【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 　　日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類(lèi)工業(yè)機(jī)器人，并達(dá)到了其工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史的鼎盛時(shí)期。而今已在第發(fā)展三、四類(lèi)工業(yè)機(jī)器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機(jī)器人發(fā)展重點(diǎn)有：低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺(jué)和觸覺(jué)等傳感器技術(shù)等。 　　根據(jù)日本政府2007年指定的一份計(jì)劃，擁有百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人。按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)，百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人相當(dāng)于千萬(wàn)勞動(dòng)力，是目前日本全部勞動(dòng)人口的15%。 　　我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其發(fā)展過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期；80年代的開(kāi)發(fā)期；90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。 　　一個(gè)國(guó)家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個(gè)要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機(jī)器人王國(guó)”之稱(chēng)的日本相比，我國(guó)有著截然不同的基本國(guó)情，那就是人口多，勞動(dòng)力過(guò)剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的根本動(dòng)力就在于要解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。所以，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，提高社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國(guó)正在努力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開(kāi)市場(chǎng)。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國(guó)政府的鼓勵(lì)政策，我國(guó)在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對(duì)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的大力支持。進(jìn)入21世紀(jì)機(jī)器人的發(fā)展更加迅速，機(jī)器人涉及的領(lǐng)域更是空前龐大。不像早期，機(jī)器人只能用于高端領(lǐng)域，現(xiàn)在機(jī)器人不僅用于工業(yè)生產(chǎn)，更走進(jìn)了人們的居家生活。例如家用吸塵機(jī)器人、園林修剪機(jī)器人、廚師機(jī)器人等等。十年前，誰(shuí)都不會(huì)想到電腦會(huì)這么快走進(jìn)人們的生活?，F(xiàn)在機(jī)器人正好比十年前的電腦，在我們?nèi)粘Ｉ钪谐洚?dāng)著神秘角色。但是在不久的將來(lái)，機(jī)器人肯定會(huì)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。而無(wú)人值守餐廳正好比一個(gè)大的機(jī)器人。顧客通過(guò)自動(dòng)門(mén)進(jìn)入餐廳，在前臺(tái)預(yù)交一定費(fèi)用領(lǐng)取智能餐卡，然后通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)菜機(jī)點(diǎn)菜，點(diǎn)菜完成后系統(tǒng)會(huì)提示顧客的餐桌號(hào)和等待時(shí)間，稍后送菜機(jī)器人會(huì)攜帶餐點(diǎn)停至該顧客餐桌前，將餐盤(pán)推至餐桌上，之后機(jī)器人返回廚房，繼續(xù)后續(xù)工作。就餐結(jié)束后，顧客只需在前臺(tái)自助刷卡結(jié)賬即可，結(jié)賬后餐桌會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使得餐余和餐具一并落入回收管道，同時(shí)回收系統(tǒng)啟動(dòng)，將餐具送至清洗消毒柜清洗、消毒后返回廚房，并將餐余送至沼氣系統(tǒng)生產(chǎn)沼氣。這一切都是自動(dòng)化。有人質(zhì)疑，對(duì)于餐廳不需要這么麻煩，雇幾個(gè)員工一切都解決了?，F(xiàn)在在中國(guó)，人力資源比較豐富，勞動(dòng)力廉價(jià)。但是在發(fā)達(dá)國(guó)家，工人的工資越來(lái)越高。所以，在不久的將來(lái)，使用機(jī)器人將節(jié)約很大的成本。也許過(guò)不了十年，無(wú)人值守的智能餐廳將成為服務(wù)行業(yè)的主流。課題的來(lái)源：競(jìng)賽項(xiàng)目。選題的目的和意義：隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，機(jī)器人已經(jīng)走進(jìn)了人們的生產(chǎn)和生活。家用吸塵機(jī)器人已經(jīng)誕生，工業(yè)機(jī)器人更是比比皆是。但餐飲行業(yè)的機(jī)器人服務(wù)卻很少。為了打造一款具有世紀(jì)特色的新型快餐餐廳，讓人們的生活變得更加舒適快捷，對(duì)智能餐廳進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。進(jìn)入21世紀(jì)，人力資源越來(lái)越緊缺。這在很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)證實(shí)。而我們打造的無(wú)人值守餐廳實(shí)現(xiàn)了餐廳服務(wù)和顧客就餐的自動(dòng)化，提高了效率。還具有訂餐、打包等功能，增加了服務(wù)的靈活與多樣性，作品體現(xiàn)了當(dāng)今社會(huì)低碳環(huán)保的時(shí)尚和潮流。智能餐廳是一個(gè)完整的系統(tǒng)，需要團(tuán)隊(duì)合作共同完成。我負(fù)責(zé)智能餐廳自動(dòng)送菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用自動(dòng)送菜系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1）節(jié)約了人力資源2）送菜方便快捷3）提高了工作效率、現(xiàn)有條件設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一自動(dòng)傳菜系統(tǒng)。