碼垛機(jī)器人三維設(shè)計(jì)（含SW三維圖+CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)）

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工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手部分動(dòng)作，按照預(yù)先設(shè)定的程序，軌跡或其他要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)械裝置，開(kāi)始主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件，完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在用來(lái)夾持工具和完成一定的作業(yè)。實(shí)踐證明它可以代替人手的繁重勞動(dòng)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本次設(shè)計(jì)中的多關(guān)節(jié)型機(jī)械手采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)則實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，其工作空間如工作空間圖，它的縱截面為矩形的回轉(zhuǎn)體，上下兩面的高度為移動(dòng)關(guān)節(jié)的行程長(zhǎng)，兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小決定回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀。 工業(yè)機(jī)械手近幾年的普及越來(lái)越高，在自動(dòng)化生產(chǎn)中有著越來(lái)越重要的作用。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手可以代替人完成一些復(fù)雜的、重復(fù)性的、高強(qiáng)度的工業(yè)操作。工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越依賴(lài)與它。 關(guān)節(jié)機(jī)器人以工作范圍大，動(dòng)作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、能夠抓取靠近基座的物體等特點(diǎn)而受到設(shè)計(jì)者和使用者的關(guān)注。機(jī)器人關(guān)節(jié)是機(jī)器人的基礎(chǔ)部件，其性能的好壞直接影響機(jī)器人的性能。本節(jié)根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)的功能特點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)方式、應(yīng)用場(chǎng)合和主要結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分類(lèi)，介紹了典型的機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)形式。對(duì)工業(yè)機(jī)器人和擬人機(jī)器人的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。隨著數(shù)字伺服技術(shù)等電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人關(guān)節(jié)也在不斷發(fā)展。機(jī)器人關(guān)節(jié)呈現(xiàn)出大力矩、高精度、反應(yīng)靈敏、小型化、機(jī)電一體化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化等趨勢(shì)，以適應(yīng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的需要。 自1980年代以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人收到國(guó)家的重視，得到進(jìn)一步的發(fā)展。作為一個(gè)整體，為了滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的需要，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)更傾向于滿(mǎn)足以下特點(diǎn)：活動(dòng)范圍廣，工作靈活，操作控制方便，可滿(mǎn)足需求不同行業(yè)。比如說(shuō)，日本的安川機(jī)器人公司設(shè)計(jì)的機(jī)器人，具有不要同的關(guān)節(jié)，根據(jù)同步的作業(yè)條件選擇對(duì)應(yīng)的多關(guān)節(jié)工作機(jī)器人，通過(guò)對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的改變，實(shí)現(xiàn)各種作業(yè)任務(wù)。如：噴漆、焊接、檢測(cè)等等。 對(duì)于生產(chǎn)需求狀況，就整體而言，機(jī)器人市場(chǎng)需求只增不降。在多種因素的引誘下，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將再次提速，步入歷史上的第二個(gè)繁榮發(fā)展期，或?qū)⒈鹊谝淮卫顺边€要巨大。 結(jié)合我國(guó)目前的情況來(lái)看，我國(guó)人工成本仍然處于上升階段，并且從2012年工業(yè)機(jī)器人爆發(fā)以來(lái)，才持續(xù)了幾年時(shí)間，從日本長(zhǎng)達(dá)10年高速增長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)的走勢(shì)，我國(guó)正在使機(jī)器人行業(yè)往更深度，更全面的領(lǐng)域發(fā)展，結(jié)合另一個(gè)更加通用的需求指標(biāo)：機(jī)器人密度。2015年中國(guó)機(jī)器人的密度僅為36臺(tái)/萬(wàn)人，遠(yuǎn)低于世界水平66臺(tái)/萬(wàn)人。韓國(guó)、日本、德國(guó)、美國(guó)的機(jī)器人密度分別為437、323、282、152臺(tái)/萬(wàn)人。我國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于全球平均水平，與先進(jìn)的制造業(yè)國(guó)家相比落后較遠(yuǎn)。這種差距也間接的顯示出了未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的需求空間。 隨著如今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及人工勞動(dòng)成本的增加。機(jī)器人代替人工的趨勢(shì)越來(lái)約明顯。機(jī)械手可減少人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。這一課題需要一個(gè)能自動(dòng)搬運(yùn)的機(jī)械手，能實(shí)現(xiàn)快速，準(zhǔn)確的搬運(yùn)碼垛到指定區(qū)域。 此外，專(zhuān)業(yè)學(xué)生的機(jī)電一體化，將在現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)制造，機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，電子技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合與融合，豐富的內(nèi)容，覆蓋面，跨學(xué)科性，并導(dǎo)致學(xué)生獲得他們所學(xué)到的關(guān)于現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的課程知識(shí)能力的基礎(chǔ)的綜合利用。