立式精锻机自动上料机械手手部结构设计与仿真开题报告.docVIP

毕业设计(论文)开题报告 题目： 1.毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。 机械手首先是从美国开始研制的，1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手，它的结构是；机体上安装一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。随着计算机和自动控制技术的迅速发展,农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用可以提高劳动生产率和产品质量,改善劳动条件,解决劳动力不足等问题。 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施技术指标（1）抓重kg；（2）手指加持范围φ30-φ120mm。 由于在加工过程中温度变化较小,适宜于生产加工温度范围窄的高合金钢、钛合金或难变形合金。圆轴、圆锥形轴、圆管等零件 图1 圆柱形工件 图2 圆管工件 图3 圆锥工件 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。执行机构是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。驱动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓取物件的位置和姿势。运动机构一般由液压、气动、电气装置驱动。驱动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂[7]。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 图4 黑箱结构 通过对机械手动作分析及运动分析，确定其周期运动可以表现为（按动作表现）：夹紧 上升 回转 延伸 放松 收回 反转 下降。流程图见图2。 通过对各动作功能原理的具体分析从而进行方案的设计[10]。 图5 机械手运动流程图 从系统功能分解出发，将系统功能元与功能元的解分别列为纵坐标和横坐标，做成如表1的形态学矩阵。 表1 立式精锻机上料机械手的低层形态学矩阵 分功能 手抓结构式手抓结构式 被加持对象已经明确丝杠螺母机构结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低本设计的对象是抓取的机械手。结构方式运动学分析的是机械构件之间的运动轨迹及受外力所产生外力的变化一般分析速度力力矩等宏观力运动学是考虑结构在正常工况下有没有干涉运动，和质量，外力没有关系，注意：外力不会影响系统的自由度。运动学仿真包括位置，速度，加速度仿真 机械手的运动仿真实现：COSMOSMotion 插件是一个集成在 Solidworks中的运动分析和仿真模块，其操作简单，容易掌握，给工程师们设计分析带来了巨大的便利。COSMOSMotion 可以对复杂机械系统进行完整的运动学仿真和动态静力学分析。若将其仿真得到的大量机械系统运动及动力学参数 (诸如每个零部件的约束力曲线、加速度曲线、系统平衡力矩曲线等)，运用Excel 电子表格进行处理就可以建立起机械系统的动力学模型，求解出机械系统在稳定运转阶段的真实运动规律。用 Solidworks 对零件进行三维造型、装配，然后转到 COSMOSMotion，装配约束将自动转化为仿真模型的约束，添加必要的驱动力、工作阻力，建立仿真模型就可以模拟机械运行状况，对机械进行动力与运动分析[16]。 ⒊本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 参考文献～～～～～薰薰冰儿～～滋小味dP6Y～ 自动机械手 工 件 驱动能 信 息 工件位置改变 夹持 夹紧工件 大臂回转 手腕回转 大臂上升 手臂延伸 放松工件 手臂收缩 手腕反转 手臂反转 大臂下降