自动化生产线码垛搬运机械手设计研究
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计毕业论文(设计)摘要本文主要任务是码垛机器人的结构设计与分析。
首先介绍码垛机器人的研究背景，并简要介绍了国内外码垛机器人发展状况和主要结构形式，在对码垛机器人的功能需求分析和原理性设计后，参考了其他码垛机器人的结构，进行了总体方案设计，确定了本码垛机器人的结构类型，为具有四自由度的圆柱坐标式机器人。
同时在总体方案的基础上，从实际出发，对码垛机器人进行了整体结构设计，并进行了腰部，臂部和腕部等主要结构的选型设计与分析，其中详细设计了臂部的同步带传动、滚珠丝杠传动等。
本文主要采用Pro/E 软件对机械手进行了设计，使机械手的设计难度大大降低，提高了设计的效率。
最后，在运动学上对码垛机器人进行了分析，从理论上确保了在运动上的可靠性，保证码垛机器人能够正常地运行。
关键字:码垛机器人;四自由度;结构;设计毕业论文(设计)AbstractThe main task of the paper is the structure design and analysis of the palletizing robot. First of all,research background of the palletizing robot was introduced, and the brief description of the status of development and main structure was given at home and abroad. After functional requirements analysis and schematic design had done, Referencing to other palletizing robot structure, the overall program was designed, then determined the structural type of palletizing robotis the cylindrical coordinates with four degrees of freedom robot. On the basis of the overall program, proceeding from reality, the overall structure of palletizing robot was designed, and a selection of design and analysis of the main structure of the waist, arm and wrist had been done, including the detailed design of the arm belt drive and ball screw drive. Pro / E software was used to design robot, which made the difficulty of the work is greatly reduced, thereby improving the efficiency of the design. Finally, kinematic analysis had been done in theory, to ensure reliability of the palletizing robot .Key words: palletizing robot;four degrees of freedom; structure; design毕业论文(设计)目录第 1章绪论...................................................................... ........................................................................ .. (1)1.1研究背景...................................................................... ........................................................................ (1)1.2码垛机器人机发展状况 ..................................................................... . (2)1.3国内外码垛机器人主要结构形式 ..................................................................... (3)1.4本设计的主要任务 ..................................................................... ............................................................ 5 第 2章码垛机器人总体方案设计 ................................................................. . (6)2.1码垛机器人功能需求分析 ..................................................................... .. (6)2.2码垛机器人原理设计 ..................................................................... .. (8)2.3运动分析...................................................................... ........................................................................ .. 92.3.1自由度...................................................................... . (9)2.3.2速度分析...................................................................... (9)2.4总体结构设计...................................................................... (9)2.5小结...................................................................... ........................................................................ ........ 10 第 3章码垛机器人关键结构设计分析与选型 ................................................................. (11)3.1臂部...................................................................... ........................................................................ .. (11)3.1.1臂部结构...................................................................... . (11)3.1.2臂部臂长设计 ..................................................................... . (11)3.1.3大臂校核...................................................................... . (13)3.2滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.1水平滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.2垂直滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (18)3.3电机选型计算...................................................................... . (19)3.4线性滑块选型计算 ..................................................................... (21)3.5同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.1水平同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.2腰部同步带设计 ..................................................................... .. (31)3.6本章小节...................................................................... .........................................................................34 第 4章总结与展望...................................................................... (35)41全文总结...................................................................... .........................................................................354.2展望...................................................................... ........................................................................ ........ 35 参考文献...................................................................... ........................................................................ ............... 36 致谢...................................................................... ........................................................................ ..................... 37 附录.....................................................................................................................................错误～未定义书签。
毕业论文-袋装料码垛机械手设计论文
1前言1.1设计的目的和意义机械手自问世以来，经过了40多年的发展，已广泛应用于各个领域。
