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湖 南 科 技 大 學(xué)
開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名： 姚果
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)及班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化三班
學(xué) 號(hào)： 1103010317
指 導(dǎo) 教 師： 廖先祿
2015年03月15日
湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題 目
M10型工業(yè)機(jī)器人手腕轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
作者姓名
姚果
學(xué)號(hào)
1103010317
所學(xué)專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1、 產(chǎn)品介紹，研究的意義，同類(lèi)研究工作國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、面臨挑戰(zhàn)（列出主要參考文獻(xiàn)）
工業(yè)機(jī)器人介紹：
工業(yè)機(jī)器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機(jī)電一體化裝置，其應(yīng)用領(lǐng)域分為很多種類(lèi)，從常用的機(jī)器人系列和市場(chǎng)占有率來(lái)看，焊接、裝配、搬運(yùn)、上料/卸料、鑄造、沖壓和噴漆是主要的工業(yè)機(jī)器人品種。
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈由零部件企業(yè)、本體企業(yè)、系統(tǒng)集成商、代理商、終端客戶(hù)構(gòu)成。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域正不斷拓寬，種類(lèi)更加繁多，功能越來(lái)越強(qiáng)，自動(dòng)化和智能化水平顯著提高。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，來(lái)自汽車(chē)整車(chē)及零部件工業(yè)的需求，合計(jì)占工業(yè)機(jī)器人下游總需求的60%左右。在亞洲，電子電氣工業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求僅次于汽車(chē)工業(yè)排名第二。
研究意義：
1、衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志；
2、重塑我國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要工具和手段；
3、加快我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的務(wù)實(shí)之選。
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)：
世界
1、市場(chǎng)需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)
受技術(shù)快速發(fā)展、勞動(dòng)力資源不斷稀缺、生產(chǎn)效率要求近一步提高等因素影響，全球工業(yè)機(jī)器人將迎來(lái)更為廣闊的發(fā)展空間和更高的發(fā)展速度。在區(qū)域分布上，隨著亞洲地區(qū)制造業(yè)的發(fā)展，各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的需求量增加，使得工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求逐漸由歐美地區(qū)轉(zhuǎn)移到亞洲地區(qū)。
2、技術(shù)日益智能化、模塊化和系統(tǒng)化
從近幾年世界推出的機(jī)器人產(chǎn)品來(lái)看，新一代工業(yè)機(jī)器人正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化方向發(fā)展。
3、西方工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛進(jìn)行戰(zhàn)略部署
美國(guó)：推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，希望重振制造業(yè)。
日本：日本可以稱(chēng)得上是“機(jī)器人大國(guó)”。2004年5月發(fā)布的“新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”明確了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)等7個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。近兩年又開(kāi)始重新審視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策。
韓國(guó)：2009年公布《智能機(jī)器人基本計(jì)劃》，2012年10月發(fā)布了“機(jī)器人未來(lái)戰(zhàn)略展望2022”，將政策焦點(diǎn)放在了擴(kuò)大韓國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)并支持國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)進(jìn)軍海外市場(chǎng)方面。
歐盟：歐盟2011年8月通過(guò)了一份發(fā)展制造業(yè)計(jì)劃，提出新工業(yè)革命概念，以機(jī)器人和信息技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)制造模式的變革。
我國(guó)
1、市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，但嚴(yán)重依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)已呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。從2010年開(kāi)始我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求量激增，但目前我國(guó)新增工業(yè)機(jī)器人中超過(guò)70%依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口。
2、產(chǎn)業(yè)化初步取得進(jìn)展，但程度較低
近年來(lái)，在需求快速擴(kuò)張及國(guó)家自主創(chuàng)新政策作用下，國(guó)內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入了初步產(chǎn)業(yè)化階段。一些產(chǎn)品已開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，但由于在精度、速度等方面不如進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品，因此這些產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用程度較低，缺乏品牌認(rèn)知度，市場(chǎng)份額小。
3、掌握了一些先進(jìn)技術(shù)，但整體技術(shù)水平仍然較低
我國(guó)目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、電焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。一些產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在總體技術(shù)上還有很大差距，僅相當(dāng)于國(guó)外90年代中期的水平。
面臨挑戰(zhàn)：
1、外資品牌占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)絕對(duì)份額
瑞典的abb、日本的fanuc（發(fā)那科）、日本的YASKAWA（安川電機(jī)）、德國(guó)的kuka（庫(kù)卡）等知名企業(yè)產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的占有率達(dá)到近90%，僅fanuc一家，就在我國(guó)占有23%的市場(chǎng)份額。
2、關(guān)鍵核心部件受制于人
3、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范
