大空间3D打印机Z轴机械手末端姿态保持机构设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.研究目的

作为传统的减材制造方式的一个强有力的补充,3d打印增材制造技术逐渐发展,推动了设计和制造行业的快速发展。在工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业等领域都得到了广泛应用[1-3]。3d打印在各方面的应用不断扩展,因而需要不断地优化和发展打印设备结构[4]。

3d打印是(3d printing)基于三维模型数据,通过逐层制造方式,不断将原材料(金属粉末、熔丝线材、高分子粉末等)堆积成实体工件的加工方式。传统的3d打印机使用 x、y轴平台机构,沿着固定z轴逐层积累原材料构造实体,本质上这种打印方式应该称为“2.5d 打印”[5]。这种打印模式经过长期发展已经非常成熟,该模式具有设计简单、路径规划容易等优势。但这种打印方式存在一定缺陷。例如,当面临大规模增材制造需求以及复杂的三维模型时,需要打印机适用性强,喷头末端运动灵活。而传统打印方式只能通过固定的z轴上下移动输送打印材料,打印姿势和角度有限,打印完成度就会相当有限。近年来,机器人学的迅速发展打破了传统 3d 打印机的局限性,使 3d打印技术能够更灵活地应用在各行各业,因此该问题成为了机器人学和先进制造学科交叉的一项研究热点[6]。

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2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容

首先对3d打印的作用和工作原理有充分的认识,明确大空间3d打印机的优势,明确机械臂的工作原理及要求。3d打印机要求在大范围内可以实现沿任意曲线的运动,且要求保证其运动和位置精度,同时保持末端执行机构即打印喷头始终保持垂直状态,以实现对输入三维数字模型的打印。通过建立机械臂模型,并对其进行分析和优化,以获得z轴姿态保持状态和更大的z轴运动空间。

1.完成平行四边形机构设计;

2.完成对轻型机械臂结构的基本设计;

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3. 研究计划与安排

第1-3周 文献调研,进行外文翻译,撰写开题报告;

第4-6周 完成总体方案设计;

第7-12周 优化设计,细化毕业设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]陈鹏.3d打印技术在汽车制造中的应用[j].时代汽车,2018(11):27-28.

[2]殷健.3d打印技术在航天复合材料制造中的应用[j].航天标准化,2018(03):23-26.

[3]王维治,宫玲等.3d打印技术在医学领域的应用[j].中国社区医师,2018,34(29):14 16.

[4] [1]吴陈铭,戴澄恺等.多自由度3d打印技术研究进展综述[j/ol].计算机学报,2018:1-21[2019-03-09]

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