碼垛機器人設計【7張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
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論文(設計)題目
碼垛機器人設計
一、本課題目的、意義及相關研究動態(tài):
1、課題目的:
機械設計制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機械設計、制造行業(yè)的人才而開設的專業(yè)。而碼垛機器人課程設計不僅培養(yǎng)設計者對機械的認識、運用能力而且也增進了對機械工業(yè)發(fā)展的了解和認知。
碼垛機器人的設計涉及:機械設計原理、電氣傳動及單片機、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。設計目的:
(1)養(yǎng)學生的機械設計能力;
(2)擴展學生的知識結構;
(3)幫助學生培養(yǎng)綜合運用能力;
(4)是課堂教學的有益補充。
2、課題意義:
在機械工業(yè)中,應用碼垛機器人的意義可以概括如下:
(1)以提高生產過程中的自動化程度
應用碼垛機器人有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度,從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。
(2)以改善勞動條件,避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中,用人手直接操作是有危險或根本不可能的,而應用碼垛機器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè),使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復,特別是較笨重的操作中,以碼垛機器人代替人進行工作,可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
(3)可以減輕人力,并便于有節(jié)奏的生產 應用碼垛機器人代替人進行工作,這是直接減少人力的一個側面,同時由于應用碼垛機器人可以連續(xù)的工作,這是減少人力的另一個側面。因此,在自動化機床的綜合加工自動線上,目前幾乎都沒有碼垛機器人,以減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍,便于有節(jié)奏的進行工作生產。
綜上所述,有效的應用碼垛機器人,是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。
3、國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
(1)國內的研究現(xiàn)狀
碼垛機器人最早應用在汽車制造工業(yè),常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。碼垛機器人延伸和擴大了人的 手足和大腦功能,它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作:代替人完成繁重、單調重復勞動,提高勞動生產率,保證產品質量。目前主要應用與制造業(yè)中,特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)。碼垛機器人與數(shù)控加工中心,自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng),實現(xiàn)生產自動化。隨著生產的發(fā)展,功能和性能的不斷改善和提高,碼垛機器人的應用領域日益擴大。
我國的碼垛機器人發(fā)展主要是逐步擴大其應用范圍。在應用專業(yè)碼垛機器人的同時,相應的發(fā)展通用碼垛機器人,研制出示教式碼垛機器人、計算機控制碼垛機器人和組合式碼垛機器人等??梢詫⒋a垛機器人各運動構件,如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構,設計成典型的通用機構,以便根據(jù)不同的作業(yè)要求,選用不用的典型機構,組裝成各種用途的碼垛機器人,即便于設計制造,又便于跟換工件,擴大了應用范圍。目前國內碼垛機器人主要用于機床加工、鍛造。所以,在國內主要是逐步擴大應用范圍,重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的碼垛機器人,以減輕勞動強度,改善作業(yè)條件,在應用專業(yè)碼垛機器人的同時,相應的發(fā)展通用碼垛機器人,有條件的要研制示教式碼垛機器人、計算機控制碼垛機器人和組合碼垛機器人等。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮碼垛機器人的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的碼垛機器人,并考慮與計算機連用,逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。
(2)國外研究現(xiàn)狀
