机械多用途气动机器人结构设计带CAD图纸.zip

毕 业 设 计 任 务 书 2008 年 3 月 3 日 毕业设计题目 多用途气动机器人结构设计 指导教师 俞云强 职称 副教授 专业名称 机电一体化技术 班级 机电 50532 学生姓名 孙启亮 学号 5020053223 设计要求 内容包括 ：1、第一章为引言； 2、第二章为本选题总体设计方面的论述； 3、从第三章起为毕业设计总体设计框架和设计过 程的详细论述； 4、倒数第二章为毕业设计的结果和讨论； 5、最后一章为展望与总结。 序号 内容 时间安排 1 外文资料翻译 2008-2-20 至 2008- 3-3 2 搜集课题相关资料 2008-3-4 至 2008- 3-14 3 完成毕业设计说明书 2008-3-15 至 2008- 3-31 4 预审，修改 2008-4-1 至 2008- 4-11 完成毕业课题的 计划安排 5 答辩 2008-4-20 答辩提交资料 外文资料翻译，毕业设计说明书 计划答辩时间 2008-4-20 2008 年 3 月 3 日 毕业设计调研报告 1 调 研 报 告 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势: (1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而 单机价格不断下降，平均单机价格从 91 年的 10.3 万美元降至 97 年的 65 万美元。 (2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检 测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化 装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络 化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、 易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器 外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、 力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术 在产品化系统中已有成熟应用。 (5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥 控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 (6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机 器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机 器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统 成功应用的最著名实例。 (7)机器人化机械开始兴起。从 94 年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装 置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻 关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、 运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装 配、搬运等机器人;其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自动喷漆生 产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看， 我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于 国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在 应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约 200 台，约占全球已安装台数的万分之四。 毕业设计调研报告 2 以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一 客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成 本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产 品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智 能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的 是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器 人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触 觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传 感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化 机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础 上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后 期立于世界先进行列之中。 进入 21 世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现在大量的 缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化 水平势在必行，本设计的目的就是设计一个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线， 把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量 的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。。 现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点: (1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动 易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分 的运动平稳性及正确性。 (2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。 (3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 (4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需 要较高技术水平。鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动， 气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入 大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵存在介质变质 及补充的问题. （2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般不卜浇塞 仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那 毕业设计调研报告 3 样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 0.02s-0.3s即可建立起所需的压力 和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机 器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境 中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动 及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加 工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在 气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外 气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工 业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由 于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，