0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目:無攀爬式全自動(dòng)高空接線機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院系名稱:機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級:機(jī)械08-4班學(xué)生姓名:導(dǎo)師姓名:開題時(shí)間:2012年2月27日指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：簽字：年月日11課題研究的目的和意義1.1設(shè)計(jì)目的無攀爬式全自動(dòng)高空接線機(jī)器人是為實(shí)現(xiàn)無攀爬式全自動(dòng)高空接線而設(shè)計(jì)的機(jī)器人裝置。裸高壓導(dǎo)線輸電線路的備用導(dǎo)線高空接線，其繞線軌跡不規(guī)范、轉(zhuǎn)子線圈的線徑粗、折彎力較大、折彎運(yùn)動(dòng)空間受限等，給高空接線增加了難度，而多自由度的高空全自動(dòng)繞線裝置的研究是高空接線中亟待解決的瓶頸問題。本課題根據(jù)仿生學(xué)和機(jī)器人學(xué)的原理，運(yùn)用常用的機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其組合，實(shí)現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的全新自動(dòng)繞線機(jī)器人的研究。1.2設(shè)計(jì)意義機(jī)器人可以代替人進(jìn)行繁重、危險(xiǎn)的勞動(dòng)，顯著減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作負(fù)擔(dān)，大大改善了勞動(dòng)條件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。在高空裸導(dǎo)線的接線中，以前都需要操作人員攀高接線，勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性不可靠；而無攀爬式全自動(dòng)高空接線機(jī)器人能夠代替工人進(jìn)行高空作業(yè)，避免了工作中潛在的各種危險(xiǎn)，同時(shí)提高了工作效率，并且減少了高壓輸電線路的電流損耗，也為低碳經(jīng)濟(jì)提供了一個(gè)新的探索方案。該設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性高，具有光明的發(fā)展前景。2文獻(xiàn)綜述2.1現(xiàn)狀及分析裸高壓導(dǎo)線輸電線路的高空接線工作，一直是困擾高空作業(yè)人員的棘手問題，由于其危險(xiǎn)性極大，作業(yè)條件艱難，僅靠人力很難做到，所以都是借助高空作業(yè)車的幫助來實(shí)現(xiàn)的。而高空作業(yè)車體積龐大且笨重，耗資巨大，而且在路況不好的地方很難行進(jìn)，這就導(dǎo)致了很多地區(qū)的高空接線工作很難進(jìn)行。近年來，越來越多的人致力于多自由度的高空全自動(dòng)繞線裝置的研究，試圖找到一種簡便、經(jīng)濟(jì)、安全、有效的方法，來解決這一難題。在一切追求人性化的今天，越來越多繁重、危險(xiǎn)和高難度的工作，開始采用機(jī)器人（包括機(jī)械手）來代替人類完成。無論在國外還是國內(nèi)，高空接線這種工作都已經(jīng)考慮運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)。人類的很多不足都能夠通過機(jī)器人來彌補(bǔ)，這樣不僅節(jié)省了人力，而且降低了風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也讓機(jī)器人得到充分的利用。目前，無2攀爬式全自動(dòng)高空接線機(jī)器人還沒有真正投入使用，但由于其顯著的優(yōu)越性，即高效率、安全性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等，正在被越來越多的專家學(xué)者研究試驗(yàn)，前景可觀。本課題設(shè)計(jì)的無攀爬式全自動(dòng)高空接線機(jī)器人主要實(shí)現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其主要結(jié)構(gòu)有：1)握持導(dǎo)線機(jī)構(gòu)機(jī)械手是一種能模擬人的手臂動(dòng)作，按預(yù)定程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具的自動(dòng)化裝置，主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。機(jī)械手按用途分為通用機(jī)械手和專用機(jī)械手兩類；按驅(qū)動(dòng)方式分，有氣壓傳動(dòng)機(jī)械手、液壓傳動(dòng)機(jī)械手、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手和電力傳動(dòng)機(jī)械手；按控制方式分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手。