机械手最早应用于制造工业，常用于喷漆、焊接、搬运和上下料。
机械手可代替人从事危险、有毒、有害、高温、高压、重载、噪音、粉尘和低温等恶劣环境中的工作；代替人完成单调重复和繁重的劳动，不仅减少了人力资源的浪费，减轻了劳动强度，而且大大改善了工人的劳动条件，提高了生产效率和生产自动化水平。
目前机械手主要用于以下几个方面。
(1)恶劣的工作环境和危险的工作在核工业中，核反应堆内具有较强的放射性，为了人员的安全，经常需要机械手来完成相关的清理工作，另外在压铸、冲压、热处理、锻造、喷漆车间以及有强烈紫外线照射的电弧焊等危险领域的作业中也经常需要用到机械手。
(2)自动化生产领域目前研制出了搬运机械手、码垛机械手、汽车座椅装配机械手、点胶机械手等各类工业机械手，主要用于生产上实现自动化。
如当末端夹持焊枪时，可以对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊作业；当末端安装喷枪时可以进行喷涂作业；当末端安装手钳时，可以给压铸机或成型机进行上下料作业或者用来装配机械零部件。
目前我国已经建成的自动生产线有很多，如沈阳水泵厂的环类深井泵轴承体加工自动线、上海动力机厂的箱体类气缸盖加工自动线、大连电机厂的轴类4号和5号电动机轴加工自动线、上海拖拉机齿轮厂的盘类齿坯加工自动线等等[1]。
(3)在特殊作业场合进行极限作业在一些极地探索、火山探险、空间探索、深海探密等领域经常要用到机器人去探索，目前研制出了螃蟹机器人，用于水下勘测任务操作，它的身体结构接近于螃蟹，能够完成指定的指令，也可以用于海洋搜寻及石油天然气的勘测。
还有用于国际空间站的机器人，可以对空间站的外表面进行检测。
(4)农业生产目前研制出了太阳能农用机器人，他可以找到隐藏在农作物中的杂草，这主要依赖于它的视觉系统，当发现有别于农作物的植物时，它便利用数据库提供的植物的特性与目标植物加以比较，当确定为杂草时，就会用机械手割断杂草，同时还可以喷洒除草剂。
送料(物料搬运)机械手设计论文
摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。
首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机器人，示教编程，伺服，制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake目录第1章绪论 (3)1.1 机器人概述 (4)1.2 机器人的历史、现状 (4)1.3 机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2 基座及连杆 (4)2.2.1 基座 (7)2.2.2 大臂 (7)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (4)2.4 驱动方式 (4)2.5 传动方式 (4)2.6 制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1 控制系统模式的选择 (4)3.2 控制系统的搭建 (4)3.2.1 工控机 (4)3.2.2 数据采集卡 (4)3.2.3 伺服放大器 (4)3.2.4 端子板 (4)3.2.5电位器及其标定 (4)3.2.6电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2 实现方法 (4)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4.2.2直流电机的伺服控制 (4)4.2.3电机的自锁 (4)4.2.4示教编程及在线修改程序 (4)4.2.5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1 所完成的工作 (4)5.2 设计经验 (4)5.3 误差分析 (4)5.4 可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)第5章总结5.1 所完成的工作5.2 设计经验5.3 误差分析5.4 可以继续探索的方向致谢本次毕业设计，是于德弘老师考虑到学生日后的研究方向而特意为我安排的。
智能仓储搬运机械手的设计与研究
智能仓储搬运机械手的设计与研究随着现代物流产业的不断发展，智能仓储技术正逐渐成为行业的重要支柱。
其中，智能仓储搬运机械手作为物流自动化搬运的关键设备，具有越来越重要的地位。
本文将围绕智能仓储搬运机械手的设计与研究展开讨论，介绍其基本概念、设计原理、应用现状及未来发展方向。
智能仓储搬运机械手是一种可以在仓库中自主移动、搬运货物的机械设备。
通过运用先进的传感器、控制器和算法，机械手可以实时获取货物的位置、数量等信息，并自动完成货物的搬运、上架、拣选等任务。
智能仓储搬运机械手的使用可以有效提高仓库的货物处理能力，降低人工成本，提高物流效率。
智能仓储搬运机械手的机构设计是实现其运动和搬运功能的基础。
机构主要包括手臂、手腕、手指等部分，其中手臂的长度、形状和运动范围决定了机械手的作业范围。
手腕和手指的设计则直接影响机械手的灵活性和抓取货物的能力。
因此，机构设计需要充分考虑作业需求、运动效率和稳定性等多方面因素。
电路设计是实现智能仓储搬运机械手各项功能的核心。
电路部分主要由主控制器、传感器和执行器等组成。
主控制器负责接收来自传感器的信号，并根据预设的算法指令，驱动执行器完成相应的动作。
传感器主要用于实时监测货物的位置、数量等信息，为控制器提供决策依据。
执行器则包括电机、气缸等设备，负责实现机械手的运动和抓取功能。
软件设计是实现智能仓储搬运机械手智能化的关键。
软件部分主要包括运动控制算法、传感器数据处理算法等。
运动控制算法用于规划机械手的运动路径和速度，确保搬运过程的效率和稳定性。
传感器数据处理算法则用于解析传感器获取的数据，判断货物的位置、数量等信息，为机械手的动作提供决策支持。
软件设计还应具备故障诊断功能，以便及时发现并排除故障，提高设备的可靠性。
