开题报告3
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[8]John M. Hollerbach,Optimumkinematicdesignforasevendegreeoffreedommanipulator
[9]郑文伟，吴克坚《电机与拖动步进电动机制造技术与机床》[M].高等教育出版社
[10]王润孝，秦现生《机械原理》[M].机械工业出版社
[11]于骏一，邹青《机床数控原理与系统》[M].机械工业出版社
我国现有的机器人研究开发和应用的工程单位超过2000家．其中从事工业机器人研究和应用的超过80家基本掌握了操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运
动学和轨迹规划技术，开发出弧焊、点焊、装配、搬运等机器人．目前生产的各类工业机器人中有90％以上用于生产中来自中科院沈阳自动化所专家课题组的预测表明．今年。我国机器人市场保有量将增至486000台。
[5]李兴山，蔡光琪.基于MATLAB的三自由度并联机床的静力特性分析，制造业自动化，2011（3）：80-82
[6]Sunil K.Agrawal.GRAVITY-BALANCING OF SPATIAL ROBOTIC.
[7]J.H.Shim,Kinematic Analysis and Design
（3）控制系统的设计
由于专业侧重点不同，导致电学和控制学不甚精通，会给控制系统设计这一关键环节带来一定困难。
2)解决问题的方法和措施
（1）翻阅《机械设计》，《机械原理》等专业课本，同时查阅文献，资料。多向同学，老师请教。
（2）在使用过程中翻阅关于软件的书籍，向同学，老师请教。可以尝试不同软件。
（3）翻阅电学，控制学书籍，认真的查漏补缺，努力做到学以致用。多多向老师，同学请教。
毕业设计(论文)开题报告
1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析
1）本课题目的及意义
机械手广泛应用于工业生产中，主要用来工件在不同工位间的移动。动作主要是抓取、移动位置、放置，实现工件移位。在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而机械手是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
工业机器人产业模式分为以下四种：
(一)日本模式
此种模式的特点是：各司其职，分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统，并完成交钥匙工程。
(二)欧洲模式
此种模式的特点是：一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成。
机械手是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
机械手以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下，它执行将棋子从A位置移动到B位置这一简单的动作。
4.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法
1)工作条件
（1）电脑，工具书
机械相关书籍。
传感器相关资料、书籍。
各中软件的相关书籍。
CAD软件指导书籍、资料。
（2）软件
Proe，UG，ADAMS等机械设计软件。
AUTO-CAD绘图软件。
2)解决办法
（1）书籍软件资料可以通过学校图书馆和网上资源获得。
（2）2012年3月2日－2012年3月5日准备完成开题报告书
（3）2012年3月5日－2012年3月8日完成毕业论文开题报告书
（4）2012年3月8日－2012年4月30日完成毕业论文初稿
（5）2012年4月30日－2012年5月15日修改论文初稿，并完成最终定稿
（6）2012年5月15日－2012年5月20日进行毕业论文评审
3)参考文献
[1]李烈，我国工业机器人发展现状浅谈.科技向导，2011（5）：55-56
[2]闫余加，并联三自由度机器人参数优化与运动仿真.河北科技师范学院学报，
2010（3）：49-52
[3]孙志杰.工业机器人发展现状与趋势.吉林工程技术师范学院学报，
2011（7）：61-62
[4]孙勇.工业机器人及其控制系统.科学论坛，2011（2）：41
2.本课题的任务、重点内容、实现途径
1）本课题的任务要求
1.主要设计内容
计一种能够移动象棋棋子的下棋机械手，实现棋子移动，完成对棋子的识别、抓取、移动、放置、收回到起始位置功能。
2.设计具体任务
（1）下棋机械手总体方案设计（以象棋子为对象）；
（2）确定棋子抓取、移动、放置机构，棋子识别、移动控制方案设计；
(三)美国模式
此种模式的特点是：采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要时机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。我国从2O世纪80年代开始，高校和科研单位全面开展工业机器人的研究，近2O年来取得不少的科研成果。但是由于没有和企业有机地进行联合，至今仍未形成具有影响力的产品和有规模的产业。目前，国内除了一家以组装为主的中日合资的机器人公司外，具有自主知识产权的工业机器人尚停留在高校或科研单位组织的零星生产，未能形成气候。近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，对我国工业机器人的发展造成了一定的影响，我国自行制造的普通工业机器人在价格上根本无法与之竞争。特别是器人过程中，只能依赖配套进口的零部件，更削弱了我国企业的价格竞争力。