國外碼垛機器人在機械制造行業(yè)中應用較多,發(fā)展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料,以及點焊、噴漆等作業(yè),它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外碼垛機器人的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的碼垛機器人。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。如 發(fā)生少許偏差時候,即能更正并自行檢測,重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經取得一定的成績。
(3)發(fā)展趨勢
目前世界高端碼垛機器人均具有高精化,高速化,多軸化,輕量化等的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求,運行速度可以達到3M/S,良新產品可以達到6軸,負載2KG的產品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將碼垛機器人、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結合,從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時,隨著碼垛機器人的小型化和微型化,其應用領域將會突破傳統(tǒng)的機械領域,從而向著電子信息、生物技術、生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。
二、課題的主要內容和創(chuàng)新之處:
1、 本課題主要研究內容安排如下:
(1)查閱資料,撰寫開題報告,掌握機械產品設計的基本步驟。
(2)結合題目進行市場調研,深入工廠進行畢業(yè)實習,在實習過程中,了解現(xiàn)場工程問題,積累相關資料,做好調研筆記,完成實驗報告。
(3)了解碼垛機器人工作原理與性能及各部件零件的設計方法,進行設計方案比較后優(yōu)選。
2、創(chuàng)新之處
由傳統(tǒng)的機械式改為機電綜合式,從而實現(xiàn)結構簡單、占地面積少、適用性強、能耗低、操作非常簡單的碼垛機器人。
三、研究方法、設計方案或論文撰寫提綱:
1、研究方法:
根據(jù)設計要求首先設計碼垛機器人的總體結構方案,根據(jù)所選機器人參數(shù)確定結構及尺寸,再重點對氣動手爪部分進行詳細設計,包括氣缸的設計、氣動系統(tǒng)原理圖的繪制等。
第一階段:準備階段:了解工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,查閱課題相關的國內外文獻,擬訂設計思路。?
第二階段:設計階段:確定碼垛機器人總體結構方案,根據(jù)選定的工業(yè)機器人參數(shù)確定結構及尺寸,再重點對氣動手爪部分進行詳細設計。
第三階段:制圖階段:利用CAD制圖分別做出裝配圖和零件圖。
第四階段:總結階段:撰寫設計說明書,檢查圖紙,準備答辯。
2、設計方案
本次設計的碼垛機器人由手爪、手臂、手腕和基座組成,總體結構方案如下圖:
3、論文撰寫提綱
第1章 緒論
第2章 結構的設計
2.1手部機構
2.2 手腕結構設計
2.3手臂伸縮、升降的尺寸設計與校核
第3章 控制系統(tǒng)設計
總 結
參考文獻
致謝
四、完成期限和預期進度:
1、畢業(yè)設計課題調研階段;第1—2周,收集畢業(yè)設計(論文)資料。
2、畢業(yè)設計開題報告階段;第3—4周,翻譯英文原文,撰寫開題報告。
3、畢業(yè)設計中期檢查階段;2016年4月12日。
4、畢業(yè)設計主要工作階段;第5—12周,學習軟件基本知識與課題有關專題部分二周,五周用于擬定設計方案,進行圖紙設計,撰寫設計說明書,一周總結。
5、畢業(yè)設計預答辯階段;第13周,指導教師審定畢業(yè)設計資料。
6、答辯時間:2015年6月23日
五、主要參考資料:
[1] 李超,氣動通用上下料碼垛機器人的研究與開發(fā).陜西科技大學,2003
[2] 陸祥生 ,楊繡蓮.碼垛機器人.中國鐵道出版社,1985.1
[3] 張建民.工業(yè)機械人.北京:北京理工大學出版社,1992
[4] 史國生.PLC在碼垛機器人步進控制中的應用.中國工控信息網,2005.1
[5] 李允文.碼垛機器人設計.機械工業(yè)出版社,1996.4
[6] 蔡自興.機械人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機械人技術,2001,4
[7] 周洪.氣動技術的新發(fā)展.液壓氣動與密封,1999,4
[8] 金茂青,曲忠萍,張桂華.國外工業(yè)機械人發(fā)展的態(tài)勢分析.機械人技術與應用,2001,2
[9] 王雄耀.近代氣動機械人(碼垛機器人)的發(fā)展及應用.液壓氣動與密封,1999,5
[10] 李明.單臂回轉碼垛機器人設計.制造技術與機床,2004.
[11] 張軍, 封志輝.多工步搬運碼垛機器人的設計.機械設計,2004.4:21
[12] Cole Thompson Associates.“Directory of Intelligent Buildings”1999.
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