一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。[ ⑴ 课题名称；⑵ 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；⑶ 前人在本选题研究领域中的工作成果简述]
(1)课题名称：机械手上下料

(2)有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析
　　机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动刚健功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类的劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适用于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性更强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好的适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及已工程应用的水平和国外比还有一定距离，应用规模和生产化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑是十分必要的。因此，界携手的研究设计是非常有意义的。
　　目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
　  目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：
　1.机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。
　2.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和维修性。
　3.机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术进行决策控制；传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。
　4.关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；
　5.焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。
　. 总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。

(3)前人在本选题研究领域中的工作成果简述
　在我国，西周时期的能工巧匠偃师就研制出能歌善舞的伶人，这是我国最早的关于机器人的记录。机器人一词是1920年由捷克作家卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》种首先提出。现代机器人出现于20世纪中期，当时数字计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，在产业领域出现了受计算机控制的可编程的数控机床，人类需要开发机械代替人手去劳动，在这一背景下，机器人技术的研发得到快速发展。
　1959年，戴沃尔与美国发明家英格伯格联手制造出第一台工业机器人。
　1967年，日本川崎重工公司和丰田公司分别从美国购买了工业机器人Unimation和Verstran的生产许可证。日本从此开始了机器人的研制。20世纪60年代，喷漆弧焊机器人问世并逐步发展应用于工业。
　1969年，日本早稻田大学加藤一朗实验室研发出第一台双脚走路机器人。他带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木。
　1979年，美国Unimation公司推出通用工业机器人，标志着工业机器人技术已经成熟。
　1979年，日本山梨大学牧野洋发明了平面关节型SCARA机器人，该型机器人在以后装配作业中得到广泛的应用。
我国机器人技术起步较晚，从20世纪80年代初才开始。全国第一个机器人研究示范工程1986年在沈阳建成。目前我国已经基本掌握了机器人设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨道规划技术。开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。20世纪90年代中期，国6000m以下深水作业机器人试验成功。以后近十年中，在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域，我国逐步缩小了与世界先进水平的差距。但是，目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工控制。第二代机械手设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。

二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。（此部分为重点阐述内容）
   本设计一个具有三个自由度铣床上下料机械手，对工件能准确的夹取，定位，并装卡。
三个自由度，手臂能旋转360度，能伸缩（伸缩距200mm)，能做起降运动（起升距120mm)
 （2）动方式选择液压驱驱动                                                                                
（3）因为在自由度分配上要求机身必须旋转，所以采用圆柱坐标系运动形式。
 （4）机械手的加持工件形状为方料，最大加持重量8KG

　此机械手共有三个自由度，分别是机械手臂的伸缩，支座的360度旋转，以及支座的起降，能保证机械手在上下以及左右位置的调整。全程动力源是液压系统，安装有压力传感器，实现手臂定位，保证工件装卡定位准确。对于机械手结构的选择，有直角坐标机器人结构，圆柱坐标机器人结构，球坐标机器人结构， 关节型机器人结构，在此选择圆柱坐标型，因为圆柱型坐标能实现支座的回转与升降功能。手爪选用单自由度手爪，即在抓取重物之后实现回转放料，料由气动虎钳自动加紧。

　　　三、研究方案：[ ⑴ 技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）；⑵ 实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）]

.机械手结构设计
     运动形式方案选择，为实现不同动作，应选取不同方案。图1中，a为直角坐标型，b为圆柱坐标型，c为球坐标型，d为关节坐标型，e为SCARA型。由于圆柱坐标型位置精度高、运动直观、控制简单、占地面积小，且能实现预期的上下料功能，所以，这里选圆柱坐标型。
      机械手机身的设计
        机身采用回转与升降结构机身。实现回转的驱动方案有几种，这里采用摆动油    缸驱动，升降油缸在上，回转油缸在下。实现机身回转采用液压马达驱动。
      机械手手臂结构设计
         手臂采用直线运动机构，常用的有液压缸、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构及连杆机构等。由于液压缸体积小、重量轻，因而在机械手结构中选用液压驱动。
    ④机械手腕部结构设计
     手腕设计根据我所设计的机械手的要求，选择单自由度手腕。
  ⑤手爪选用双夹钳式机构，
   ⑥驱动件的设计
（2）.机械手驱动方案的设计
     采用液压驱动，液压实现机身的回转与升降，以及各部件的伸缩回转运动。液压控制简单方便，易于操作。为实现机身的旋转，选用液压马达驱动。手臂伸缩与起降都采用液压缸驱动。
（3）.机械手各参数设计计算

  a               b              c          d                  e
                         图1(坐标型机器手的五种形式）

　　　四、主要参考文献目录

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17. Kolíbal, Z.: The theory of basic kinematic chain structures and its effect on their application in the design of industrial robot positioning mechanisms. CERM Akademické nakladatelství, s.r.o. Brno, 2001, ISBN 80-7204-196-7, p. 71
18. Knoflíček, R.- Marek, J.: Obráběcí centra a průmyslové roboty s paralelní kinematickou strukturou. , 1997.

　　　五、毕业设计（论文）工作进度计划。（必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节）
　　　1、开题论证阶段。                                      1～2周（共2周）
　　　2、分析、研究、设计、实施、报告编写阶段。              3～10周（共8周）
　　　3、11～12周：指导教师审阅论文，提出修改意见，学生编辑修论文，学生论文打印稿经指导老师评定之后交给评阅教师评阅。                   11～13周（共3周）
　　　4、毕业答辩阶段：                                      第14周（共1周）
　　　5、毕业设计工作总结阶段。                             15～16周（共2周）

　　　六、指导教师审核意见

                                        指导教师签字：
                                                           年    月    日
　　　七、开题答辩结论和审核意见

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教研室主任签字：
                                                           年    月    日