1323-機械手-液壓機械手,機械手,液壓 畢業(yè)論文開題報告題 目: 工業(yè)機械手設計 姓 名: 學 院: 工學院 專 業(yè): 班 級: 學 號: 指 導教師: 職稱: 教 授 2005 年 6 月 8 日１課題名稱：工業(yè)機械手設計 一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現狀綜述1.課題來源、課題研究的主要內容工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產品、化工等行業(yè)自動化生產線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。工業(yè)機器人由操作機（機械本體） 、控制器、驅動控制系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。2. 國內外現狀綜述近 20 年來，機器人或機械手技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與液壓技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；液壓機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展，對液壓技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電-氣比例伺服技術的發(fā)展；現代控制理論的發(fā)展，使液壓技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于液壓脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內外都在大力開發(fā)研究。隨著微電子技術、PLC 技術、計算機技術、傳感技術和現代控制技術的發(fā)展與應用，液壓技術已成為實現現代傳動與控制的關鍵技術之一。自上世紀六十年代，機械手被實現為一種產品后，對它的開發(fā)應用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產者將此產品大量應用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數據的要求，但在衛(wèi)生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發(fā)展。 隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國 OI 公司的產品，可針對單一項目，次序加 4 種試劑，加熱溫度也提高到 ２50 ℃ ，檢測器則采用二極管陳列技術，這些進步為新領域的應用提供了強大支持。有專家估計未來 10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 ％被全自動化學分析機械手取代。 通過了解上述兩類產品的技術特點我們不難看出，機械手具有微升級試劑消耗，不受模板束縛，分析中不同檢測項目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長掃描優(yōu)化檢測條件，用戶可自行設計新的檢測項目，體積小，甚至可做現場快速分析等特點。由此也不難看出，以前流動分析中不適合的用戶群，如樣品檢測單一種類少而樣品量多的情況，為機械手的應用提供了可能性。對衛(wèi)生行業(yè)的快速分析中，也因新型機械手的設計特點而使取代昂貴的試劑，降低分析成本成為可能。機械手不能完全取代流動分析產品一個重要的理由是：一些特殊樣品處理技術不能在線實現，如萃取、高溫蒸餾，需要離線進行，相信隨著技術的進步，這些方面的技術也會提高。參考文獻：[1]. 工業(yè)機器人 徐元昌 編制 中國輕工業(yè)出版社 1999.08[2]. 液壓傳動與控制 賈銘新 主編 國防工業(yè)出版社 2003.01[3]. 液壓與氣壓傳動 左健民 主編 機械工業(yè)出版社 1999.10[4]. 機器人應用技術 孟繁華 編 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1989.06[5]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 1997[6]. 馮毅，田樹軍，李利. 基于計算智能的液壓集成塊優(yōu)化設計.中國機械工程，2003（17）[7]. 機器人和機械手 控制系統(tǒng) (蘇)E.N尤列維奇等著;劉興良等譯 新時代出版社 1985.04[8]. 機器人基礎知識 劉興良編著 新時代出版社 1986.08 [9]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 機電設備 1997[10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4)３二、本課題擬解決的問題目前液壓機械手被廣泛地應用于各種加工試驗等工作場所，由于現在的科技進步與發(fā)展，工業(yè)機械手逐步追求一種智能化，小型化，進一步體現在液壓系統(tǒng)控制的微縮?，F階段液壓集成塊技術被廣泛用應于液壓系統(tǒng)的控制，以減小液壓系統(tǒng)控制管路連接。 液壓機械手控制設計中液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內部按照系統(tǒng)控制原理要求實現元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統(tǒng)的結構更加緊湊，安裝和調試也更加方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統(tǒng)原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。本課題擬在利用現在專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具來促使人們更深入地開展工業(yè)機械手液壓集成系統(tǒng)的開發(fā)與研究。液壓集成系統(tǒng)的 CAD 的研究與開發(fā)已為液壓控制工程設計提供了有力的支持。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成控制技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。三、解決方案及預期效果在整個的液壓控制系統(tǒng)中液壓集成塊為一個重要的中間控制元件，利用它可以減少很多復雜管路以及控制元件的連接，實現控制系統(tǒng)的集成化。鑒于現在液壓工業(yè)機械手國內外趨勢的發(fā)展，主要解決機械手液壓控制系統(tǒng)的設計與研究，并利用液壓集成塊 CAD 應用軟件獲得最優(yōu)的布局布孔方案。實現了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。設計合理的液壓原理圖以及選用標準的液壓元件，明確各元件之間的連通關系，實現液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數據：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數據，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等利用 CAD 的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內部孔道布局的集成方案，在 CAD 圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在 CAD 的三維瀏覽工具的支持下，可以實現對集成塊內部結構圖和裝配圖４的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。就設計全過程來說，工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊 CAD 研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分。５四、課題進度安排3 月 19 日～4 月 1 日．畢業(yè)實習階段。畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫 實習報 告。4 月 2 日～4 月 15 日．開題階段。提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。4 月 16 日～5 月 23 日． 設計初稿階段。完成總體設計圖、部件圖、零件圖。5 月 24 日～6 月 7 日． 中期工作階段。完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期 檢查。6 月 8 日～6 月 10 日．畢業(yè)設計預答辯。6 月 11 日～6 月 18 日．畢業(yè)設計整改。圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復 查。6 月 19 日～6 月 21 日．畢業(yè)設計材料評閱。6 月 22 日～6 月 24 日．畢業(yè)答辯。6 月 25 日～6 月 28 日．材料整理裝袋。五、指導教師意見年　 月　　日六、專業(yè)系意見年　 月　　日七、學院意見年　 月　　日６