冷镶嵌金相试件制备装置机械结构设计-开题报告

3.0 闻远设计 2024-06-19 99 4 33KB 6 页 25光币

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毕业设计开题报告

冷镶嵌金相试件制备装置机械结构设计

一、课题的目的及意义

（一）课题目的和意义

进入 21 世纪，随着自动化水平的发展，许多生产或加工过程已经由手工走向半

自动化和自动化。金相试件的制备就是其中的一个典型代表。金相试件是进行金相检

验所必须制备的样品，而金相试件制备的好坏直接关系着金相检验的成功与否。

金相试件的制备要经过取样、镶嵌、磨光、抛光和浸蚀等多个步骤。目前，已经有

专门用于金相试件的磨光机和抛光机等。但是它们只是实现了制备过程中单个步骤的

自动化，没有解决金相试件制备过程的全自动化，由于人工操作金相制样工作时间

长，劳动强度大，生产效率低，而且对人可能造成伤害，具有一定的危险性和复杂

行，许多单位还是手工制件，手工制件缓慢，制件工人的经验决定着试件的好坏。手

工制件已经满足不了金相研究对于试件的需求。机械代替手工制件已是必然趋势。

（二）国内外研究现状的分析

1.国外研究现状

国外对机械手的研发十分重视，目前一直处于国际一线水平。近年来，市场上主

流的机器人生产商主要还是欧美和日本，例如欧美生产的 ABB、库卡以及日本产的爱

普生、安川、发那科等。国外的机械手品牌已经比较成熟，在自动化的各个行业占据

了十分重要的地位，这离不开国外科研人员对机械手设备的大量研究， 2022 年，

Bae Jangho 等学者使用冗余解析方法完成了多个机械手之间的协作和协同工作，使

得机器人在水下可以完成复杂的任务。研究者们开发了各种协作控制算法和任务分配

策略，使多机器人系统更为高效、智能。2020 年，Miguel Díaz-Rodríguez 等人提出

了一种解决并联机器人模型参数过多以及辨别问题的动态参数辨识方法，并在两个

实际的 3自由度并联机器人上进行了实验验证。研究者们开发了各种智能机械手，

这些机械手具有学习、决策、适应等能力Error: Reference source not found。在 2021 年，Jayden

Chapman 等人开发了一款局部自适应型机械手，该机械手配备了能够滚动的软指尖

模块，以及气动系统和肌腱驱动机构组合驱动的吸盘模块，采用全驱动、平行颚式设

计，通过齿轮齿条传系统驱动手指运动。在 2017年，斯坦福大学研发了一款 Ocean

one 水下机器人。这款机器人安装一双欠驱动机械手，手指内部带有肌腱，可以通过

电机改变传动比，从而提高抓取适应性。在 2021 年，韩国科学家 Uikyum Kim等人研

发出一款抓取力大且灵活性高的机械手，该手为仿生欠驱动机械手，采用了连杆传
动机构，总共 20 个关节，指尖具有触觉感知能力，整体结构紧凑，1.1kg 的低重量
Error: Reference source not found。
由于机械手在现代科技多领域不可替代的重要性，世界上的许多国家包括美国、
日本以及德国等率先开展对机械手的相关研究，并取得了相应的研究成果。最早期的
机械手大多结构简单，结构以两指居多，注重工具化且功能性单一，主要用于简单、
重复性劳动的工业生产中，大多数情况下只需要实现对物体简单的夹持移动操作 Error:
Reference source not found。机械工业作为整个经济产业发展的关键，机械手的应用又是机械工
业发展的核心部 分，国外对其已经进行了几十年的研究，基础的研究技术已经十分
成熟，并且被广泛应用，尤其是 ABB、KUKA、舒勒等公司设计出来的机械手应用范围
最广Error: Reference source not found。
2.国内研究现状
国内对机械手的研究与运用起步较晚、起点较低，20 世纪 70 年代，我国才对机
械手进行正式的研究，尤其在 863 计划实施之后，与机械手相关的技术迅猛发展，
我国很多学者和专家已经开始重视对工业机械手的研究，并取得了一系列阶段性的
成果Error: Reference source not found。2017 年，哈尔滨工业大学和德国宇航局共同研发了四指仿生
机械手，DLT-HIT HandⅠ和 DLT-HIT HandⅡ机械手采用仿生理念，指节内部采用
机械传动方式，布局紧凑合理，搭载了多种传感器，能够随时传输手指接触力 Error:
Reference source not found。机械手的抓取运动规划是近年来学者们研究的热点。抓取运动规划是
将抓取 任务分解为许多抓取动作，通过分析抓取系统的初始状态和目标状态，将一
系列的抓取动作抽象为一系列的点，形成表示抓取动作的点云，通过组合的方式将
点云中的每个点联系起来，形成理想的运动轨迹，从而完成抓取运动规划 Error: Reference
source not found。
在 2015年，浙江理工大学的毛文波基于气动人工肌肉提出了一种机械手指，其
结构仿照人类手掌，根据人手关节运动方向与位置，确定了机械手的结构与其完成
确定运动所需自由度，通过多组气动人工肌肉伸展拉动钢丝带动手指各节完成其运
动，并针对人工肌肉设计了气动控制系统，完成了相关样机的制作及其试验。2003
年，哈尔滨工业大学机器人研究所的刘宏等介绍了一种名为 DLR-I的机械手型及其
改进型 DLR-II，其中前者两型机械手每单一手指均具有三自由度，并集成了 28个传
感器，采用了由直流电机、空心轴、行星传动结构组成的线性驱动器；机械手由末端
中段耦合的四指组成；机械手的每个关节安装了力矩传感器、基于红外LED 的一维关
节位置传感器、霍尔传感器Error: Reference source not found。
随着社会与科技的进步，工业生产自动化设备越来越广泛应用，其中机械手的
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毕业设计开题报告冷镶嵌金相试件制备装置机械结构设计一、课题的目的及意义（一）课题目的和意义进入21世纪，随着自动化水平的发展，许多生产或加工过程已经由手工走向半自动化和自动化。金相试件的制备就是其中的一个典型代表。金相试件是进行金相检验所必须制备的样品，而金相试件制备的好坏直接关系着金相检验的成功与否。金相试件的制备要经过取样、镶嵌、磨光、抛光和浸蚀等多个步骤。目前，已经有专门用于金相试件的磨光机和抛光机等。但是它们只是实现了制备过程中单个步骤的自动化，没有解决金相试件制备过程的全自动化，由于人工操作金相制样工作时间长，劳动强度大，生产效率低，而且对人可能造成伤害，具有一定的危险性和复杂行，许...

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