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機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計開題報告
年 級： 機械01-6班
題 目： 五自由度教學(xué)演示機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
指導(dǎo)教師： 王宏
學(xué)生姓名： 黃亞東
學(xué) 號： 27 號
2005年 04月 18日
設(shè)計題目
五自由度教學(xué)演示機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
選題的目的和意義
隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不段的擴大，對教育培訓(xùn)部門提出了新的要求，大多數(shù)機器人專家都反復(fù)的強調(diào)制定培訓(xùn)規(guī)劃以為新的工作崗位準(zhǔn)備合格的勞動力，談到培訓(xùn)就面臨一個協(xié)調(diào)問題，工業(yè)和教育團體應(yīng)減少培訓(xùn)與需要之間的協(xié)調(diào)失誤，在學(xué)校學(xué)生應(yīng)了解市場情況，在教師的協(xié)助下調(diào)整自己的課程，使所學(xué)的知識和技能在畢業(yè)時能滿足社會的需要，提高畢業(yè)生的專業(yè)技能和更好的學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，為此選定五自由度的機器人機構(gòu)設(shè)計并設(shè)計一套以實驗教學(xué)為目的的機器人演示系統(tǒng)。
大量的采用機器人用減少失業(yè)，只是對教育和培訓(xùn)提出了新的要求，在機器人的研究、制造和應(yīng)用上有七種職業(yè)，即研究與開發(fā)、設(shè)計、制造應(yīng)用、市場服務(wù)、維修 與教育，現(xiàn)在國外機器人制造廠家不僅開設(shè)機器人入門課程，也向?qū)W校提供資助，為學(xué)校提供有效的機器人教學(xué)系統(tǒng)，某些機器人制造商與院校建立密切的協(xié)調(diào)關(guān)系，我所設(shè)計的題目對教育有很大的意義，可以使學(xué)習(xí)者對機器人的全貌有個直觀的認(rèn)識，進一步對機器人系統(tǒng)極其適用的環(huán)境進行學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者熟悉機器人自動化生產(chǎn)及控制過程，從而提高專業(yè)設(shè)計水平及生產(chǎn)實踐能力。
選題背景
研究目標(biāo)、內(nèi)容和關(guān)鍵問題、采取的研究方案，及本項目的創(chuàng)新之處和可行性分析：
研究目標(biāo)：設(shè)計出一個具有5個自由度運動的機器人結(jié)構(gòu)，并設(shè)計出實驗用來說明機器人 分類、結(jié)構(gòu)組成極其控制原理，實現(xiàn)教學(xué)目的。
研究內(nèi)容：設(shè)計一種機器人結(jié)構(gòu)，使其能完成5個自由度的運動，并采用單片機對運動進行控制以及設(shè)計出幾個實驗來說明演示系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)特點和功能?；緝?nèi)容有系統(tǒng)分析階段和技術(shù)設(shè)計階段以及用于教學(xué)的演示實驗部分。如機器人的動作精度以及對個方面的溫度環(huán)境條件的適應(yīng)性，機器人坐標(biāo)形式的選擇，驅(qū)動系統(tǒng)的類型，控制系統(tǒng)的原理圖，各部件的具體結(jié)構(gòu)，機器人總裝圖的設(shè)計。
關(guān)鍵問題： 1、各自由度的方向的實現(xiàn)
2、各部件結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算。
3、驅(qū)動系統(tǒng)的類型
4、各部位運動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計
5、用于教學(xué)演示系統(tǒng)的設(shè)計及方案的確定
研究方案：為完成設(shè)計目的，選用臂部回轉(zhuǎn)、伸縮、腕部回轉(zhuǎn)、升降、及手爪的回轉(zhuǎn)5個自由度方向運動為主要思路，其中驅(qū)動均采用電機直接驅(qū)動，傳動部分臂部回轉(zhuǎn)采用采用蝸輪蝸桿傳動、臂部伸縮采用絲杠傳動，腕部回轉(zhuǎn)采用電機直接驅(qū)動，升降采用絲杠傳動，采用單片機逐次對不同電機進行控制實現(xiàn)教學(xué)演示的目的。
創(chuàng)新點：結(jié)構(gòu)具有線條便于理解，使初學(xué)者較快掌握其要領(lǐng)，理解其工作原理，各驅(qū)動部分采用電機驅(qū)動，適用于機器人教學(xué)。
可執(zhí)行性：由于驅(qū)動部分采用電機來源廣，硬件部分采用單片機，選擇性較高，用于教學(xué)演示很方便可取。
設(shè)計任務(wù)書
為順利完成設(shè)計我決定從以下方面進展：
第一部分：緒論
1、 國內(nèi)外機器人發(fā)展的狀況。
2、 機器人對教育、培訓(xùn)的要求及本課題的提出
3、 工業(yè)機器人的價值
第二部分：總體方案的確定
1、 工業(yè)機器人總體設(shè)計方案選擇的一般原則
2、 本結(jié)構(gòu)總體方案的確定。
第三部分：各自由度方向運動部位的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算
1、 臂部和機身的設(shè)計計算
2、 腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算
3、 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第四部分：教學(xué)機器人演示系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計
第五部分：教學(xué)機器人演示系統(tǒng)演示實驗的設(shè)計
第六部分：結(jié)論
第七部分：參考文獻
進度安排
周
完成內(nèi)容
1
查閱資料
2
畢業(yè)實習(xí)
3
完成開題報告
4
典型自由度選擇及運動特點
各自由度運動結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
5
6
選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進行機器人總裝圖的設(shè)計
7
繪制機器人零件圖，確定及坐標(biāo)尺寸
8
確定驅(qū)動類型
9
擬訂控制系統(tǒng)原理圖
10
教學(xué)機器人演示實驗的設(shè)計
11
撰寫論文準(zhǔn)備答辯
12
13
14
15
16
17
18
文獻綜述
柳洪義 機器人技術(shù)基礎(chǔ) 冶金工業(yè)出版社 2002年
方鍵軍 智能機器人 化學(xué)各種業(yè)出版社 2003年
何廣平 關(guān)節(jié)型機器人 化學(xué)各種業(yè)出版社 2003年
吳振彪 工業(yè)機器人 華中科技大學(xué)出版社 1996年
孟繁華 機器人技術(shù)基礎(chǔ) 哈工大出版社1988年
導(dǎo)師
評語
導(dǎo)師簽字：
年 月 日