（3）三自由度机械手机械结构设计，绘制装配图、主要的零件图；
（4）编写设计说书，要求过程详细，计算准确，论据可靠，条理清晰，说明书撰写、排版应符合学校有关规定，字数1.5万字以上。
2）本课题重点内容、实现途径
一．重点内容：
首先应当进行工业机器人的总体设计对其有一个宏观的构思，然后机械手的组成及各部分关系进行概述分析。上述两部完成后则按照设计要求和设计总体方案进行机械手的机械系统设计，运动系统的分析以及机械传动装置设计，在机械手的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱动和齿轮传动来实现机器人的旋转运动，利用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动；考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧。最后按照工作要求对机械手的计算机控制系统进行概述，分析，拟定出计算机控制系统的设计方案，画出系统结构框图，原理图。
2）国内外研究现状分析
在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，主要包括：瑞典的ABBRobotics，日本的.. FANUC、Yaskawa，德国的.. KUKARooe，etTcnlgAbtr美国的Adpehooy，英国的AuoehRbtc，OMAU，tTcoois加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲，如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40％左右。
[12]成大先《机械制造装备》[M].高等教育出版社
[13]刘红文《机械设计手册单行本机械传动》[M].武汉大学出版社
[14]熊江，杨风年，成云《机电一体化应用技术》[M].高等教育出版社
[15]余仲裕《微机系统与接口技术》[M].机械工业出版社
5.进度计划（或工作方案分析）
（1）2012年3月1日参加毕业论文开题报告会，确定论文题目
机械手外形图
二．实现途径：
首先查询文献参考资料，确定思路，撰写开题报告。审核通过后与导师交流，参考资料进行设计计算，以计算机软件辅设计。
3.预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施
1)预计可能遇到的困难
（1）机械结构设计
在机械结构的设计中，经验的缺乏会给设计造成很多困难。
（2）软件的使用
虽然设计软件我们已经学过，但缺乏在实践中的应用，难免手生，给设计带来很多不便。
指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测，并明确是否可以开题）
指导教师（签字）
年月日
教研室审查意见：
教研室负责人（签字）
年月日
国外工业机器人技术已非常成熟，已走向产业化，目前已开发新型机器人为主，以应用于更为广阔的市场。
随着我国门户的逐渐开放．国内的工业机器人产业面临着越来越大的竞争与冲击。虽然我国机器人的需求量逐年增加。但目前生产的机器人还很难达到所要求的质量．很多机器人的关键部件还需要进口。所以目前来说．我国还处在一个机器人消费型的国家
工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、Pc化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。
鉴于机械手在工业中的广泛应用，也为了加强人机交互，本课题旨在设计一种能够移动象棋棋子的下棋机械手，从而尝试着实现工业机械手在娱乐行业中一定程度的推广，为休闲娱乐生活带来一定的新鲜感与便捷。普遍意义上的六自由度工业机器人对工作环境要求较高，但本课题是针对公园，大型娱乐场所等开放性场合，很难达到其所要求的工作环境。而且，普遍意义上的工业机器人结构过于复杂，价格昂贵。所以将本课题定为三自由度机械手，其具有结构简单，操作便捷，对工作环境要求相对不高等特点，很符合实际情况。且机械手具有良好的空间转移性能和控制性能，该课题的成功研究不仅仅可以应用在下棋这一项目上，其可应用在许多娱乐项目上，具有广阔的发展前景。
[9]郑文伟，吴克坚《电机与拖动步进电动机制造技术与机床》[M].高等教育出版社
[10]王润孝，秦现生《机械原理》[M].机械工业出版社
[11]于骏一，邹青《机床数控原理与系统》[M].机械工业出版社
我国现有的机器人研究开发和应用的工程单位超过2000家．其中从事工业机器人研究和应用的超过80家基本掌握了操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运
动学和轨迹规划技术，开发出弧焊、点焊、装配、搬运等机器人．目前生产的各类工业机器人中有90％以上用于生产中来自中科院沈阳自动化所专家课题组的预测表明．今年。我国机器人市场保有量将增至486000台。
[5]李兴山，蔡光琪.基于MATLAB的三自由度并联机床的静力特性分析，制造业自动化，2011（3）：80-82
[6]Sunil K.Agrawal.GRAVITY-BALANCING OF SPATIAL ROBOTIC.
