开题报告-座式喷砂机器人结构的设计及仿真.docx

开题报告

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2021年2月20日

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开题报告概述表

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题目

座式喷砂机器手结构设计与控制

选题的目的和意义

作为现代化工业机器人其中的一种，喷砂机器人的发展愈发快速。喷砂机器人的主要任务是完成金属的锈蚀层、热处理表面的残盐和氧化层、轧制件表面的氧化层、锻造表面的氧化层、焊接表面的氧化层、旧机件表面等进行处理，去除表面的附和物。

喷砂机器人其主要组成部分有：机器人本体，相关的控制系统以及工业计算机。在现阶段，喷砂机器人的结构多为关节式结构，其自由度多为5、6自由度。从而保证机器人较为灵活的动作，进而在对完成复杂喷砂轨迹时可以游刃有余。手腕部分在喷砂机器人中有很重要的作用，常见的自由度为2~3个，主要目的是通过手腕的灵活回转与定位，可以比较精确、轻松的完成对相关产品的喷砂。比较先进的喷砂机器人手腕部分有采用柔性手腕，可以达到向各个方向弯曲同时还可以达到转动的目的，使得它的动作类似于人类的手腕一般灵活，从而可以比较自由地通过较小的孔伸入攻坚内部，已完成比较复杂的喷砂工作。在现在的多自由度喷砂机械手类别中,越来越多的是六自由度,从而实现在工程实际中的灵活应用。

现阶段的喷砂作业还是大量的采用人工，在喷砂作业时，会产生大量的粉尘，严重污染大气环境，而且粉尘在空中漂浮，非常不利于工作人员的身体健康，本着以人为本的思想，将喷砂从恶劣的工作环境中解放出来，从而提高生产效率，提高工作质量，本次便设计是六自由度喷砂机械手的设计。

国内外研究现状及存在的问题

1.国内研究现状及存在的问题

我们国家对于机器人的发展相对其他国家比较缓慢，起步也比较晚。在20世纪70年代才开始起步。随着国家的逐步投入以及对相关技术的重视，中国的机器人发展逐步步入正轨，速度也在不断的加快。即便和世界上机器人强国之间的距离还是比较遥远，但是发展前景却很明朗，速度也很快。

同时不容忽视的是，国内喷砂机器人的发展也存在着一定的挑战，总体环境仍需要足够的关注。从一方面来说，喷砂机器人的性能等方面的差距和国际上还是很大，国产机器人的性能还需要很大程度上的提高才行。从另一方面说，工业机器人虽然经济发展速度很快，前景很好，但是在中国，人口红利的时代正在过去，相关的劳动力的价格成本在不断的上升。随着机器人发展的的逐渐成熟，在代替人工方面也是不断地推进。

虽然从目前的情况来看，我国自产喷砂机器人所适用的工作环境愈发广泛，但是根据实际情况来看，我国的喷砂机器人相比于日本等发达国家的机器人技术来说还是有很大的差距，进步的余地也很大。因此需要付出更多的努力[4]。

在不断的发展过程中，机器人愈发的智能化，通过多方面元件的集成，达到更加完备的效果；与此同时，随着技术的发展，设计制造的机器人支持多任务处理模式，主要方法是多加采用支持经济、简便系统的高性能模块，对相关方面进行完善。

2.国外研究现状及存在的问题

挪威的Trallfa公司早在1969年就成功研制出喷砂机器人[12]。目前为止,在全球范围内，工业机器人的生产中主要生产喷砂机器人的公司包括有德国的DURR公司、瑞士ABB公司、日本YASKAWA公司和FANUC公司等。机器人就是一个柔性自动化的集中典型的例子。

德国的DURR这所国际公司，生产多种那个类型的喷砂机器人。与喷砂机器人相适配的也存在一些辅助喷砂机器人，它们的作用主要是抬起后备箱盖、引擎盖以及打开车门等作用，在不同的情况之下，它们可以对不同的位置进行调整，实际应用中，主要是被安装在喷砂室的墙壁上的专用轨道之上。从而可以多种不同的机器人相互协调工作，进而完成对于相关零部件的喷砂工作。

主要研究内容

文献调研:调研喷砂机的国内外发展现状，总结概括喷砂机器人的结构形式、传动方式等。

总体方案确定:依据文献调研结论确定喷砂机器人的总体方案，包括结构、传动、控制等。

设计计算:依据所设计的总体方案，分别完成喷砂机器人的各个部分的结构设计、参数计算及校核。

绘图:依据所设计的结构，绘制各部分零件、组件的图纸，总装图、液压系统图等。

研究方法、步骤和措施等

主要研究方法及步骤：

通过在学校图书馆查阅相关喷砂机器手的相关资料，借阅相关图书，了解国内外发展的现状以及未来趋势。

熟悉喷砂机的整体结构和工作原理。

设计喷砂机器手的主体结构，对驱动系统、传动系统、液压控制系统分别进行选型和计算

对机器手进行三维建模，输出相关的工程图纸，撰写说明书。

参考进度及完成日期如下：

第1周实习报告，可训练报告写作，以及毕业设计任务书阅读与理解；

第2周完成开题报告撰写；

第3周进一步熟悉毕业设计的要求，深入调研国内外技术现状的调研，完成毕业的绪论部分（第一章）