要求（1）外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）控制在450*450*450mm以?xún)?nèi)，送菜運(yùn)行速度≥2m/s，載荷：15kg；推菜速度≥，載荷：5kg。（2）送菜機(jī)構(gòu)電機(jī)為電容啟動(dòng)單相齒輪減速電機(jī)，雙向傳動(dòng)，帶剎車(chē)，帶電子調(diào)速；推菜機(jī)構(gòu)電機(jī)為電容啟動(dòng)單相齒輪減速電機(jī)，雙向傳動(dòng)，帶剎車(chē)，帶電子調(diào)速。（3）工作環(huán)境良好，每天工作時(shí)間20小時(shí)，每半年檢修一次，設(shè)計(jì)壽命5年。現(xiàn)有條件：設(shè)計(jì)參數(shù)要求，計(jì)算機(jī)，繪圖機(jī)，繪圖軟件，設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二章 總體方案 傳菜智能餐車(chē)總體機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)反復(fù)研究討論，決定用智能車(chē)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳菜功能。智能小車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，方便快捷，便于維修。通過(guò)CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 便于看清設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)圖。 上面兩張圖片為智能餐車(chē)的裝配圖，通過(guò)圖片大體了解餐車(chē)的結(jié)構(gòu)。 傳菜智能餐車(chē)總體尺寸選擇傳菜系統(tǒng)做成智能車(chē)，首先要考慮智能餐車(chē)的大小。智能餐車(chē)的工作區(qū)域是確定的，需要安放在回收裝置的上方?；厥昭b置也具有一定的高度，餐桌的高度為790mm，為了將餐飲安全平穩(wěn)的放在桌子上，餐車(chē)高度加回收裝置地面高度不應(yīng)超過(guò)790mm。同時(shí)餐車(chē)也要有自己的尺寸要求，如餐具擬為最寬300mm，餐車(chē)的尺寸必須大于餐具的尺寸。綜上考慮，智能餐車(chē)的的高度定為420mm、寬度為420mm。智能餐車(chē)在固定軌道上行走，對(duì)長(zhǎng)度要求不嚴(yán)格。但為了美觀，決定將餐車(chē)的長(zhǎng)度也定為420mm。第三章 主要部件的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選擇 智能餐車(chē)需要用到三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)用于帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，一臺(tái)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)凸輪使升降板上下運(yùn)動(dòng)，最后一臺(tái)也是通過(guò)帶傳動(dòng)使頂板整體運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)都選擇R系列斜齒輪硬齒面減速電機(jī)。電動(dòng)機(jī)的選擇，要根據(jù)靜功率，適用的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度等來(lái)選擇。 傳菜機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)要求很低，它的載荷極小，相對(duì)于一般選用的電機(jī)基本可以忽略不計(jì)。但是餐車(chē)運(yùn)動(dòng)速度有要求，為2m/s。根據(jù)行走輪速度來(lái)選電機(jī)，最后再進(jìn)行校驗(yàn)。它的傳送比約為1:1，行走輪直徑d=150mm，所以行走輪輪的轉(zhuǎn)速n=2000/1504r/s。根據(jù)傳送比，可得電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速n=4r/s，即240r/min。所以我選擇了R系列斜齒輪硬齒面同軸式減速電機(jī)，型號(hào)為RF 32R17，輸出轉(zhuǎn)數(shù)240r/min。 考慮到智能餐車(chē)的工作環(huán)境是餐廳。餐車(chē)本身必須干凈整潔并且不能有異味。決定用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶輪進(jìn)行傳動(dòng)，：同步帶輪傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和相應(yīng)的帶輪所組成。運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種嚙合傳動(dòng)，因而具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和平帶傳動(dòng)的各種優(yōu)點(diǎn) 。 同步帶按材質(zhì)可分為氯丁橡膠加纖維繩同步帶，聚氨酯加鋼絲同步帶，按齒的形目前主要分為梯形齒和圓弧齒兩大類(lèi)，按帶齒的排布面又可分為單面齒同步帶和雙面齒同步帶。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，可精密傳動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸震，噪音小，傳動(dòng)速比范圍大，一般可達(dá)1∶10，允許線(xiàn)速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98℅―99℅。傳遞功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。結(jié)構(gòu)緊湊還適用多軸傳動(dòng)，張緊力小，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因而可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)合下正常工作。考慮到同步帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，效率高，不需要潤(rùn)滑，無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，將其用于智能餐車(chē)的送菜機(jī)構(gòu)。選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類(lèi)型。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。而此處的軸承需要同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