磁引导系统末端执行器的设计及优化开题报告

1. 研究目的与意义

随着机器人技术的飞速发展及其在各个领域的广泛应用，作为机器人与环境相互作用的最后执行部件，未端执行器对机器人智能化水平和作业水平的提高具有十分重要的作用，机器人未端执行器的工作能力的研究受到了极大的重视。

一个机器人末端执行器指的是任何一个连接在机器人边缘（关节）具有一定功能的工具。这可能包含机器人抓手，机器人工具快换装置，机器人碰撞传感器，机器人旋转连接器，机器人压力工具，顺从装置，机器人喷涂枪，机器人毛刺清理工具，机器人弧焊焊枪，机器人电焊焊枪等等。机器人末端执行器通常被认为是机器人的外围设备，机器人的附件，机器人工具，手臂末端工具。

机器人末端执行器的重量，被抓取物体的重量及操作力的总和是机器人容许的负荷力。因此，要求机器人末端执行器体积小，重量轻，结构紧凑。机器人末端执行器的万能性与专用性是矛盾的。万能末端执行器在结构上很复杂，甚至很难实现。例如，仿人的万能机器人灵巧手，至今尚未实用化。目前能用于生产的还是那些结构简单，万能型不强的机器人末端执行器。

2. 研究内容和预期目标

一、主要研究内容：1、末端执行器设计；2、执行器的动力学分析；3、选择合适的驱动方式；4、传感器设计；二、预期目标：根据任务要求,研究设计一种磁引导系统的末端执行器。

其内容包括了执行器的设计及优化、运动学分析、仿真及工作空间模拟、驱动电机的选用。

1). 系统设计报告（一份），报告不少于8000字；2). 外文翻译资料（一份），中文文字不少于5000字；3). 末端执行器的设计图纸；

3. 研究的方法与步骤

1). 参阅相关产品的技术资料,检索文献与论文，拟确定总体设计方案。

2). 根据工作环境及工作要求比较设计方案，进行尺寸规划以及结构设计，选择合适的材料。

3). 选择合适的控制方式和驱动方式，确定控制电机类型，设计控制系统。

4. 参考文献

[1]. 濑川英建, 千叶淳, 木村敦志. 磁性引导系统: CN, CN102266226 B[P]. 2013.[2]. 千叶淳, 木村敦志, 濑川英建. 磁性引导系统 Magnetic guidance system:, 2011.[3]. 河野宏尚. 引导装置以及胶囊型医疗装置引导系统 The guide means and the capsule medical apparatus guidance system:, 2016.[4]. 内山昭夫, 木村敦志, 青木勲. 胶囊型医疗装置引导系统及其控制方法 The capsule medical device guidance system and control method:, CN102688014 B[P]. 2015.[5]. 伯恩哈德·博格纳. 末端执行器:, CN108364896A[P].[6]. 李秦川, 胡挺, 武传宇,等. 果蔬采摘机器人末端执行器研究综述[J]. 农业机械学报, 2008, 39(003):175-179.[7]. 王建, 刘浩, 田威,等. 面向飞机自动化装配的制孔末端执行器的设计[J]. 南京航空航天大学学报, 2012, 044(B04):P.19-22.[8]. 杨庆华, 金寅德, 钱少明,等. 基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器研究[J]. 农业机械学报, 2010(09):154-158.[9]. 刘继展, 李萍萍, 李智国. 番茄采摘机器人末端执行器的硬件设计[J]. 农业机械学报, 2008, 39(003):109-112.[10]. 刘宏伟, 王效杰, 梁艳阳,等. 机器人末端执行器姿态轨迹规划研究[J]. 机械设计与制造, 2015, 000(004):28-30.[11]. 王军南, 丛爽. 基于视觉的机械臂末端执行器坐标获取[C]// 中国自动化学会;中国系统仿真学会;中国科技大学. 中国自动化学会;中国系统仿真学会;中国科技大学, 2007.[12]. 马修·A·迪尼诺, 布宁·J·克拉顿, 雅各布·C·巴里尔,等. 末端执行器组件,驱动套管以及并入有末端执行器组件,驱动套管的手术施夹器:, CN110680450A[P]. 2020.

5. 计划与进度安排

1). 1月20日-2月16日:查找和阅读参考资料,熟悉课题,撰写完成开题报告;2). 2月17日-4月10日:末端执行器总体方案设计;3). 4月11日-5月10日:机械系统部分详细设计;4). 5月11日-5月31日:控制系统部分详细设计;5). 6月1日-6月15日:撰写设计说明书,准备答辩。