LED光源自动化组装机上下料机械手设计开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，LED光源的发展突飞猛进，其效率高、寿命长的特点远远胜过了白炽灯。LED，即发光二极管，它的发光原理与白炽灯很不同，相比之下，它也更加环保，耗电量也更少。因此专家预言，5年后LED灯将成为下一代主流照明产品，市场需求量也会急速增加。然而LED灯泡由多个部件组装而成，人工组装将耗费大量人力和时间，所以市场恒需要一套高效稳定的自动组装设备。上下料机械手是一种工业机器人，它由机械本体、控制器、驱动系统和传感检测装置构成，是一种能够仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种动作的机电一体化设备。它对于提高产品的生产效率和生产质量有着十分重要的作用。工业机器人除了能代替人的一些劳动外，也具备人对于环境快速分析和反应的能力，对于恶劣换进的适应能力也非常强。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。由此可见，论文的选题对LED灯及众多产业都有很重要的意义：减轻了人的劳动强度、保证了产品质量、提高了生产效率；尤其是在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中，它代替人工作的意义则更加重大，可显著降低发生工伤事故的概率。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

厂家对机械手的工作效率有较高要求，也就要求机械手在很短时间内就要完成上下料。此外技术要求机械手竖直升降和水平伸缩的误差都要小于0.1mm，这就需要机械手在运作快速平稳的前提下，还要有较高的精度控制。机械臂的升降伸缩距离也必须可以手动调控。

难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

近20年来，气动技术的应用得到迅速拓展，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。昆明理工大学流体控制工程研究所的陶湘厅教授就对气动机械手的应用现状和发展前景做了相关的调研和分析。气动机械手由于具有结构简单、质量轻、动作迅速、平稳、可靠节能和不污染环境、容易实现无极调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点，被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电业、化肥和化工，视屏和药品的包装、精密仪器和军事上。而气动机械手未来的发展泽朝这一下几个方向：1、重复高精度。重复精度是指动作重复多次后，机械手达到同样位置的精确程度。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服系统的成套化，气动机械手的重复精度将越来越高。2、模块化。模块化拼装的气动机械手具有更加灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，是机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性、高强度及精确的导向精度。3、无给油化。为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。4、机电气一体化。发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从开关控制进入到高精度的反馈控制。

气动机械手技术已经发展了很多年，相关研究已经很成熟。对于气动机械手，结构方面主要是机械手爪，即夹持器的设计，系统方面主要是控制系统的设计。对于气动机械手变尺寸自动对中夹持器的设计，苏州大学的孙友刚进行了详细的研究，并主要讨论了下面几种夹持器。1、回转型连杆杠杆式夹持器，其结构如图1所示。2、直杆式双气缸平移夹持器，如图2所示。3、连杆交叉式双气缸平移夹持器，如图3所示。

4. 研究方案

1.机械结构：

（1）坐标形式：

机械手主要有以下几种坐标形式：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节式坐标型。这里我们采用直角坐标形式，直角坐标式机械手有以下几个主要的优点：产量大，节拍短，高效率；适合多工序复杂工作，定位容易改变；定位精度高，且不易受载重变化影响。图7所示即为本课题直角坐标式结构示意图。

5. 工作计划

第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至毕业设计管理系统。

第3周 完成开题报告审核。开始毕设课题的计算。