畢業(yè)設計（論文）開題報告題目 4-DOF SCARA 機器人結構設計與運動模擬專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 填 表 日 期 年 3 月 11 日一、選題的依據(jù)：機器人技術涵蓋了機械技術與信息技術，水平多關節(jié)機器人（SCARA）在制造行業(yè)中應用非常廣泛。隨著全球化的流行，中國未來的發(fā)展受到嚴峻的考驗。市場競爭的不斷加劇，為盡快將我國的裝配機器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA 機器人是設計和生產(chǎn)單位急需對這種機器人的結構和性能進行充分的理論分析和優(yōu)化。對SCARA 機器人進行結構設計與運動模擬的目的就在于使中國對工業(yè)機器人領域有更多的應用。因此，研究機器人的結構對生產(chǎn)制造有著很重要的意義。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：1.國內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢我國從上世紀 80 年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機器人的研究，近 20 年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機地進行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機器人公司外，具有自主知識產(chǎn)權的工業(yè)機器人尚停留在高?；蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近 10 年來，進口機器人的價格大幅度降低，對我國工業(yè)機器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上根本無法與之競爭。特別是我國在研制機器人的初期，沒有同步發(fā)展相應的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機器人過程中，只能依賴配套進口的零部件，更削弱了我國企業(yè)的價格競爭力。 中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應用領域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機器人市場會進一步加大，市場擴展的速度也會進一步提高。從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機器人技術正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結構的模塊化和可重構化；控制技術的開放化、pc 化和網(wǎng)絡化；伺服驅(qū)動技術的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術的實用化；工作環(huán)境設計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和智能化等方面。圖 1 圖 2圖 1 是噴涂機器人，可以代替工人進行噴涂作業(yè)效率高。圖 2 是焊接機器人，正在焊接零部件。圖 3 圖 4圖 3 是裝配機器人，在組裝汽車。 圖 4、圖 5、圖 6、圖 7 都是撿面包機器人它們的工作效率人是無法達到的，在生產(chǎn)面包時幾臺機器人就可以替代幾百人的勞動力。2． 國外工業(yè)機器人研究概況及發(fā)展趨勢工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機器人是最典型的機電一體化數(shù)字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業(yè)的支撐技術和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會和國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計，世界機器人市場前景看好，從 20 世紀下半葉起，世界機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進入 20 世紀 90 年代，機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在 10％左右。 2004 年增長率達到創(chuàng)記錄的 20％。其中，亞洲機器人增長幅度最為突出，高達 43%。圖 5 圖 6圖 7 圖8圖 8、圖 9、圖 10 機器人在裝配汽車，在裝配生產(chǎn)線上各種機器人組成生產(chǎn)線來代替人工的生產(chǎn)線，給更多的時間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對推動科學的發(fā)展、社會的發(fā)展有很大的意義。圖 9 圖 10圖 11 圖 12工業(yè)機器人技術日趨成熟，已經(jīng)成為一種標準設備被工業(yè)界廣泛應用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機器人公司，它們包括：瑞典的 ABB Robotics，日本的 FANUC，德國的 KUKA，美國的 Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利 COMAU 公司。為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前，國際上的工業(yè)機器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的 KUKA、CLOOS、瑞典的 ABB、意大利的 COMAU 及奧地利的 IGM 公司。工業(yè)機器人已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠自動化（FA）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動工具。三．研究內(nèi)容及實驗方案：研究內(nèi)容：1．4-DOF SCARA 機器人結構設計；2.列寫機器人的運動學方程；3．機器人的動力分析；4.繪制零件圖及裝配圖。設計方案：1、收集有關資料、寫開題報告；2、翻譯外文資料；3、結構設計；4、運用 UG 繪制零件圖及裝配圖；5、機器人的運動模擬；6、撰寫畢業(yè)設計論文。四、目標、主要特色及工作進度1、目標：利用 GU 做 SCARA 機器人的結構設計及運動模擬。2、主要特色 ：采用 CAD 設計機器人能提高設計的效率，為產(chǎn)品開發(fā)縮短時間。3、工作進度：1）、收集資料、開題報告、外文翻譯（6000 字符以上） 3.01-3.112）、總體方案設計 3.14-4.02 3）、零部件的結構設計 4.06-4.264）、計算與強度校核 4.27-5.105）、畢業(yè)論文整理及答辯準備 5.26-6.03五、參考文獻【1】孫桓，陳作模主編.機械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12；【2】馬香峰主編.工業(yè)機器人的操作機設計.冶金工業(yè)出版社，1966；【3】宗光華 張慧慧譯.機器人設計與控制.科學出版社，2004；【4】吳振彪等主編.工業(yè)機器人（第二版）華中科技大學出版社，2006；【5】于靖軍等主編.機器人結構學的數(shù)學基礎.機械工業(yè)出版社，2008；【6】鄭貞平，喻德主編.UG NX 5 三維設計與 NC 加工.機械工業(yè)出版社，2008；【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42