[7]J.H.Shim,Kinematic Analysis and Design
（3）控制系统的设计
由于专业侧重点不同，导致电学和控制学不甚精通，会给控制系统设计这一关键环节带来一定困难。
2)解决问题的方法和措施
（1）翻阅《机械设计》，《机械原理》等专业课本，同时查阅文献，资料。多向同学，老师请教。
（2）在使用过程中翻阅关于软件的书籍，向同学，老师请教。可以尝试不同软件。
（3）翻阅电学，控制学书籍，认真的查漏补缺，努力做到学以致用。多多向老师，同学请教。
毕业设计(论文)开题报告
1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析
1）本课题目的及意义
机械手广泛应用于工业生产中，主要用来工件在不同工位间的移动。动作主要是抓取、移动位置、放置，实现工件移位。在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而机械手是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
工业机器人产业模式分为以下四种：
(一)日本模式
此种模式的特点是：各司其职，分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统，并完成交钥匙工程。
(二)欧洲模式
此种模式的特点是：一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成。
机械手是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
机械手以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下，它执行将棋子从A位置移动到B位置这一简单的动作。
4.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法
1)工作条件
（1）电脑，工具书
机械相关书籍。
传感器相关资料、书籍。
各中软件的相关书籍。
CAD软件指导书籍、资料。
（2）软件
Proe，UG，ADAMS等机械设计软件。
AUTO-CAD绘图软件。
2)解决办法
（1）书籍软件资料可以通过学校图书馆和网上资源获得。
（2）2012年3月2日－2012年3月5日准备完成开题报告书
（3）2012年3月5日－2012年3月8日完成毕业论文开题报告书
（4）2012年3月8日－2012年4月30日完成毕业论文初稿
（5）2012年4月30日－2012年5月15日修改论文初稿，并完成最终定稿
（6）2012年5月15日－2012年5月20日进行毕业论文评审
3)参考文献
[1]李烈，我国工业机器人发展现状浅谈.科技向导，2011（5）：55-56
[2]闫余加，并联三自由度机器人参数优化与运动仿真.河北科技师范学院学报，
2010（3）：49-52
[3]孙志杰.工业机器人发展现状与趋势.吉林工程技术师范学院学报，
2011（7）：61-62
[4]孙勇.工业机器人及其控制系统.科学论坛，2011（2）：41
2.本课题的任务、重点内容、实现途径
1）本课题的任务要求
1.主要设计内容
计一种能够移动象棋棋子的下棋机械手，实现棋子移动，完成对棋子的识别、抓取、移动、放置、收回到起始位置功能。
2.设计具体任务
（1）下棋机械手总体方案设计（以象棋子为对象）；
（2）确定棋子抓取、移动、放置机构，棋子识别、移动控制方案设计；
(三)美国模式
此种模式的特点是：采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要时机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。我国从2O世纪80年代开始，高校和科研单位全面开展工业机器人的研究，近2O年来取得不少的科研成果。但是由于没有和企业有机地进行联合，至今仍未形成具有影响力的产品和有规模的产业。目前，国内除了一家以组装为主的中日合资的机器人公司外，具有自主知识产权的工业机器人尚停留在高校或科研单位组织的零星生产，未能形成气候。近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，对我国工业机器人的发展造成了一定的影响，我国自行制造的普通工业机器人在价格上根本无法与之竞争。特别是器人过程中，只能依赖配套进口的零部件，更削弱了我国企业的价格竞争力。
