1568-圖書擺放機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1568-圖書擺放機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),圖書,擺放,機(jī)器人,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）題目圖書擺放機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)、班級系 部 指導(dǎo)教師姓名一．設(shè)計(jì)的背景和用途圖書館是搜集，整理，收藏圖書資料供人閱覽，參考的機(jī)構(gòu)，是重要的學(xué)習(xí)和研究場所，其中的書籍資料一般都很巨大，找書難，上架難，移駕難以及書本丟失是圖書館管理面臨的主要問題，為此圖書館不得不啟用一些原始的規(guī)則，如限制讀者，干脆閉架等這使得讀者享受不到現(xiàn)代科技的便利。為了解決這些問題， “移動(dòng)機(jī)器人+機(jī)械手”的組合系統(tǒng)便孕育而生，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是降低了書架改造的成本，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)自動(dòng)存取，輸送，盤點(diǎn)，安全保衛(wèi)等多功能。機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。一方面，機(jī)器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展；另一方面，機(jī)器人向著非制造業(yè)應(yīng)用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域?？傮w趨勢是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有在實(shí)世界動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)” 。目前，國外機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1．機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù) 目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機(jī)器人機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)自由度從 3 自由度到 7 或 8 自由度不等，其結(jié)構(gòu)有串聯(lián)、并聯(lián)及垂直關(guān)節(jié)和平面關(guān)節(jié)多種。目前研究重點(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求。另外研究機(jī)器人一些新的設(shè)計(jì)方法，探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載／自重比。同時(shí)機(jī)器人機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。2．機(jī)器人控制技術(shù) 現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的全數(shù)字化控制，控制能力可達(dá)21軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制；基于傳感器的控制技術(shù)已取得了重大進(jìn)展。目前重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。同時(shí)機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為重點(diǎn)研究內(nèi)容。3．?dāng)?shù)字伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)控制，絕對位置反饋。目前正研究利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動(dòng)算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；同時(shí)利用現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的分布式控制。 4．多傳感系統(tǒng)技術(shù) 為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的應(yīng)用是其問題解決的關(guān)鍵。目前視覺傳感器、激光傳感器等已在機(jī)器人中成功應(yīng)用。下一步的研究熱點(diǎn)集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩(wěn)非正態(tài)分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統(tǒng)的實(shí)用化問題。 5．機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) 機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)主要包括機(jī)器人工作環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)和智能作業(yè)。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要利用各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)分析和仿真，提高設(shè)計(jì)效率和優(yōu)化。智能作業(yè)則是利用傳感器技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)的高度柔性和對環(huán)境的適應(yīng)性，同時(shí)降低操作人員參與的復(fù)雜性。目前，機(jī)器人的作業(yè)主要靠人的參與實(shí)現(xiàn)示教，缺乏自我學(xué)習(xí)和自我完善的能力。這方面的研究工作剛剛開始。 6．機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化使機(jī)器人由獨(dú)立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠(yuǎn)距離操作監(jiān)控、維護(hù)及遙控腦型工廠成為可能，這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。目前，機(jī)器人僅僅實(shí)現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人是目前機(jī)器人研究中的熱點(diǎn)之一。 7．機(jī)器人靈巧化和智能化發(fā)展 機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。 二．畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體方案圖書擺放機(jī)器人的結(jié)構(gòu)其具體結(jié)構(gòu)，如圖所示。該機(jī)器人的手臂，固定在腰部上，在該部分內(nèi)小臂通過前大臂、后大臂參與的搬運(yùn)和擺放作業(yè)，且機(jī)械系統(tǒng)主要有四個(gè)關(guān)節(jié)部分組成，能實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)動(dòng)：腰部旋轉(zhuǎn)，大臂上下運(yùn)動(dòng)，小臂前后運(yùn)動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)四種運(yùn)動(dòng)，全部由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)器人完全可以要求。三．需解決的關(guān)鍵問題1．水平及垂直關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．腰部底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3．腕部及機(jī)器人手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 謝俊日期：2010 年 12 月 10 日 四．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排第八學(xué)期第一周至第二周：機(jī)器人總體架構(gòu)設(shè)計(jì)第八學(xué)期第三周至第四周：對機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械手、基座設(shè)計(jì)第八學(xué)期第五周：校核強(qiáng)度及穩(wěn)定性，完成制圖第八學(xué)期第六周：整理文檔，完成設(shè)計(jì)說明書第八學(xué)期第七周：校對所有設(shè)計(jì)，參加答辯五．所需的資料和主要參考文獻(xiàn)[1] 韓建海主編.工業(yè)機(jī)器人.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2009[2] 索羅門采夫[俄]主編.工業(yè)機(jī)器人圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1993[3] 白井良明[日].機(jī)器人工程.北京：科學(xué)出版社,2001[4] 費(fèi)仁元.機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社,1998[5] 周伯英編著.工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995[6]朱浩翔.工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].MC 現(xiàn)代零部件，2007.1指導(dǎo)教師評語：（建議填寫內(nèi)容：對學(xué)生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學(xué)生完成上述任務(wù)的建議、注意事項(xiàng)等）指導(dǎo)教師 _____________（簽名）日期： 年 月 日注：1. 本開題報(bào)告，須雙面打印。由學(xué)生填寫并經(jīng)指導(dǎo)老師審核、評價(jià)；2. 本開題報(bào)告一式兩份，一份須與學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一并存檔，一份作系部存檔用。