目前，智能仓储搬运机械手的研究和应用已经取得了显著的成果。
在研究方面，科研人员从机构设计、电路设计、软件设计等多个方面进行了深入探讨，不断提高机械手的性能和智能化水平。
搬运码垛机器人毕业设计
搬运码垛机器人毕业设计标题：搬运码垛机器人设计与实现一、引言随着现代工业生产的迅猛发展，自动化生产已经成为工业生产的主要趋势。
其中，机器人技术的快速发展已经成为自动化生产的重要组成部分。
机器人的广泛应用不仅提高了生产效率，还有效地减少了人力资源的使用，降低了劳动强度，提高了生产质量。
本文以搬运码垛机器人为主题，详细介绍了其设计和实现。
二、设计目标本设计旨在实现一个自动化搬运码垛机器人，具备以下功能：1.实现对不同尺寸、不同重量的货物的搬运和垛码；2.具备自适应能力，能够根据环境变化灵活调整搬运路径；3.具备安全性，能够保证人员和货物安全；4.操作简便，可通过不同设备和方式进行控制。
三、硬件设计1.机械臂：采用多关节机械臂，具备广泛的运动范围和搬运能力；2.轮式底盘：用于机器人的移动和定位，具备良好的稳定性和灵活性；3.传感器：通过安装在机器人上的传感器获取环境信息，如距离、重量、能量等；4.控制系统：包括单片机、驱动电路和输入输出设备，用于控制机器人的运动和操作。
四、软件设计机器人的软件设计主要包括路径规划、自适应调整和安全控制等功能：1.路径规划：通过算法计算最优路径，将搬运过程中的轨迹规划为自动获取到的最短路径；2.自适应调整：通过传感器获取环境信息，根据实时数据进行路径调整，避免障碍物和优化运输效率；3.安全控制：通过设置监控系统和传感器，确保机器人在搬运和垛码过程中不会对人员和物品造成伤害；4.用户界面：设计一个友好的用户界面，可以通过需要搬运或者垛码的货物参数进行设置。
五、实验与验证在设备完成设计后，需要进行实验和验证，确保其具备预期功能和要求。
1.运动测试：通过控制系统测试机器人的各项运动功能，包括前进、转向、抓取和放置等动作；2.环境适应性测试：在不同环境中进行测试，验证机器人是否能够适应各种情况下的运动和搬运；3.安全性测试：测试机器人在操作过程中是否能够实时感知到周围环境并避免碰撞；4.效率测试：测试机器人的搬运速度和准确性，与手工操作进行对比。
搬运机械手毕业设计
搬运机械手毕业设计摘要本文针对工业生产中搬运过程中的自动化需求，设计了一款搬运机械手。
该机械手能够自动完成物料搬运、定位和堆放的任务，提高了生产效率和工作安全性。
设计包括机械结构、控制系统和安全保护装置。
关键词：搬运机械手、自动化、物料搬运、机械结构、控制系统、安全保护装置1.引言随着工业化进程的加快，生产线上的物料搬运工作量越来越大，传统的手工搬运方式已经无法满足需求。
自动化的搬运机械手能够代替人工完成搬运任务，提高了生产效率和工作安全性。
因此，设计一款能够实现自动化搬运的机械手对于工业生产具有重要意义。
2.设计原则(1)功能全面：能够完成不同规格、不同材料的物料搬运任务；(2)精确定位：能够精确地将物料放置到指定位置，避免人工调整；(3)堆码能力：能够实现物料的堆码操作，提高存储密度；(4)安全性保护：具备必要的安全保护装置，避免意外情况发生。
3.机械结构设计机械结构是搬运机械手的关键部分，决定了机械手的动作能力和稳定性。
设计中采用了多关节机械手的结构，能够实现六个自由度的运动，适应复杂的搬运场景。
机械手采用轻质材料制造，以提高载重能力。
4.控制系统设计控制系统是搬运机械手的智能核心，决定了机械手的动作控制能力。
控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括传感器，执行机构和控制器，软件包括运动控制算法和路径规划算法。
通过传感器对物料位置、重量和形状进行检测，控制器可以根据检测结果对机械手进行自适应控制，完成搬运任务。
5.安全保护装置设计工业生产中机械手搬运过程中存在一定的安全风险。
设计中引入了安全保护装置，包括红外线传感器和急停按钮。
红外线传感器能够检测到人员或障碍物的接近，触发警报或停机，防止意外发生。
急停按钮可以在紧急情况下立即关闭机械手，确保生产安全。
6.实验结果和分析通过实验，验证了搬运机械手的功能和性能。
机械手能够准确地捡起、移动和堆放物料，实现了自动化搬运。
同时，安全保护装置能够有效地保护工作人员的安全，预防意外事故的发生。
码垛机机械手的整体设计
码垛机机械手的整体设计毕业设计1.前言1.1 选题背景及意义1.1.1 国内外研究现状目前国内的码垛设备厂的专业化程度还不高，很多企业是兼业生产。
只有上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市有专业厂较多。
长期以来，包装生产线只是把物料包装好，后续的搬运工作完全由搬运工人完成。
造成这种局面的原因有很多，但主要是由于我国生产力水平较低，劳动力便宜，科研技术人才缺乏。
随着知识经济时代的到来，这种局面必将会被打破。
总的来说，我国码垛设备制造工业经过近20年的努力，在数量、质量、水平方面均有较大的进展，为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。
但要想在未来的国际竞争中占有一席之地，还必须要找出自身缺点和不足，特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。
现在，码垛机已经获得日益广泛的应用。
随着组装运的发展，向货板上装货呈现出自动化的发展趋势，出现了码垛机，完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作。
特别是自动仓库的出现，更加速了码垛机的广泛应用。
1.1.2 选题的目的及意义在现在市场上，码垛机的种类较多，而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。
通过结构改进，提高其码垛性能，并以此加深、巩固所学基础知识，并将知识有机的整合到一起，提高自己的设计水平和动手能力。
