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搬运机器人开题报告.docx
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广东技术师范学院
毕业设计(论文)开题报告
题目 4-DOF 搬运机器人的结构设计
专 业 名 称 飞行器动力工程
班 级 学 号
学 生 姓 名
指 导 教 师
填 表 日 期 2013 年 10 月 28 日
一、选题的依据及意义:
传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳
动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生
产率。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在
1960 年的美国,Versatran 和 Unimate 两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用
一种设备握持工件,是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同
的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作,大大减轻了人类繁重的体力
劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾 10 万台,被广泛应用于机床上下料、冲压机自
动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定
出人工搬运的最大限度,超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动
控制领域出现的一项高新技术,涉及到了力学,机械学,电器液压气压技术,自动控制
技术,传感器技术,单片机技术和计算机技术等学科领域,已成为现代机械制造生产体
系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务,在自身结构
和性能上有了人和机器的各自优势,尤其体现出了人工智能和适应性。
应用搬运机器人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用搬运机械
人可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机床的综合加工自动
线上,目前几乎都有搬运机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏
的进行工作生产。
可见,有效的应用搬运机械手,是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产
率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都
很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,
应用范围很广,作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和
社会发展起越来越重要的作用。
二、国内外研究概况及发展趋势:
(1)国内现状及发展趋势
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。机器人的分类方
法有多种, 按其应用可分为:工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水
下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它
的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的
优点,尤其体现了人的智能和适应性,如图 1、图 2 的搬运机器人。机械手作业的准确
性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
图 1. 搬运机器人 图 2.六自由度机器人
搬运机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产
过程中,搬运机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术
邻域内,迅速发殿起来的一门新兴的技术,它更加促进了搬运机械手的发展,使得搬运
机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。搬运机械手虽然目前还不如人手那
样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人
手力大的特点,因此,搬运机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用
国内搬运机械手的发展趋势主要可以概括为以下几点:
①搬运机械手性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价
格不断下降。
②机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统
三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造搬运机械手整机;国外已有模块化装
配搬运机械手产品问市。
③搬运机械手的控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;
器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易
操作性和可维修性。
④搬运机械手中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,
搬运机械手还应用了视觉、力觉等传感器,
⑤虚拟现实技术在搬运机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机
械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵搬运机械手。
(2)国外现状及发展趋势
现代国际工业中,生产过程的机械化,自动化已成为突出的主题。因此其各种生产
流水线以及物流管理中更是多元化的使用着气动机械手,如图 3。其中化工等连续性生
产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。因
此,装卸、搬运等工序机械化的迫切性,搬运机器人就是为实现这些工序的自动化而产
生的。搬运机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力,改善热、累
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