重型桶裝成品搬運堆垛系統(tǒng)機構設計開題報告.doc

畢業(yè)設計(論文)開題報告題目：重型桶裝成品搬運堆垛系統(tǒng)機構設計系別機電信息系專業(yè)機械設計制造及其自動化班級姓名學號導師2012年12月24日一畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）1.課題的背景針對某生產線的桶裝成品搬運堆垛，目前主要有仍能夠駕駛行車來完成，這種人工搬運堆垛作業(yè)，通常行車頻繁啟動使行車部件磨損加劇，易發(fā)生故障，且勞動強度大，工作效率低。隨著企業(yè)生產規(guī)模的擴大，這種人工搬運堆垛方式已不能滿足生產的要求，同時，重型桶裝成品主要出口到國外，因此對成品包裝物的外觀要求嚴格，桶面不能有碰傷、掉漆、變形等缺陷，對此本課題旨在研究并設計一種自動搬運堆垛機器人以實現(xiàn)該桶裝產品的堆垛捆扎。2.研究的意義傳統(tǒng)的工業(yè)機器人常用于搬運、噴漆、焊接和裝配工作。工業(yè)現(xiàn)場的很多重體力勞動必將由機器代替,這一方面可以減輕工人的勞動強度,另一方面可以大大提高勞動生產率。搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機器人。最早的搬運機器人出現(xiàn)在1960Versatran和Unimate兩種機器人首次用于搬運作業(yè)。搬運作業(yè)是指用一種設備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件10萬臺，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。部分發(fā)達國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。搬運機器人是近代自動控制領域出現(xiàn)的一項高新技術，涉及到了力學、機械學、電器液壓氣壓技術、自動控制技術、傳感器技術、單片機技術和計算機技術等學科領域已成為現(xiàn)代機械制造生產體系中的一項重要組成部分。它的優(yōu)點是可以通過編程完成各種預期的任務，在自身結構和性能上有了人和機器的各自優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應性。運機械人可以連續(xù)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產。工業(yè)的必然趨勢機械手是提高勞動生產率,改善勞動條件,減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的一個重要手段,國內外都很重視它的應用和發(fā)展。搬運機器人是典型的機電一體化數(shù)字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業(yè)的支撐技術和信息化社會的新興產業(yè)，將對未來生產和社會發(fā)展起越來越重要的作用。3.國內外的發(fā)展趨勢（1）國內現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。機器人的分類方法有多種,按其應用可分為：工業(yè)機器人、軍用機器人、農業(yè)機器人、服務機器人、水下機器人、空間機器人和娛樂機器人。搬運機械人的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性，如圖1、圖2的搬運機器人。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。圖1.搬運機器人圖2.六自由度機器人搬運機械手是在機械化，自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產過程中，搬運機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機械人的研制和生產已成為高技術鄰域內，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術，它更加促進了搬運機械手的發(fā)展，使得搬運機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。搬運機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，搬運機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用國內搬運機械手的發(fā)展趨勢主要可以概括為以下幾點：搬運機械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造搬運機械手整機；國外已有模塊化裝配搬運機械手產品問市。搬運機械手的控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。搬運機械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，搬運機械手還應用了視覺、力覺等傳感器，虛擬現(xiàn)實技術在搬運機械手中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機械手操作者產生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱搬運機械手。（2）國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)代國際工業(yè)中，生產過程的機械化，自動化已成為突出的主題。因此其各種生產流水線以及物流管理中更是多元化的使用著氣動機械手，如圖3所示。其中化工等連續(xù)性生產過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產是不連續(xù)的。因此，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，搬運機器人就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產生的。搬運機械手在鍛造工業(yè)中的應用能進一步發(fā)展鍛造設備的生產能力，改善熱、累等勞動條件。國外機械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中不僅在單機、專機上采用機械手上下料如圖4所示，減輕工人的勞動強度。并和機床共同組成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用搬運機械手在流水線進行生產更是目前研究的重點，國外已研究采用攝像機和力傳感裝置和微型計算機連在一起，能確定零件的方位達到準確搬運的目的。圖3.氣動搬運機械手圖4.自動上下料機械手國外搬運機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的搬運機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。視覺功能即在搬運機械手上安裝有電視照相機和光學測距儀（即距離傳感器）以及微型計算機。觸覺功能即是在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內的壓力敏感元件產生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件?？傊?，隨著傳感技術的發(fā)展機械手裝配作業(yè)的能力也將進一步提高。更重要的是將搬運機械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。二本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施1.主要內容和要求本課題設計的自動搬運機器人是為了滿足生產線上的要求，要將輥道輸送線上的桶裝成品不損壞油漆及開啟銷定位搬至包裝箱堆垛并打捆。該包裝箱是一正方形木框,桶的放置位置如圖5所示。桶的直徑為420mm,高為500mm。該機器人具有結構簡單、定位準確、高效、價廉等特點。圖5.桶的位置圖2.研究方法和步驟2.1總體的設計思路（1）根據(jù)系統(tǒng)的目標，明確所采用機器人的目的和任務；（2）分析機器人所在