轻型垃圾清理机械手设计与运动仿真开题报告

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1、毕业设计（论文）开题报告11选题的背景和意义工厂金工车间的切屑垃圾多，目前用铲子清理垃圾，操作困难，费力，有时还会划伤操作者，有一定的安全隐患；在乡村河道中，污物多为水草、青苔、树枝、树叶、木材以及泥沙等；在沿海，污物多为海草、贝壳及海生物等；另外，有医疗垃圾、建筑垃圾、生活垃圾等；这些垃圾污染环境，清理困难，为改变这一现状，设计了清理垃圾机械手，用以抓垃圾，运垃圾，卸垃圾，实现清理垃圾机械化。该机械手既减轻操作者的劳动负荷，又提高了生产效率，有较大的应用推广价值[1]。1.1选题的背景机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作

2、装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。随着我国经济的腾飞，国家在工业方面也得到了迅猛发展，机械手作为工业生产中非常重要的一种工具，对其技术的不断突破也变得日趋重要，目前，机械手的种类大至可按驱动方式分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等[3]。用机械手作为垃圾清理的对象既可以节约人力，而且对工人的安全也起到了一定的

3、保障作用，而且对于生产效率也有一定程度的提高。1.2国内外研究现状及发展趋势1954年，被称为“机器人之父”的美国科学家GeorgeDevol取得了附有重放必然结果。1970年，机器入学界早期的改革家之一，VictorSchenman在斯坦福大学演示了一种计算机控制的机械手，这就是非常著名的斯坦福机械手。70年代以后，机械手和以机械手为核心的自动化设备在工业发达国家，尤其在日本，有了广泛的应用。由机械手与其它设备组成的生产线极大的提高了企业的劳动生产率，提高和稳定了产品质量，大大缩短了产品更新换代的周期。80年代，人们为了让机器人技术向各行各业扩展、应用，于是有了用于社会服

4、务、海洋开发、宇宙窄间、地下采矿、军事作战、救灾抢险等领域的机器人。到了上世纪90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展和它们之间的相互整合，机械手技术得到了飞速发展。现代控制理论使得机械手控制系统的性能进一步提高[3]。4近年来，随着人类活动领域的进一步扩大，人们对非制造业用机械手的研究空前活跃起来。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机械手的要求更高，需要机械手具有对外感知能力以及局部的自主规划能力等[5]。核工业用机械手，国外的研究主要集中在机构灵巧，动作准确可靠、反应快、重量轻、刚度好、便于装卸与维修的高性能伺服手。

5、目前，机械手技术发达的国家都在竞相开发地下机械手、医用机械手、建筑用机械手、军用机械手、平面机械手[7]，并已经取得了一些卓有成效的结果。2研究的基本内容（1）轻型垃圾车机械手的整体结构设计；　　（2）机械手传动结构的设计；（3）机械手运动的设计；（4）机械手主要部件的运动仿真；2.1基本框架（1）分析运动方式：确定合适的机械手运动方式。（2）确立原理方案：以机械设计和机械原理为基础确立合适的原理方案。（3）总体结构方案：总体设计满足功能要求的运动方式和运动范围。（4）设计计算：包括机械手的连杆等的计算、各部位的受力分析以及轻型垃圾车各部件尺寸的计算。（5）动态仿真：用UG

6、画出整机的三维装配图，再对主要运动部件进行运动仿真。2.2研究的重点和难点（1）垃圾车整体的平衡。（2）合理设计机械手的传动方式和运动方式。（3）机械手抓物体时的受力情况的计算。2.3拟解决的关键问题（1）机械手的设计应该满足上下运动、旋转运动、前后移动、手爪的张合等运动功能。（2）设计中尽量避免机构中过多的磨损。（3）采用合适的材料，对于整体结构控制在一定的长宽高范围内，以减轻机械手的自重。4（4）机械手有足够的力夹起垃圾，对于大型的垃圾有足够拉力拉起垃圾。（5）利用运动仿真还原机械手的工作情况。3研究的方案及措施3.1轻型垃圾车机械手的总体方案该方案结构图中包括1万向轮

7、，2手拉杆，3车厢，4拉杆，5升降液压缸，6摇杆，7机械手，8转盘等组成。主体运动靠8转盘，4拉杆，6摇杆在两个5升降液压缸的作用下带动，完成机械手的上下、左右、前后、升降运动。依靠8转盘的各方向自由运动带动各部件灵活转向与定位，完成左右、前后运动。升降液压缸5将摇杆6带动来控制机械手的上下、升降运动。垃圾车的运动主要靠底座下面安装4个滚轮，前两个滚轮9为万向轮。后两个滚轮l为固定轮，手拉杆2通过滚轮运动可使机械手手部在水平方向上达到不同位置。1固定轮2手拉杆3手动液压泵组件4立柱5升降液压缸6摇杆7机械手8转盘9