电视机存储库取放和搬运机器人总体和机械手设计开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

改革开放以来,人民生活水平不断提高,电视机再也不是少部分人拥有的奢侈品,一跃成为家中必备的家电,人们对电视机也有了大小画质的要求。得幸于生产技术的发展,我国如今市面上的电视机多以55英寸、65英寸等大尺寸液晶电视为主,甚至有75英寸超大尺寸电视,毛重约20公斤,体型接近于两米的大尺寸电视机为仓库存储带来了极大挑战。

眼光放至电视机存储库,现阶段我国电视机存储多数以人工搬运为主,进行堆叠式存放。人工存储存在许多的弊端,首先,存储库内电视机的打包、存放、取用皆由人工完成,工作量巨大,所需劳动力较多;而且,人的身高具有局限性,堆叠至高层后,人工存取电视机会对人身安全造成威胁;还有,长时间工作会导致人的疲劳,而疲劳工作使得电视机的“安全”也没有了保障;此外,人必不可少的休息,又会使得存储效率降低。

此时,选用机器人代替人工能完全避免这些弊端。如今的机器人不再是简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和及其特长的一种拟人的电子机械装置。机器人完全有能力代替人工完成电视机存储取放和搬运。若在存储库中放一个不怕苦累、可高可低、不觉疲惫、不用休息的机器人来完成存储工作,不仅能节约劳动力,保障人和电视机的“安全”,而且能长时间工作,工作效率也会大幅度提高。这便是电视机存储库取放和搬运机器人总体和机械手设计的目的和意义。

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2. 研究的基本内容与方案

电视机存储库取放和搬运机器人总体和机械手设计,所针对的工作环境是电视机仓库,属于室内不可控环境,地势平坦,不可控障碍物多为包装箱以及未整理的电视机。

根据此环境进行机器人功能分析。首先,设计的机器人应该能够完成在不可控环境中移动。因仓库地势平坦,不会出现台阶、门槛等障碍物,故可采用两个车轮作为机器人的脚,为避免碰撞障碍物,机器人前端应安装传感器以及摄像头。其次,该机器人应能够升高,以存取较高位置的电视机。因此,机器人支座部分可设计为套筒式升降机构,为能将作业范围扩展至仓库最上端,机器人应设计为最少2米高,升高后可达至少2.5米。最后,该机器人应能够实现电视机的取放、搬运以及装盒打包,因此,该机器人执行机构手抓部分要足够灵活,可设计为仿人体手臂的5自由度机械臂,手臂部分设计肩关节、肘关节和腕关节,手爪部分设计为具有两个自由度的三指手爪,每个关节均能转动,当然,为防止对产品本身造成损害,手爪应添加缓冲材料。

为方便机器人独立自由完成工作,驱动方式采用电驱动,用蓄电池为驱动供电。采用伺服控制系统对机械手及车轮的运动进行控制。蓄电池、伺服电机以及控制系统所需要电路系统需藏匿于机器人本体内部,因此机器人应有尽可能大的内部空间,故应将车轮置于机器人外部,用车桥支撑机器人重量。为合理利用空间,将蓄电池与控制车轮前进、后退、转向的控制系统置于底座中,将控制机械手臂移动及转动、套筒升降机构的控制系统置于上身躯体位置,将单片机系统以及各串行通讯口置于头部位置。具体示意图如下图所示。

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3. 研究计划与安排

第1—3周:完成开题报告

第 4 周:翻译外文资料

第5—8周:完成机器人总体装配图

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4. 参考文献(12篇以上)

【1】 国家863计划智能机器人专家组.机器人博览.

【2】 赵小川.机器人技术创意设计.北京航空航天出版社.2012.

【3】 许航宇.仓储搬运机器人控制系统设计与实现.

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