數的確定與計算； 4.對搬運工業(yè)機器人的主動臂和從動臂進行設計與校核計算； 5.設計繪制搬運工業(yè)機器靜平臺、動平臺、主動臂、從動臂等相關零部件圖，繪制總體裝配圖； 6.對所設計的工業(yè)機器人進行三維建模。研究方法： 通過查閱圖書館文獻資料，網上搜集有關工業(yè)機器人的論文、期刊、文獻等資料。通過CAD工程制圖和三維建模軟件對所設計機器人進行建模，繪制出3D圖形。通過有限元分析軟件對各機械臂進行受力分析。請教專業(yè)老師指導設計思路，遇到問題及時解決問題。 預期目標： 1.掌握工業(yè)機器人的工作原理； 2.順利完成工業(yè)機器人結構設計；3.掌握伺服電動機的選擇方法，有限元分析等的設計內容及方法；4.掌握CAD制圖及三維建模軟件的相關技術，完成裝配圖、相關零件圖。四、所需儀器設備、材料情況：儀器：有限元分析軟件、solidworks軟件、AutoCAD軟件、個人計算機。 材料：solidworks軟件、AutoCAD軟件、有限元分析等相關書籍、工業(yè)機器人的相關資料。五、課題分階段的進度計劃序號起止日期工作內容階段成果12017.2.24-3.9選題，查閱文獻，寫出畢業(yè)設計開題報告，開始外文翻譯完成開題報告，準備外文文獻資料22017.3.10-3.23開題報告定稿，并初步確定總體設計方案和章節(jié)和實驗方案確定總體方案、實驗方案32017.3.24-4.6開展實驗，著手撰寫畢業(yè)設計初稿開展實驗42017.4.7-4.20繼續(xù)實驗，完成畢業(yè)設計初稿和外文翻譯完成實驗、外文翻譯和畢業(yè)設計初稿52017.4.21-5.4完善初稿，形成二稿完善畢業(yè)設計62017.5.5-5.18完善畢業(yè)設計畢業(yè)設計基本可定稿72017.5.19-6.1畢業(yè)設計和外文翻譯定稿畢業(yè)論文定稿82017.6.2-6.15提交答辯材料，準備答辯完成答辯指導教師意見 簽字： 年 月 日系主任意見簽字（公章）： 年 月 日