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湘 潭 大 學(xué) 機械工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 平衡臂機械手的設(shè)計之總體設(shè)計及基礎(chǔ) 姓 名 朱展港 學(xué)號 2005500803 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 六班 指導(dǎo)教師 楊湘軍 職稱 高級工程師 填寫時間 2009年6 月 8 日 2009年3月  說 明 1．根據(jù)湘潭大學(xué)《畢業(yè)設(shè)計(論文)工作管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見，系主任批準(zhǔn)后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字。 5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報告。 6. 填寫說明： (1) 課題性質(zhì)：可填寫A．工程設(shè)計；B．論文；C. 工程技術(shù)研究；E.其它。 (2) 課題來源：可填寫A．自然科學(xué)基金與部、省、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校級基金課題；D．自擬課題。 (3) 除自擬課題外，其它課題必須要填寫課題的名稱。 (4) 參考文獻(xiàn)不能少于10篇。 (5) 填寫內(nèi)容的字體大小為小四，表格所留空不夠可增頁。 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 朱展港 學(xué) 號 2005500803 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 楊湘軍 職 稱 高級工程師 所在系 機設(shè) 課題來源 D 課題性質(zhì) A 課題名稱 平衡臂機械手的設(shè)計之總體設(shè)計及基礎(chǔ) 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內(nèi)外基本研究情況 平衡臂結(jié)構(gòu)是工廠常用來作為中小零件的吊裝設(shè)備結(jié)構(gòu)之一，其原理在機構(gòu)學(xué)上屬于七桿二自由度機構(gòu)。它有一些較好的優(yōu)點。如果結(jié)合回轉(zhuǎn)和抓取重物的機械手爪，并實施合理的控制，便可以實現(xiàn)圓柱坐標(biāo)下的運動，作為抓取物體的機械手使用。 我的設(shè)計內(nèi)容主要是進(jìn)行機構(gòu)的總體布局設(shè)計。 平衡臂是一套平行四邊形機構(gòu)。當(dāng)控制端輸入兩個位置變化時，輸出端有固定的位置變化與之對應(yīng)，而且，輸入端的運動或位置分為水平和垂直兩個運動分別輸入，輸出端的運動或位置也相應(yīng)地做水平或垂直方向的運動。這就說明平衡臂能夠?qū)崿F(xiàn)垂直平面內(nèi)的運動，對輸入端實施垂直方向和水平方向的運動控制，就可以實現(xiàn)輸出端在垂直平面內(nèi)的運動和位置控制。如果在輸出端裝上可控的機械手，便可以實現(xiàn)垂直面內(nèi)的預(yù)定位置抓取重物。如果再配備回轉(zhuǎn)運動和機械手的自轉(zhuǎn)運動，可以實現(xiàn)空間有限范圍內(nèi)任何位置對重物的抓取。 據(jù)此原理，我要….針對此機械手，而且還要對機械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。在外型上，我們要解決的問題主要是我們設(shè)計出來的實體要和實物相同或相近。在大的方面，一個機械手可以分為大臂、小臂和手爪手腕等部分。而手腕部分是我們所重點要求的，對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴(yán)格的要求，，而且沒有手腕，取而代之的是一個吊鉤，為了將其改造成為可自動抓取的機械手，每個零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。整體要整齊美觀。機構(gòu)實用且經(jīng)濟(jì)。 機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。她的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。她的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 到目前為止，日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快，應(yīng)用最多的國家。 但是，目前的機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改進(jìn)的方向主要是減低成本和提高精度。 第二代機械手設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺，觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。 第三代機械手（機器人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要的一環(huán)。 二、研究內(nèi)容、預(yù)計達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和主要措施 這次研究的內(nèi)容是機械，機構(gòu)，機械手，夾具，弱電控制，PLC，液壓驅(qū)動或者執(zhí)行電機的控制，地基基礎(chǔ)等的設(shè)計。將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、俯仰等機構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。更為主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 機械手要像人的手一樣完成各種動作是比較困難的。因為人的手指、手長、手腕、手臂由十九個關(guān)節(jié)所組成，并具有27個自由度，而生產(chǎn)實踐中機械手不需要這么多自由度。下面按機械手所具有的主運動和輔助運動來分析其自由度。手臂和立柱的運動成為主運動，因為它們能改變抓取工件在空間的位置。手腕和手指的運動成為輔助運動，因為手腕的運動只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運動不能改變工件的位置和方位。 在確定了被抓取工件所在的空間位置，及將工件搬運到規(guī)定的位置時所需要的運動。得知我們改造的機械手包括了大臂的回轉(zhuǎn)和升降兩個運動，而將要設(shè)計的手腕的自由度僅僅是為了配合手臂完成工件的預(yù)定裝卸方位要求加以增設(shè)的。 這次設(shè)計的機械手，其手臂的運動由兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)所成，即沿X軸的伸縮，沿Z軸的升降和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)型式的機械手成為圓柱坐標(biāo)式機械手。它與指教坐標(biāo)式相比較，占地面積大而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較為簡單，并能達(dá)到較高的定位精度，因此得到廣泛的應(yīng)用。 其主要技術(shù)指標(biāo)為： 最大活動半徑 2m 最大活動高度 2m 回轉(zhuǎn)活動范圍 0°～360° 最大抓取重量 40kg 抓取規(guī)格 棒料φ120mm，盤類φ300mm。 三、主要特色及工作進(jìn)度 我們這次設(shè)計主要是針對此機械手，而且還要對機械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。在外型上，我們要解決的問題主要是我們設(shè)計出來的實體要和實物相同或相近。在大的方面，一個機械手可以分為大臂、小臂和手爪手腕等部分。而手腕部分是我們所重點要求的，對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴(yán)格的要求，而且沒有手腕，取而代之的是一個吊鉤，為了將其改造成為可自動抓取的機械手，每個零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。整體要整齊美觀。機構(gòu)實用且經(jīng)濟(jì)。工作進(jìn)度2009.5.11～2009.5.15調(diào)研、草圖、方案，2009.5.15方案評審，2009.5.15～2009.5.20計算、總體布局、原理，2009.5.21～2009.5.30繪圖、設(shè)計（零部件），2009.5.30～2009.6.5整理說明書、英文翻譯，2009.6.5～2009.6.10準(zhǔn)備答辯（英語口語、自我介紹）。 四、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） [1] 主編羅迎社 《材料力學(xué)》 武漢理工大學(xué)出版社，2000 [2] 主編唐增寶 何永然 劉安俊 《機械設(shè)計課程設(shè)計》華中理工大學(xué)出版社，1998 [3] 主編成大先 《機械設(shè)計手冊——聯(lián)接與緊固》北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [4] 主編曹玉平 閻祥安 《液壓傳動與控制》天津大學(xué)出版社，2003 [5] 主編毛謙德 李振清 《袖珍機械設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社，2006 [6] 主編黃靖遠(yuǎn) 龔賤霞 賈延林 《機械設(shè)計學(xué)》 機械工業(yè)出版社，2000 [7] 主編陸祥生 楊秀蓮 《機械手理論及應(yīng)用》 中國鐵道出版社，1985 [8] 主編符 萎 《機構(gòu)設(shè)計學(xué)》 湖南大學(xué)出版社，2001 [9] 天津大學(xué)編寫組編 《工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)》天津科學(xué)技術(shù)出版社出版1980 [10] 上海煤礦機械研究所 《液壓傳動設(shè)計手冊》 上海人民出版社出版 1974 [11] 主編王文斌 《機械設(shè)計手冊 第二卷》 機械工業(yè)出版社出版 2005 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學(xué)院長簽名： 年 月 日