龙门机器人本体及控制系统设计开题报告

全文总字数：2525字

1. 研究目的与意义

进入21世纪以来，随着劳动力价格的上升，机械手臂在许多领域中的应用越来越广泛。

工业机器人的好处在于，它可以在恶劣的情况下连续长时间工作，比如焊接、切割、喷漆、重物装配等工作，也经常用于简单、单调、重复性高的工作，比如上料、搬运等，设计的具体目的：1、通过这次设计，把大学所学的专业知识资源整合，运用有关知识解决实际问题； 2、通过查阅大量文献，培养研究习惯，树立严谨的态度，创造有价值的设计；3、了解龙门机器人在国内及世界上的发展状况及其实际运用情况，为同学们踏入社会可能所要面临的情况作一些准备。

目前，龙门式机械手作为国内应用较多的工业机械手，它的技术水平在一定程度上代表了工业机械手，龙门式机械手是沿着三个相互独立垂直的坐标轴（即 x 轴、y 轴、z 轴）来运动，最终使机械手到达设定的位置。

2. 国内外研究现状分析

国外工业机器人研究现状在国外工业比较发达的国家，工业机器人产品日臻成熟，工业机器人及自动化成套装备己成为高端装备的重要组成部分及未来发展趋势，从而形成了一大批有着世界影响力的工业机器人企。

基于雄厚的工业发展基础和先进的科学技术，美国在机器人方面的研究是全世界起步最早的，所以世界上第一台工业机器人理所当然的诞生于美国。

工业机器人在美国的发展虽然历经了不少波折，但技术发展始终处在世界先进行列之中，具体表现在：（1）机器人功能全面，性能可靠，准确度高；（2）机器人程序语言的类型较多，应用的范围也比较广；（3）智能技术发展较快，很多智能机器人已得到广泛应用；（4）用于航空和军事的高智能高难度的机器人开发比较迅速。

3. 研究的基本内容与计划

课题研究内容介绍：本次课题主要从以下几个方面进行设计：1、针对给定的龙门架跨度以及机器人工作环境等要求，对机器人首先进行了运动分析，确定了机器人运动范围方案，分析了到达指定位置的可行性，最终确定了适合本次设计的机器手。

2、从多个方面的比较来设计直线运动单元，最后对龙门架方案进行设计，并对其直线单元部分进行结构设计和受力分析，并运用材料力学的相关知识对龙门架结构进行检验，然后用solidworks建模，系统等效惯量计算，系统精度分析，最终确定了龙门式机械手中必要参数。

3、plc的选用及控制系统框图的设计；i/o接口电路及伺服控制电路的设计和选用；系统控制软件的设计。

4. 研究创新点

本论文特色和创新如下（1）通过对国内外研究现状的分析,本论文将在前人研究的基础上，设计一种沿着x,y,z轴运动的多自由度龙门架机械手，旨在代替劳动力，增加生产效率。

（2）通过自上而下设计方法完成直角坐标机器人各部装的设计。

（3）设计控制系统的硬件结构，并对各结构单元进行分析及研究；最后对运动控制原理进行研究。