機(jī)械手的工作原理：機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用液壓傳動(dòng)方式，來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運(yùn)動(dòng)軌跡，有一定速度和時(shí)間的動(dòng)作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號。位置檢測裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置.本課題的機(jī)械手要能夠滿足抓住引線、握住導(dǎo)線，并且手臂最好能夠進(jìn)行橫向伸縮，而且要具有一定的承載能力，因?yàn)樵诶@線機(jī)構(gòu)纏線過程中，機(jī)械手要支撐住整個(gè)機(jī)構(gòu)，如果承載能力不夠，會(huì)出現(xiàn)安全問題。2)全自動(dòng)繞線機(jī)構(gòu)該部分的主要功能是將導(dǎo)線和引線用綁線纏住，繞線機(jī)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等均能夠?qū)崿F(xiàn)繞線動(dòng)作。(1)繞線機(jī)：3繞線機(jī)，顧名思義是把線狀的物體纏繞到特定的工件上的機(jī)器。歐美繞線機(jī)以其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在國際繞線機(jī)市場上占有重要地位。歐美繞線機(jī)一般可繞0.01-2mm的線徑，轉(zhuǎn)動(dòng)誤差極小。繞線機(jī)用精密微機(jī)控制，以程序控制操作，這些程序極易掌握，人機(jī)對話簡單，即使工作人員并無繞線工作的經(jīng)驗(yàn)也可應(yīng)付自如。目前歐洲生產(chǎn)的繞線機(jī)已經(jīng)趨于自動(dòng)化，而美國的繞線機(jī)介于自動(dòng)和半自動(dòng)之間，德國制造的外形比較美觀，零件比較講究，但是造價(jià)高。隨著國際繞線機(jī)市場的蓬勃發(fā)展，相互間的競爭越來越激烈，各國的廠家都必須開發(fā)出新一代的繞線機(jī)?，F(xiàn)在主要是趨向自動(dòng)化的發(fā)展方向。全自動(dòng)繞線機(jī)是近幾年才發(fā)展起來的新機(jī)種，為了適應(yīng)高效率、高產(chǎn)量的要求，全自動(dòng)機(jī)種一般都采用多頭聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家大多都是參照了臺灣等地的進(jìn)口機(jī)型的設(shè)計(jì)，采用可編程控制器作為設(shè)備的控制核心，配合機(jī)械手、氣動(dòng)控制元件和執(zhí)行附件來完成自動(dòng)排線、自動(dòng)纏腳、自動(dòng)剪線、自動(dòng)裝卸骨架等功能，這種機(jī)型的生產(chǎn)效率極高，大大的降低了對人工的依賴，一個(gè)操作員工可以同時(shí)照看幾臺這樣的設(shè)備，生產(chǎn)品質(zhì)比較穩(wěn)定，非常適合產(chǎn)量要求高的加工場合。這種機(jī)型由于集成了數(shù)控、氣動(dòng)、光控許多的新技術(shù)，所以價(jià)格小則幾萬元高則十幾萬元，價(jià)格也使得許多的用戶望而嘆步，另外由于功能要求決定了該設(shè)備的零部件采用了大量非標(biāo)準(zhǔn)件和定制件，所以一旦出現(xiàn)故障相對的維修過程將會(huì)很復(fù)雜，周期也會(huì)比較長。而且這種繞線機(jī)多數(shù)形體巨大，適合大批量，高精度的工作要求場合，不是本設(shè)計(jì)的理想選擇。(2)齒輪齒條機(jī)構(gòu)：齒輪齒條傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，它的傳動(dòng)功率大，速度范圍廣，效率高，工作可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，能保證恒定傳動(dòng)比。但是，這樣的機(jī)構(gòu)可以反向驅(qū)動(dòng)，也就是齒條做直線運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，適合大距離的傳動(dòng)，如機(jī)床導(dǎo)軌底下帶動(dòng)拖板箱移動(dòng)的就是齒輪齒條傳動(dòng)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)需要外加鎖緊裝置，因?yàn)辇X輪齒條機(jī)構(gòu)不能自鎖。而且它的制造及其安裝精度要求高，成本高，不適于兩軸中心距過大的傳動(dòng)及振動(dòng)沖擊較大的場合。(3)行星齒輪機(jī)構(gòu)：行星齒輪機(jī)構(gòu)有很多類型，其中最簡單的行星齒輪機(jī)構(gòu)是由1個(gè)太陽輪、1個(gè)齒圈、1個(gè)行星