开题报告--柔性自动生产线总体方案研究及大六自由度机械手结构、电控设计

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1、 毕业设计（论文） 开题报告 题目名称： 柔性自动生产线总体方案研究及柔性自动生产线总体方案研究及 大六自由度机械手结构、电控设计大六自由度机械手结构、电控设计 院系名称： 机 电 学 院 1 1 课题概述课题概述 随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品 更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式 受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企 业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有 品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反 之，多品种、小批量生产，设备

2、的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的 调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工 业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低 产品成本1，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运 而生。柔性制造系统，简称 FMS(Flexible Manufacture System)，是一组数控 机床和其他自动化的工艺设备， 由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机 结合的整体。我的课题为柔性自动生产线总体方案研究及大六自由度机械手结 构、电控设计。针对中工柔性生产线实验室进行研究，通过对其整体方案合理性 的分析，确定生产线的

3、主要参数，分析单元时间及动作合理性，四人合作设计柔 性线。并对其中六自由度串联机械手进行结构分析设计、传动机构设计及其程序 控制进行二次开发编程。 自动化生产线技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人 工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技 发展最活跃的领域。其中近几年关键技术的发展研究搬运机器人的研究、制 造和应用正受到越来越多的国家的重视。 1.1 国内国内(外外)研究现状研究现状 自 70 年代柔性自动化系统进入实用阶段以来，它已由一台数控机床的应用 逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性生产线和计算机集成制造系统。工业 不断发展,在西欧、美

4、国、日本柔性生产线更是受到普遍重视，因为采用这种生 产线,可大幅度提高劳动生产率,降低成本,且质量又有保证， 尤其值得注意的是, 这种生产线能适应多品种、小批量的产品生产。紧接着，机器人技术发展非常迅 2 速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。从 80 年代末到 90 年代，国家 863 计划把机器人列为自动化领域的重要研究课题，系统地开展了机器人基础 科学、关键技术与机器人元部件、先进机器人系统集成技术的研究及机器人在 自动化工程上的应用2。在工业机器人选型方面，确定以开发点焊、弧焊、喷 漆、装配、搬运等机器人为主。这是中国机器人事业从研制到应用迈出的重要 一步。 目前，工业机器人正呈

5、现出爆发式增长态势，世界各地纷纷掀起使用工业机 器人热潮中国也不例外，工业机器人的市场需求量日益增加3。据 IFR 统计:中 国工业机器人市场空间巨大，年增长率超过 30%。中国将会在近几年成为全球工 业机器人需求量最大的市场， 为我国工业机器人的发展提供了良好的机遇和巨大 的发展空间4。但是，无论从工业机器人的数量上还是技术上，我们都是比较落 后的。由于国内机器人的科研与开发与国外尚有较大差距，虽然计划开发的机器 人基本上采用的是在国外基本成熟的技术， 但国内各单位对这些技术的了解有相 当部分还停留在文献上或局部技术5。 当前世界主流的工业机器人以四、 五、 六自由度串联型和并联型机器人为主

6、。 其中，六自由度串联工业机器人各关节主体零件大多采用复杂形状大铸件构成， 其余零件小而多，一体式的主体零件增强了部件乃至整机的刚度，并且以铸造成 形的制造工艺优化了工件的质量与重心。 但不规则形状增加了精加工时定位装夹 的麻烦。另外，相连两轴的电机往往安装于同一轴部的主体零件上，使得各零部 件的装配、维修变得不方便，且整个机器人可重构性降低6。以机器人为核心的 自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向，具有广阔 的市场发展前景和强劲生命力，在发达国家，机器人自动化生产线已形成一个巨 大的产业7。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器和人工智能等多学科先 进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。现有的工业机器人中，搬运机器 人所占比例最高，应用最为广泛，六自由度串联机器人便是一种典型的作为搬运 用途的工业机器人。随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越 来越大的竞争与冲击，因此，把握我国工业机器人研究的相关进展十分重要，对 3 工业机器人的研究更是重中之重。 1.2 课题研究所