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課題來源
由于工業(yè)自動(dòng)化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對(duì)工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動(dòng)化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化機(jī)械以取代人的勞動(dòng)，滿足工業(yè)自動(dòng)化的需求。其中機(jī)械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強(qiáng)度、危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，可以說是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。但目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國(guó)機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具具有重要意義。
目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn),針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺(tái)裝卸機(jī)械手代替人工上下工件工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要與數(shù)控機(jī)床組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化和無人化。
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等）
科學(xué)意義：隨著機(jī)器人學(xué)科的發(fā)展，機(jī)器人在某些方面可以代替人的工作，特別是一些高強(qiáng)度的工作，甚至還具備了一定的學(xué)習(xí)功能。數(shù)控車床與機(jī)械手的結(jié)合是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)選擇，它是實(shí)現(xiàn)一個(gè)人操作多臺(tái)車床，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高的有效途徑。
國(guó)外應(yīng)用：美國(guó)制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工完畢直至彈體包裝都自動(dòng)進(jìn)行，不用人手去接觸，達(dá)到全自動(dòng)生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)械手還能用來代替人工進(jìn)行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和拋光不銹鋼子彎頭時(shí)，采用ASEA機(jī)械手，提高加工效率30%以上，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不傷害工人。又如：瑞典沃爾沃公司在機(jī)械手上裝了三個(gè)環(huán)形磨輪裝置，用來對(duì)傳動(dòng)箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時(shí)50%。
國(guó)內(nèi)運(yùn)用：國(guó)內(nèi)在金屬切削加工中，用機(jī)械手來完成刀具的自動(dòng)更換。如北京第二機(jī)床廠，北京第八機(jī)床廠，上海第二機(jī)床廠，上海第八機(jī)床廠，寧夏大河機(jī)床廠等單位研制的自動(dòng)換刀機(jī)床，均用機(jī)械手自動(dòng)更換刀具。在生產(chǎn)自動(dòng)線上，用機(jī)械手完成的傳遞和上下料，如：沈陽水泵廠深井泵體加工自動(dòng)線，無錫柴油機(jī)廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動(dòng)線都采用了機(jī)械手。大連工礦車輛廠的800Kg側(cè)架的加工，采用機(jī)械手抓取、傳遞和安放并與一些機(jī)床組合成側(cè)架切削加工自動(dòng)線，提高效率10倍。
應(yīng)用前景：國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)機(jī)械手基礎(chǔ)性能的實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問題。提高機(jī)械手運(yùn)動(dòng)速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的機(jī)械手，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和緩沖、定位技術(shù)。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，培訓(xùn)專門技術(shù)人才，普及機(jī)械手有關(guān)知識(shí)。盡快解決機(jī)械手的定型設(shè)計(jì)、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進(jìn)機(jī)械手設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化工作，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。目前工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢(shì)是：擴(kuò)大機(jī)械手在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)機(jī)械手的工作性能、發(fā)展組合式機(jī)械手、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機(jī)器人”。
研究?jī)?nèi)容
1、總體方案的確定。主要確定機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和控制部分。
2、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括手部模塊、腕部模塊、直臂模塊、橫臂模塊和支架模塊的設(shè)計(jì)。 并繪制整體裝配圖。
3、重要部件的設(shè)計(jì)，包括直臂導(dǎo)桿氣缸的設(shè)計(jì)，多工位動(dòng)態(tài)精度的實(shí)現(xiàn)，防傾覆裝置的設(shè)計(jì)等。并繪制導(dǎo)桿氣缸的裝配圖。
4、控制部分的初步設(shè)計(jì)
。
5、設(shè)計(jì)說明書一份。
6、所有非標(biāo)零件需畫出零件圖。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
（1）研究方法
通過互聯(lián)網(wǎng)圖書館等資糧來源，查閱有關(guān)工業(yè)機(jī)械手的學(xué)術(shù)論文、報(bào)告的資料文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)械手的新動(dòng)向和發(fā)展水平，更加深入的了解機(jī)械手的原理，擴(kuò)展思維。
（2）技術(shù)路線
用低成本、高速的氣缸來組成模塊化的氣動(dòng)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床工件自動(dòng)裝卸，克服伺服電機(jī)應(yīng)用中存在的高成本和低效率的局限。
（3）可行性分析
1、具備的條件具備的條件具備的條件具備的條件
（1）技術(shù)基礎(chǔ)：現(xiàn)在已有在鍛造流水線上，零件裝卸的專用機(jī)械手，可以用來借鑒和參考，提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
（2）設(shè)備基礎(chǔ)：通過到相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)，參觀，了解相關(guān)機(jī)械手設(shè)備的具體情況，這提供了一定的設(shè)備基礎(chǔ)。
2、待解決的問題待解決的問題待解決的問題待解決的問題
主要存在的問題：（1）機(jī)械手本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與機(jī)械手靈活性的矛盾；
（2）機(jī)械手裝卸加持零件準(zhǔn)確性的問題；
（3）機(jī)械手控制部分，使其操作靈活性的問題；
（4）機(jī)械手裝卸零件效率的問題；
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
研究計(jì)劃：
2012年11月12日——11月20日 確定選題、收集相關(guān)資料
2012年11月21日——12月25日 撰寫開題報(bào)告與設(shè)計(jì)方案
2012年12月30日——2013年2月15日 收集資料，開展研究，形成寫作提綱
2013年2月16日——3月30日 深入研究，形成論文初稿及CAD圖
2013年4月1日——6月15日 論文修改、定稿、打印、答辯
預(yù)期結(jié)果：
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能完成一種裝料與卸料機(jī)械手設(shè)計(jì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工裝料，卸料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。得到以下具體預(yù)期成果：
（1）機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便；
（2）采用單片機(jī)自動(dòng)控制機(jī)械手，提高自動(dòng)化水平；
（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份；
（4）用AUTOCAD繪制出各零部件裝配圖和零件。
特色或創(chuàng)新之處
使用氣體驅(qū)動(dòng)，避免了采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制其成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢、工作效率較低和采用液壓驅(qū)動(dòng)，其泄漏對(duì)數(shù)控要求的清潔環(huán)境造成一定的副面影響的問題，其成本底，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，清潔，再加上PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)電氣一體化控制。
已具備的條件和尚需解決的問題
① 實(shí)驗(yàn)方案思路已經(jīng)非常明確，已經(jīng)具備使用AUTOCAD畫圖的能力和圖像處理方面的知識(shí)。
② 使用AUTOCAD畫圖的能力尚需加強(qiáng)。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日