搬運(yùn)機(jī)器人——畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-04-04 00:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1970 年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。 19701972年，工業(yè)機(jī)器人處于技術(shù)發(fā)展階段。 1970 年 4 月美國(guó)在伊利斯工學(xué)院研究所召開了第一屆全國(guó)工業(yè)機(jī)器人會(huì)議。據(jù)當(dāng)時(shí)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)大約200 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，工作時(shí)間共達(dá) 60 萬小時(shí)以上，與此同時(shí)，出現(xiàn)了所謂了高級(jí)機(jī)器人，例如：森德斯蘭德公司（ Sundstrand）發(fā)明了用小型計(jì)算機(jī)控制 50 臺(tái)機(jī)器人的系統(tǒng)。又如，萬能自動(dòng)公司制成了由 25 臺(tái)機(jī)器人組成的汽車車輪生產(chǎn)自動(dòng)線。麻省理工學(xué)院研制了具有“手眼”系統(tǒng)的高識(shí)別能力微型機(jī)器人 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 我國(guó)機(jī)器人研究現(xiàn)狀 機(jī)器人是一種能夠進(jìn)行編程，并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某種操作或移動(dòng) 作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置。 機(jī)器人技術(shù)綜合了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制及 人工智能等多種科學(xué)的最新研究成果，是機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表，是當(dāng)代科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域。機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用正受到越來越多的國(guó)家的重視。近十幾年來，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展非常迅速，各種用途的機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域廣泛獲得應(yīng)用。 我國(guó)是從 20 世紀(jì) 80 年代開始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。1986年，我國(guó)開展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃。 1987 年，我國(guó)的“ 863”計(jì)劃將機(jī)器人方面的研究列入其中。目前，我國(guó)從事機(jī)器人的應(yīng)用開發(fā)的主要是高校和有關(guān)科研院所。最初我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)方面的主要目的是跟蹤國(guó)際先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)，隨后，我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用方面取得了很大成就。主要研究成果有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩足步行機(jī)器人，北京自動(dòng)化研究所 1993 年研制的噴涂機(jī)器人， 1995 年完成的高壓水切割機(jī)器人，國(guó)家開放實(shí)驗(yàn)和研究單位沈陽自動(dòng)化研究所研制的有纜深潛 300m 機(jī)器人，無纜深潛機(jī)器人，遙控移動(dòng)作業(yè)機(jī)器人， 2021 年國(guó)防科技大學(xué)研制的兩足類人機(jī)器人，北京 航空航天大學(xué)研制的三指靈巧手，華理工大學(xué)研制的點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人，以及各種機(jī)器人裝配系統(tǒng)等。 我國(guó)目前擁有機(jī)器人 4000 臺(tái)左右，主要在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用，而全 世界應(yīng)用機(jī)器人數(shù)量為 83 萬臺(tái)，其中主要集中在美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。在機(jī)器人研究方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距。 機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。 就目前來看，總的來說現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以 下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： a)提高運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個(gè)機(jī)械模塊、控制模塊、檢測(cè)模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器人； b)開發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類型的場(chǎng)合，如開發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)用以保證精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開發(fā)各類行走機(jī)器人，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合； c)研制各類傳感器及檢測(cè)元器件，如，觸覺、視覺、聽覺、味覺、和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲得工作對(duì)象周圍的外界環(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)。并采用專家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解、動(dòng)作規(guī)劃，同時(shí)， 越來越多的系統(tǒng)采用微機(jī)進(jìn)行控制。 研究課題的提出 本研究課題是根據(jù)省教育廳《物流機(jī)器人操作研究與開發(fā)》課題的 需要而提出的。工業(yè)機(jī)器人在 FMS 中的一種典型應(yīng)用如圖 11 所示。 圖 11 工業(yè)機(jī)器人的一種典型應(yīng)用 工業(yè)機(jī)器人固定在機(jī)床或加工中心旁邊，由它們完成對(duì)加工工件的 上、下料和裝夾作業(yè) ，通過輸送線運(yùn)送工件，實(shí)現(xiàn)物流的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)所要加工的產(chǎn)品放生變化、工件工藝流程改變時(shí)，就要調(diào)整柔性制造系統(tǒng)的布局。現(xiàn)在設(shè)想，將工業(yè)機(jī)器人固定在自動(dòng)引導(dǎo)車（ AGV）上，改變自動(dòng)引導(dǎo)車的軌跡，就可以適應(yīng)工件和工件工藝流程的變化，大大提高加工系統(tǒng)的柔性。 設(shè) 想 的 機(jī) 器 人 工 作 方 式 如 圖 12 所示 圖 12 可移動(dòng)式機(jī)器人的應(yīng)用 此外，對(duì)于這類小型的機(jī)器人，在原理不變的情況下，改變其結(jié)構(gòu)， 增強(qiáng)人機(jī)功能，將它固定在小型的移動(dòng)裝置或直接與移動(dòng)裝置結(jié)合成一體，就可以應(yīng)用到日常生活中，如生活中物體的搬運(yùn)、人員的看護(hù)等。 因此，設(shè)計(jì)開發(fā)這樣一種可移動(dòng)式、多自由度的小型機(jī)器人是有實(shí) 際意義的。 本文主要研究?jī)?nèi)容 本文研究了國(guó)內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機(jī)械手的工作原理，熟悉了搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，確定了搬運(yùn)機(jī)械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的力學(xué)模型分析，完成了機(jī)械手機(jī)械方面的設(shè)計(jì)（包括傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動(dòng)部分）和簡(jiǎn)單的三維實(shí)體造型工作。 本章小結(jié) 本章主要內(nèi)容是搬運(yùn)機(jī)器人的現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)等方面，并通過對(duì)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中使用搬運(yùn)機(jī)器人的主要工作種類的列舉，提出了未來搬運(yùn) 機(jī)器人的幾種先進(jìn)的發(fā)展模式和本文的主要研究?jī)?nèi)容。 第 2章 機(jī)器人方案的創(chuàng)成和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，有很多不同之處。首 先，從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來看，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是由一系列連桿通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（或移動(dòng)關(guān)節(jié)）連接起來的開式運(yùn)動(dòng)鏈。開鏈結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析和靜力分析復(fù)雜，兩相鄰桿件坐標(biāo)系之間的位姿關(guān)系、末端執(zhí)行器的位姿與各關(guān)節(jié)變量之間的關(guān)系、末端執(zhí)行器的受力和各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩（或力）之間的關(guān)系等，都不是一般機(jī)構(gòu)分析方法能解決得了的，需要建
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