开题报告：平面关节型机器人结构设计.docx

PAGE7

PAGE

开题报告

姓名:

学号:

学院:

专业:

指导教师:

填表日期:

设计题目

平面关节型机器人结构设计

设计类型

基础理论

选

题

来

源

指导教师科研项目

国家项目

应用研究

√

部省(市)项目

开发研究

学校项目

生产单位

自拟

√

1.课题背景：

1.1工业机器人概述

由国际标准化组织（ISO）的定义：“工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。随着近年来新技术的迅速发展，工业机器人已广泛用于工业生产中，如从事喷漆、焊接、装配、搬运等工作。工业机器人技术是一种以机械技术为载体，并结合计算机科学、电子学、控制技术等多个学科的综合性高新技术。

1.2工业机器人的分类

按照几何结构，工业机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型、平面关节型五种。

直角坐标型

直角坐标型机器人由三个线性关节组成，机器人在X、Y、Z轴上的运动相互独立。该机器人控制简单、精度高，但操作范围小、占地面积大、运动速度低、密封性差。

圆柱坐标型

圆柱坐标型的部件位置由一个旋转关节与两个移动关节确定。该机器人工作范围较大，且计算简单，手臂可伸入腔式工件内部，但手臂能到达空间有限，不能到达近立柱或近地面的空间。

球坐标型

球坐标机器人采用球坐标系，使用两个旋转关节与一个滑动关节来确定部件位置。该机器人工作范围大，但坐标复杂，难以控制。

关节坐标型

该机器人的关节皆为旋转式，类似于动物手臂，工作范围较为复杂。

平面关节型

平面关节型机器人的代表为SCARA机器人，采用两个旋转关节使机器人在水平面做预定的运动，再采用一个滑动关节使机器人的执行部件做垂直运动。这种机器人在X-Y平面具有较大柔性，沿Z轴具有较强刚性。

平面关节型机器人常用于装配和码垛作业，也用于搬运、喷涂、焊接、拧螺丝等作业。

2.发展现状及发展趋势

2.1国内外发展现状

目前对机器人技术的发展最具影响力的国家为美国和日本。

美国是最早研制工业机器人的国家，1958年，“工业机器人之父”创建了世界上第一个机器人公司——Unimation公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。美国的AMF公司于同时也开始了工业机器人Versatran的研制，Versatran主要用于机器之间的物料运输。21世纪初，微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio机器人，使机器人向模块化、统一化的趋势发展。

日本机器人的发展，经过了20世纪60年代的摇篮期、70年代的实用化期、80年代的普及、提高期3个基本阶段。经过数十年的发展，日本的工业机器人数量及制造技术都处于世界领先地位。

我国的机器人技术起步较晚，开始于20世纪80年代。我国在“七五”计划将机器人列入了国家重点科研规划内容。目前，我国已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元件和器件，并开发出喷漆、焊接、装配、搬运等机器人。此外，我国在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域，逐步缩小了与世界先进水平的差距。

自第一台工业机器人问世至今，机器人的应用领域从汽车工业逐渐向各个行业渗透，机器人的功能与类型也逐渐被丰富。目前，机器人已深入到人类生活的多个方面，机器人与人类科技的进步和文明发展已形成了紧密联系。

2.2发展趋势

随着工业机器人的普及以及科学技术的发展，工业机器人技术总体向着智能化、模块化、系统化等方向发展。

从工业机器人操作机结构来看，未来将探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比；从控制技术方面，将重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面将更加友好；未来还将使用多传感系统来进一步提高机器人的智能度和适应性；此外，仿人和仿生物机器人也将取得进一步发展。

3.设计内容:

3.1设计任务

（1）设计要求：

设计一种用于某装配线的工业机器人，将工件从一条输送带搬运到另一条与之平行的输送带，并将工件装配到与之配套的底座，工件外形尺寸为80mm×60mm×60mm，重量为1kg，表面材料为合金钢。两输送带之间距离为1