（3）三自由度机械手机械结构设计，绘制装配图、主要的零件图；
（4）编写设计说书，要求过程详细，计算准确，论据可靠，条理清晰，说明书撰写、排版应符合学校有关规定，字数1.5万字以上。
2）本课题重点内容、实现途径
一．重点内容：
首先应当进行工业机器人的总体设计对其有一个宏观的构思，然后机械手的组成及各部分关系进行概述分析。上述两部完成后则按照设计要求和设计总体方案进行机械手的机械系统设计，运动系统的分析以及机械传动装置设计，在机械手的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱动和齿轮传动来实现机器人的旋转运动，利用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动；考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧。最后按照工作要求对机械手的计算机控制系统进行概述，分析，拟定出计算机控制系统的设计方案，画出系统结构框图，原理图。
2）国内外研究现状分析
在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，主要包括：瑞典的ABBRobotics，日本的.. FANUC、Yaskawa，德国的.. KUKARooe，etTcnlgAbtr美国的Adpehooy，英国的AuoehRbtc，OMAU，tTcoois加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲，如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40％左右。
[12]成大先《机械制造装备》[M].高等教育出版社
[13]刘红文《机械设计手册单行本机械传动》[M].武汉大学出版社
[14]熊江，杨风年，成云《机电一体化应用技术》[M].高等教育出版社
[15]余仲裕《微机系统与接口技术》[M].机械工业出版社
5.进度计划（或工作方案分析）
（1）2012年3月1日参加毕业论文开题报告会，确定论文题目
机械手外形图
二．实现途径：
首先查询文献参考资料，确定思路，撰写开题报告。审核通过后与导师交流，参考资料进行设计计算，以计算机软件辅设计。
3.预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施
1)预计可能遇到的困难
（1）机械结构设计
在机械结构的设计中，经验的缺乏会给设计造成很多困难。
（2）软件的使用
虽然设计软件我们已经学过，但缺乏在实践中的应用，难免手生，给设计带来很多不便。
指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测，并明确是否可以开题）
指导教师（签字）
年月日
教研室审查意见：
教研室负责人（签字）
年月日
国外工业机器人技术已非常成熟，已走向产业化，目前已开发新型机器人为主，以应用于更为广阔的市场。
随着我国门户的逐渐开放．国内的工业机器人产业面临着越来越大的竞争与冲击。虽然我国机器人的需求量逐年增加。但目前生产的机器人还很难达到所要求的质量．很多机器人的关键部件还需要进口。所以目前来说．我国还处在一个机器人消费型的国家
工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、Pc化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。
鉴于机械手在工业中的广泛应用，也为了加强人机交互，本课题旨在设计一种能够移动象棋棋子的下棋机械手，从而尝试着实现工业机械手在娱乐行业中一定程度的推广，为休闲娱乐生活带来一定的新鲜感与便捷。普遍意义上的六自由度工业机器人对工作环境要求较高，但本课题是针对公园，大型娱乐场所等开放性场合，很难达到其所要求的工作环境。而且，普遍意义上的工业机器人结构过于复杂，价格昂贵。所以将本课题定为三自由度机械手，其具有结构简单，操作便捷，对工作环境要求相对不高等特点，很符合实际情况。且机械手具有良好的空间转移性能和控制性能，该课题的成功研究不仅仅可以应用在下棋这一项目上，其可应用在许多娱乐项目上，具有广阔的发展前景。
