垃圾桶高水压清洗上下料装置结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着人民生活水平的不断提高，我国城市垃圾桶数量不断增长。据统计，目前平均一个城市的垃圾桶的数量已达２万多个，且随着城市化进程的加快，垃圾桶每年投入量也在成比例上升。环卫垃圾桶是城市环境中重要的卫生设施之一。根据不同的使用场合和使用需求，环卫垃圾桶往往具有不同的外形和不同的尺寸。在环卫垃圾桶中，带揭盖大容积塑料垃圾桶是较为常用的一种，常见于小区、学生宿舍等人员密集的居住场所。这类垃圾桶常常收集生活垃圾，瓜果蔬菜等易变质物品，导致垃圾桶自身容易遭受赃物污染，若不及时清洗极易造成污垢堆积。但目前垃圾桶清洗多半采用人工的方法：一边用水冲洗一边用刷子清刷，最后喷洒消毒液，若处理不当，容易造成二次污染。较为先进的方法，环卫工人手持水枪冲洗，但是由于没有适当的场地和设备，清洗完后的污水无法回收，残留在原地，反而扩大了垃圾污染面积。最严重是垃圾桶常年不清洗，只是用垃圾车统一回收垃圾。

目前，国内外对垃圾桶的清洗多采用人工清洗，对水资源的利用也不够充分，并且其上下料过程也多为人工上下料，自动化程度低，劳动强度大，需要人工多，不能形成高效且具有一定自动化程度的清洗。采用高压水对垃圾桶进行清洗是较为可行的方案，一方面高压水可以高效移除垃圾桶顽固污垢，另一方面，垃圾桶清洗后的水体可以在过滤后重复利用，可以有效节约水资源。在对垃圾桶进行清洗的过程中，涉及到两个关键工序，其一是垃圾桶的上下料操作；其二是垃圾桶的高压水洗操作。

2. 国内外研究现状分析

上下料装置[1]的功能是先把待加工的工件运输到加工位置，待加工完成后再运输到物料的储放位置。在机器人没有得到广泛使用的阶段，企业是通过大量的劳动力来完成上下料的工作。近年来，随着人们对机器人了解的加深，机器换人的理念己经深入人心。相关技术人员也在不断探索，去研发适用于各个场合的工业机器人。工业机器人的关节与人 的手臂相似，可实现空间中的自由移动与回转运动，凭借其功能完成物料在各个工步中的加 工与运输。

自动上下料的历史可以追溯到 1956 年，美国科学家 j.engelberger 发明了第一台工业机械手并于 1962 年首次被美国通用公司应用于实际生产。由于其提高了生产效率，具有比较好的稳定性与灵活性，后期被广泛的应用于工业生产。自动上下料装置作为机械手应用的一个重要方面在国外的高端机床中具有很广泛的应用，这种装置作为机床的附属装置，配合机床的动作，自动的完成工件的上下料动作，不仅动作快速，而且重复定位精度高[2-3]。

在国外，工业加工完整的自动化线在六七十年代便已经形成。美国机器人发展起步最早，所以世界上第一台工业机器人诞生于美国。其发展思路是立足于相关机器人核心技术实现产业化[4-5]，并提出了相关的工业机器人发展计划。经过几十年的发展，美国又有了大量享誉全球的工业机器人生产企业，近年来其工业机器人的生产销售增长率达到了12%。1967 年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于1968年试制出第一台日本产通用机械手机器人[6]。日本拥有世界工业机器人总量三成，是世界上机器人保有量最多的国家，也是全球第二大需求市场。日本工业机器人的主要知名企业有 fanuc、安川、松下、川崎、otc 等[7]。德国作为世界上工业最发达的国家之一，其拥有的工业机器人数量也与其在工业领域发展的地位相匹配，在日本和美国之后，雄踞世界第三的位置，其中德国在智能机器人领域的研究和发展应用在世界上遥遥领先。kuka 是德国最著名的机器人品牌，也是全球最顶尖的工业机器人制造生产厂家之一，广泛用于汽车、航天、医药、食品等各门类工业领域。瑞士与瑞典合并的 abb 公司也是全球最大的机器人制造商之一。目前 abb工业机器人应用范围较广，包括装配、焊接、喷涂、包装、密封涂胶、材料处理等领域。随着计算技术、微电子技术、网络技术的快速发展，自动上料的研究已经由简单的结构发展为具有柔性制造系统和柔性制造单元的机器人。世界顶级的工业机器人制造公司研发的自动上下料机器人各有特色，如日本 fanuc 公司生产的将上料过程与视觉系统相结合的机床上下料工业机器人 r-2000ib/210f，瑞典abb公司生产的采用pcbased控制系统运动轨迹十分精确的上下料工业机器人，德国 kuka 公司生产的采用模组化构造的方便改装、有较高承载能力的上下料机器人[8-10]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本毕业设计研究课题即是面向带揭盖大容积塑料垃圾桶的清洗中的上下料作业，研究实现该作业的机械设备及关键零部件、关键机构、关键尺寸参数等，通过创新性设计形成机械装置三维模型，完成装配图，并进行关键零部件的设计、计算和校核，形成完整的设计报告和设计文档，为垃圾桶的清洗上下料作业提供切实可行的解决方案。

具体工作如下：

1、通过查阅国内外文献了解上下料装置的设计并确定设计流程。

4. 研究创新点

现阶段，国内外对垃圾桶的清洗多以人工为主。本设计主要通过对机械臂的设计来完成垃圾桶的上下料工作，使其完成对人工搬运垃圾桶作业的替代，使垃圾桶清洗时的上下料过程具有一定的自动化，来减轻人工作业强度。