另一方面，通過(guò)CAD軟件的研究和應(yīng)用，可以提高繪圖效率和表面質(zhì)量，進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及后來(lái)進(jìn)入現(xiàn)代機(jī)電設(shè)計(jì)領(lǐng)域良好的基礎(chǔ)。 2.研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題 （1） 工作原理： 1.行走機(jī)構(gòu) 2.行走電機(jī) 3.貨叉 4.貨叉伸縮電機(jī) 5.減速機(jī) 6.升降電機(jī) 7.立柱 1-1圖 方案一簡(jiǎn)圖 方案一中，碼垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括門(mén)架結(jié)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)。底座由由兩端的行走輪支架及鋼板焊接成的矩形梁構(gòu)成，起支撐整體重量的作用。立柱截面為空心矩形，具有良好的強(qiáng)度，節(jié)省材料，還有減震的作用。貨叉沿立柱上下運(yùn)動(dòng)，承受載荷后，會(huì)對(duì)立柱與貨叉結(jié)合處產(chǎn)生極大的力矩，所以在立柱兩側(cè)加工有垂直導(dǎo)向槽，可以通過(guò)導(dǎo)向輪對(duì)載貨臺(tái)起到一定的支撐作用。也能防止貨叉前后移動(dòng)。行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有四個(gè)行走輪，支撐整個(gè)碼垛機(jī)的全部載荷 ,帶動(dòng)碼垛機(jī)沿天地軌方向運(yùn)動(dòng)。 1.基座 2.轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 3.大臂轉(zhuǎn)軸 4.大臂 5.連桿 6.腕轉(zhuǎn)軸 7.小臂 8.夾緊機(jī)構(gòu) 9 夾爪 1-2圖 方案二簡(jiǎn)圖 方案二中，碼垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)械手關(guān)節(jié)主要有基部，腰部，肘部，手腕和手握五部分：旋轉(zhuǎn)接頭底部的腰部安裝在伺服電機(jī)底座上，驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)彎頭：大臂由伺服電機(jī)齒輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而推動(dòng)彎頭上方大臂結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即俯仰運(yùn)動(dòng)；手腕，前臂旋轉(zhuǎn)：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪減速電機(jī)，通過(guò)連桿到前臂手腕運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，從而給前臂結(jié)構(gòu)帶來(lái)動(dòng)力，使肘關(guān)節(jié)周?chē)鲂D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即俯仰運(yùn)動(dòng)； 4，手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪減速器，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)前臂軸線(xiàn)繞肚臍旋轉(zhuǎn)。 關(guān)節(jié)式機(jī)械手自由度：關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)械手的自由度為：基座繞S軸旋轉(zhuǎn)；圍繞上臂L軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)）；前臂繞U軸旋轉(zhuǎn)（上下）；前臂纏繞R軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；腕的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 方案一結(jié)構(gòu)的碼垛機(jī)價(jià)格相對(duì)便宜，在高度方向可以向上擴(kuò)展到很高的作業(yè)范圍，整個(gè)碼垛機(jī)的作業(yè)空間更大。適用于立體倉(cāng)儲(chǔ)中的碼垛。方案二結(jié)構(gòu)的碼垛機(jī)通用性更強(qiáng)，反應(yīng)速度更快。考慮到本次碼垛對(duì)象為袋裝物體，它的比較柔軟，不具有固定的形狀，比較松軟。方案一的貨叉結(jié)構(gòu)在處理這種貨物時(shí)，并不占優(yōu)優(yōu)勢(shì)。二方案二中的夾爪結(jié)構(gòu)則更能快速靈活的獎(jiǎng)袋裝物料迅速抓起、放下，完成指定的碼垛工作。所以本次設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇方案二的結(jié)構(gòu)。主要在結(jié)構(gòu)輕量化和可靠性方面進(jìn)行深入優(yōu)化。 3. 研究步驟、方法及措施。 1、分析題目和設(shè)計(jì)技術(shù)要求，查閱15篇以上的相關(guān)文獻(xiàn)資料。 2、多方參考，完成開(kāi)題報(bào)告。 3、確定總體方案；對(duì)袋裝物料碼垛機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，完成總體方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)其機(jī)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，主要零部件的工作參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算以及關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核計(jì)算等。 4、繪制袋裝物料碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)圖，包括裝配圖和部分零件圖。 5、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 4. 研究工作進(jìn)度。 第3～5周：調(diào)研，查閱文獻(xiàn)，考察現(xiàn)場(chǎng)；完成開(kāi)題報(bào)告。 第6～11周：對(duì)袋裝物料碼垛機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，完成總體方案的設(shè)計(jì)；并對(duì)其機(jī)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，主要零部件的工作參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算以及關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核計(jì)算等。 第11～14周：繪制袋裝物料碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)圖，包括裝配圖和部分零件圖； 第15周：撰寫(xiě)畢業(yè)說(shuō)明書(shū)； 第16～17周：答辯。 5. 主要參考文獻(xiàn)。 [1]吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)?[M].北京工業(yè)出版社，2004：188~199? 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[15]Industrial?Robots?For?Manipulation?with?Parallel?Kinematic?Machines?Zdenek?Kolibal 6.答辯內(nèi)容 7.指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 8.答辯委員會(huì)意見(jiàn) 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日