伴隨我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求的迅猛增長(zhǎng)，實(shí)力良莠不齊的企業(yè)紛紛進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)市場(chǎng)，勢(shì)必造成質(zhì)低價(jià)廉的惡性競(jìng)爭(zhēng)；雖然我國(guó)有近百家從事工業(yè)機(jī)器人研究生產(chǎn)的高校院所和企業(yè)，但現(xiàn)行的體制造成研究形式上過(guò)于獨(dú)立封閉、內(nèi)容上較為分散，難以形成合力，造成重復(fù)研究與時(shí)間、經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)；多數(shù)企業(yè)熱衷于大而全，一些關(guān)鍵部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)入整機(jī)的生產(chǎn)，難以形成研發(fā)、生產(chǎn)、制造、銷(xiāo)售、集成、服務(wù)等有序、細(xì)化的產(chǎn)業(yè)鏈。因此，工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范。
4、研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面的激勵(lì)政策尚需完善
盡管“十一五”及“十二五”期間，國(guó)家有多個(gè)項(xiàng)目涉及機(jī)器人領(lǐng)域，但行業(yè)仍未建立起有效的公共技術(shù)平臺(tái)以加強(qiáng)關(guān)鍵共性技術(shù)和核心功能部件的研究與突破，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也難以推進(jìn)，研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面的激勵(lì)政策尚需細(xì)化完善。
2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化）
研究目標(biāo)：
1、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，其最終目的是把工人從簡(jiǎn)單、重復(fù)而繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)；
2、依靠工藝過(guò)程的集約化并保證兩班、三班時(shí)設(shè)備正常工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；
3、為生產(chǎn)組織中達(dá)到進(jìn)一步質(zhì)的飛躍并向全自動(dòng)化柔性生產(chǎn)過(guò)渡創(chuàng)造條件。
研究?jī)?nèi)容：
1、保證工藝的柔性，要適應(yīng)生產(chǎn)條件的變化；
2、在經(jīng)常變換運(yùn)輸、裝料和其他輔助裝置的情況下能使不同用途的裝備進(jìn)行對(duì)接；
3、運(yùn)行中工作效率和可靠性要高；
4、預(yù)先考慮到進(jìn)一步發(fā)展和完善的可能性。
擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：
1、 提高工藝靈活性，以便更好地滿(mǎn)足實(shí)際使用條件
建造工藝性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際生產(chǎn)要求的通用工業(yè)機(jī)器人。通用性一般是通過(guò)操作機(jī)結(jié)構(gòu)和控制裝置復(fù)雜化來(lái)解決，這樣就會(huì)使工業(yè)機(jī)器人價(jià)格貴。此外，機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)的建造不可能最佳地滿(mǎn)足各種應(yīng)用條件，這就導(dǎo)致出現(xiàn)大量各種型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人。
2、 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)以降低制造和維護(hù)的成本
建造最大限度的滿(mǎn)足預(yù)定工藝要求的專(zhuān)用和特殊工業(yè)機(jī)器人。但在這種情況下，由于工藝任務(wù)的多樣性，就導(dǎo)致出現(xiàn)大量的工業(yè)機(jī)器人型號(hào)，這又將提高其制造和維護(hù)成本。
3、 特色與創(chuàng)新之處
M10型專(zhuān)用工業(yè)機(jī)器人是用來(lái)在金屬切削機(jī)床上工作的。例如車(chē)床工段的帶數(shù)控裝置機(jī)床的裝料與卸料。這種形式的工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)是保證操作機(jī)工作機(jī)構(gòu)（夾持器）在球坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)，以及在結(jié)構(gòu)上能直接放置在所工作的工藝裝備中。工業(yè)機(jī)器人程序控制裝置使操作機(jī)工作機(jī)構(gòu)能夠沿六個(gè)坐標(biāo)軸定位，其中兩個(gè)是四個(gè)自由度機(jī)構(gòu)所共有的。
采用典型獨(dú)立結(jié)構(gòu)的模塊。構(gòu)成組合式機(jī)器人，它可以單獨(dú)使用或與其它型號(hào)機(jī)器人不用組合中使用。這種模塊式工業(yè)機(jī)器人具有很大的靈活性，同時(shí)由于其機(jī)械部分和控制裝置原件的廣泛標(biāo)準(zhǔn)化，組合模塊式工業(yè)機(jī)器人的制造和維護(hù)成本也降低。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
第1周至第2周（3月9日至3月21日），收集資料，科技文獻(xiàn)翻譯（英譯中）；
第3周至第4周（3月22日至4月4日），M10型機(jī)器人總體設(shè)計(jì)；
第5周至第6周（4月5日至4月18日），手腕轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；
第7周至第8周（4月19日至5月2日），轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)零件圖設(shè)計(jì)；
第9周至第11周（5月3日至5月23日），撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，修改圖紙；
第12周（5月24日至5月30日），圖紙及說(shuō)明書(shū)送審。
5、 擬使用的主要設(shè)計(jì)、分析軟件及儀器設(shè)備
1、AUTOCAD繪圖軟件；
2、WPS OFFICE軟件。
6、參考文獻(xiàn)
[1]、俄 IO.M.索羅門(mén)采夫、工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)、北京、機(jī)械工業(yè)出版社、1993.5、125-127
[2]、劉小年、AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ)、湖南長(zhǎng)沙、湖南大學(xué)出版社、2010.8
[3]、大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室、機(jī)械制圖、第六版、北京、高等教育出版社、2007.7
[4]、濮良貴，紀(jì)名剛、機(jī)械設(shè)計(jì)、第八版、北京、高等教育出版社、2011.5
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[6]、大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室、畫(huà)法幾何學(xué)、第六版、北京、高等教育出版社、2003.7
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[8]、關(guān)慧貞，馮辛安、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、第三版、北京、機(jī)械工業(yè)出版社、2010.1
[9]、徐學(xué)林、互換性與測(cè)量基礎(chǔ)基礎(chǔ)、第二版、湖南長(zhǎng)沙、湖南大學(xué)出版社、2009.8
[10]、王積偉、液壓傳動(dòng)、第二版、北京、機(jī)械工業(yè)出版社、2007.4
注：
1、開(kāi)題報(bào)告是本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)的要求和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，在開(kāi)始撰寫(xiě)論文之前寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。
2、參考文獻(xiàn)按下列格式（A為期刊，B為專(zhuān)著）
A：[序號(hào)]、作者（外文姓前名后，名縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)，3人以上作者只寫(xiě)前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)）年份、卷號(hào)（期號(hào)）：起止頁(yè)碼。
B：[序號(hào)]、作者、書(shū)名、版次、（初版不寫(xiě)）、出版地、出版單位、出版時(shí)間、頁(yè)碼。
3、表中各項(xiàng)可加附頁(yè)。