一种轻型机械臂结构设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1课题背景以及研究目的:

轻型机械臂的设计是用来克服传统工业机器人结构臃肿，能耗大，不易安装的特点。本课题通过对传统机械臂的结构，力学性能等特性进行改进，提出一种轻型机械臂的结构设计模型。

自1962年第一台工业机器人诞生，机器人产业取得了蓬勃的发展[1]。随着目前机器人技术向更广方向的发展，工业机器人从汽车制造[2] 逐渐向其他的制造行业延伸，如深海采矿[3]船舶制造[4]等。但是，由于传统工业机器人本身具有控制模式单一，体积大等缺点。因此，工业生产也对工业机器人技术提出了更高的要求，如增加制造系统的柔性[5]，采用模块化设计[6]等，均是为了达到机械臂的轻型化要求。

十几年来国内外众多的科研机构针对某些领域研制成了一些具有特定功能的轻型机械臂，但是由于各种原因均没有投入传统工业生产。因此，设计出一款具有显著轻量化特点的机械臂很有必要。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标：

通过对机械臂典型建模思路对传统机械臂进行分析，并且针对传统机械臂的缺点即笨重的特定，从选材及力的验算等方面对机械臂进行优化，达到轻型化的目的。

2.2研究内容：

首先，将6个关节的运动方式进行分配，并通过这种分配方式进行各关节的设计计算，将计算的结构进行三维建模。之后，对机械臂中的一些危险零部件进行应力分析，验证结构是否满足强度的要求。最后采用d-h建模建立机械臂的坐标模型。并通过adams对机械臂进行运动仿真。整个设计过程中，对整个装配体的安装以及轻型化方面都听该着重考虑，保证设计的合理性。

3. 研究计划与安排

第1-3周： 认真阅读任务书，查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告的撰写，并完成至少一篇英文文献的翻译。

第4-6周： 完成d-h建模法的学习及部分软件如adams的学习

第7-9周：完善任务书，并通过任务书的要求进行机械臂结构的设计及cad建模第9-11周：针对模型的臃肿部位进行优化设计第10-12周：对机械臂进行有限元分析并验证结构强度

第13-14周：对机械臂d-h建模并在adams中进行运动仿真

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 顾震宇. 全球工业机器人产业现状与趋势. 机电一体化. 2006.02

[2] 杨金 .机器人在汽车车身制造中的应用. 航空制造技术. 2004.03

[3]李一平 燕奎臣. 自制水下机器人在深海采矿系统湖中的应用 .海洋工程 2006.02

[4]高飞 严铿 邹家生 .焊接机器人在船舶工业中的应用江苏船舶. 2009.03