SMART機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目
SMART機(jī)器人
系 部
機(jī)電系
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動化
學(xué)生姓名
學(xué)號
指導(dǎo)教師
職稱
畢設(shè)地點(diǎn)
2009年03 月15 日
1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫1500~2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。
20世紀(jì)50年代末,美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上,采用伺服機(jī)構(gòu)和自動控制等技術(shù),研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機(jī)器人;60年代初,美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人,并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用;1969年,美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后,各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。
由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性,能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn),70年代起,常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起,成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。 工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個運(yùn)動自由度,其中腕部通常有1~3個運(yùn)動自由度;驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。
工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動;圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作;球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。
工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能,又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位,適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè);連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動,適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。
工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體,輸入已編好的程序。
示教輸入型的示教方法有兩種:一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒),將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng),使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍;另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu),按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。在示教過程的同時,工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機(jī)器人自動工作時,控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息,將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu),使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。
具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人,能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作;如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能,即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境,并自動完成更為復(fù)雜的工作。
SMART 6.50R型機(jī)器人是意大利COMAU公司制造的通用關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人,直流伺服驅(qū)動,可進(jìn)行在線編程和離線編程,控制方式為PTP和CP兩種,工作空間大,可廣泛用于點(diǎn)焊,弧焊,搬運(yùn),裝配,噴涂等作業(yè),目前已大量應(yīng)用于歐美等地。
SMART 6.50R型機(jī)器人由腕部,小臂,大臂和腰部四大部分組成,產(chǎn)用空間關(guān)節(jié)型布置方式。
SMART 6.50R型機(jī)器人腰關(guān)節(jié),大臂關(guān)節(jié)和小臂關(guān)節(jié)均由直流伺服電機(jī)通過齒形帶,齒輪,齒輪減速箱進(jìn)行驅(qū)動。
這種傳動方案的優(yōu)點(diǎn)是:
(1) 傳動剛度大,可傳遞很大的功率和扭矩。
(2) 便于維修,檢查和調(diào)整傳動間隙。
SMART 6.50R型機(jī)器人腕關(guān)節(jié)為3R機(jī)構(gòu),具有3個自由度。腕關(guān)節(jié)的三個驅(qū)動電機(jī)均集中布置在小臂后端,在其三個自由度的運(yùn)動傳動過程中,均產(chǎn)用了諧波減速器。
這種傳動方案的優(yōu)點(diǎn)是:
(1) 腕部尺寸較小,重量較輕。
(2) 便于姿態(tài)調(diào)整。
(3) 有利于小臂自身重力平衡。
(4) 有利于迅速制動,保證安全。
結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)
(1) 整機(jī)產(chǎn)用6R結(jié)構(gòu),通用性強(qiáng)。
(2) 6個關(guān)節(jié)根據(jù)不同要求產(chǎn)用不同的傳動方式,具有一定的特點(diǎn)。
(3) 腰部和大臂均產(chǎn)用U型框架結(jié)構(gòu),具有較大的剛度。
(4) 大臂產(chǎn)用較先進(jìn)的氣動平衡裝置。
(5) 在腕部機(jī)械接口處,配置有工具安全法蘭,以防過載。
參考文獻(xiàn):
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(2) 天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)》編寫組編, 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)[M], 天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社, 1980
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(7) 熊世和. 機(jī)電系統(tǒng)的計算機(jī)控制技術(shù)[M]. 成都: 成都電子科技出版社, 1993
2. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要研究或解決的問題和擬采用的方法:
畢業(yè)設(shè)計的任務(wù): 1) 弄懂小臂,大臂,腰部的傳動;2)熟悉工作原理;3)用途和優(yōu)缺點(diǎn);4)設(shè)計Smart機(jī)械人的機(jī)械本體部分,要求能夠進(jìn)行3自由度運(yùn)動(轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)、大、小臂俯仰),其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、簡單、緊湊,動作要靈活,能夠應(yīng)用于弧焊作業(yè)及搬運(yùn)與裝配作業(yè)。
擬產(chǎn)用的方法: 1)研究四大組成部分的工作原理和傳動特點(diǎn);2)用CAD軟件畫出裝配圖和原理圖。
指導(dǎo)教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測):
指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日
上級審查意見:
負(fù)責(zé)人簽字: 年 月 日
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