1.2 方案设计及论证码垛机工作时，伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动，机械手将成品从生产线取下，同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动，将产品整齐地码在架子上。
设计参数：1.码垛高度：3m2.导轨架移动速度：1.5m/s3.生产能力：5垛/小时4.货物尺寸：宽500-800mm，长800-2000mm1.2.1 水平传动方案初步设计首先，应满足机器的功能要求，如传递功率大小、转速和运动形式。
此外，还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。
搬运机械手的设计和仿真
搬运机械手的设计和仿真搬运机械手是一种可以自动化地完成工业生产中物品搬运的机器人。
在工业自动化程度越来越高的今天，它成为了一个非常重要的设备。
在工业领域中，搬运机械手广泛应用于生产线、物流和仓储等场合，可以代替人工完成重复性、危险、繁琐的工作任务，提高工作效率和生产能力，减少损失和安全事故的发生。
搬运机械手分为多种类型，例如旋转臂式搬运机械手、平面式搬运机械手、升降框式搬运机械手等，每种机械手都有其独特的应用场合和设计特点。
例如，在生产线场合中，为了提高生产效率，要求机械手的搬运速度尽可能快，并且需要具有足够的灵活性和精度，能够协调好相互之间的运动，准确抓取和运输物品。
而在物流和仓储设备中，机械手面对的是不同形状、重量、尺寸的物品，需要根据具体情况设计适合的机械臂和抓取器，保证效率和精度。
搬运机械手的设计需要考虑到多个方面的因素，如运动控制、传动系统、力学与动力学和电子控制等方面。
在运动控制方面，需要设计合适的运动轨迹，使机器人每次搬运的动作能够有效地完成，在不同场合中需要选择合适的控制方法。
而在传动系统方面，需要选取合适的电机和传动方式，保证机械手的运动效率和精度。
在力学与动力学方面，则需要考虑机械手的耐用性和稳定性，以及机械手在运作过程中的力学特征和动力学特征，如速度和力的平衡等。
此外，在电子控制方面需要采用现代化的电子技术，包括传感器技术、电机控制技术等，使机械手具备可靠性与精准度。
在搬运机械手设计完成后，需要进行仿真验证，以确定机械手的动态特性和运动轨迹的正确性。
这样可以避免因安装错误或运动干扰等因素导致机械手动作出现不正常的情况，减少设计的风险和可靠性问题。
目前，常见的机械手仿真软件包括MATLAB、Simulink、ADAMS、SolidWorks等，其中ADAMS是一款功能强大的机械系统仿真软件，可以对机械手的运动、力学与动力学、碰撞检测等方面进行全面仿真，提高设计的可靠性和精度。
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自动化生产线码垛搬运机械手设计研究
作者：黄婉娴
来源：《科学与财富》2018年第17期
摘要：搬运机械手在自动化生产线上是一个重要的自动化装置，本文针对传统生产线产品生产自动化程度低、成本高等问题，设计了一种新型的自动化程度较高且动作简单的产品自动化生产线码垛搬运机械手。
介绍了机械手整体设计、以及控制系统设计，可为企业自动化生产打下良好的基础。
关键词：自动化生产线；机械手；控制系统；设计
引言
随着工业自动化的发展，机械手已成为工业生产中重要的工具，由于其具有稳定性高、操作简单和高效率等特点，因此得到了广泛地应用。
然而，目前现有的生产线产品生产普遍存在着自动化程度低、成本高及路径复杂等问题，因此，研究更为简易、且自动化程度较高的码垛搬运机械手是很有必要的。
基于此，本文结合现有的多自由度坐标系机器人，设计一种新型的码垛搬运机械手，以适应现代化快速生产的需求和提高企业生产效率。
1.自动化生产线流水线分析
自动化生产线码垛机械手整体流水作业主要由左、右机械手和检测柜组成。
机械手主要安装在传输线两侧，左侧作用是将传输线上产品抓取并放入检测柜的每一层中，右侧机械手平台主要是将检测完成的产品取出并放入传输线。
其次，产品检测柜平台，主要组成有多层架构、产品检测仪。
其作用是将传输线上传送过来的待检产品进行检测。
而多层架构可以实现快速摆放并进行检测，提高检测和抓取效率[1]。
2.机械手整体设计
2.1机械手整体结构设计
设计的码垛机械手是一种直角坐标式机械手，主要作用是将待检测的产品从传输线上抓取、升起、移动、下降、松开，然后放入另一条传输线上并进行下一个工位[2]。
直角坐标式机械手主要由支架、Y方向的移动臂、Z方向的升降臂、末端吸盘以及电机组成。
Y方向移动是靠导轨系统完成的，双侧龙门式支架两侧安装有导轨，导轨、齿条与龙门式支架的底座固定，滑块与码垛机械手相固定，而减速器及齿轮固定在机械手Y方向移动臂
上，通过伺服电机转动带动齿轮齿条机构在滑块上运行，从而完成Y方向前进后退动作，伺服电机精确控制滑块移动行程，以此来实现精确定位和移动。
同理，在X、Z方向上移动是靠滚珠丝杠实现传动，伺服电机精确控制滚珠丝杠的行程，从而完成X、Z方向前后、升降动作的精确定位和移动。
导轨即滑轨，通常为线性的，设计中主要应用于机构的直线运动中，主要作用是带动机械手本体在辊道与堆放支架之间的直线运动。
该运行过程具有承载能力强、运行平稳无抖动、运行频率高、定位精度高等特点，相比直线轴承，导轨能承载更高的载荷，并且能分担一部分的扭矩，在高负载且对精度要求较高的直线运动中有无可比拟的优势。
机械手末端吸盘臂的作用是将码垛产品有效的吸附，吸盘臂制作材料采用铝合金，利用铝合金材料的特性，既保证了吸盘臂的刚度，同时又可以降低吸盘臂的自身重量。
考虑到成本及技术成熟问题，吸盘臂抬起采用气缸驱动，采用的气压传动好处在于控制系统快速做出反应，能量损失小，性价比高。
气缸缸径为50mm，最大行程为200mm。
2.2气缸的选型
机械手整体装置参数设计至关重要，首先气缸作为气动控制回路系统中的重要执行元件，本文设计中采用直线运动类型气缸。
根据码垛产品平均的尺寸和重量，计算气缸参数如下：气缸采用类型为：SC32X25，缸径75mm，最大行程300mm。
2.3气动元器件的选型
本文设计码垛搬运机械手所选用末端执行装置气动回路中其他主要相关元器件型号分别如表1、表2所示。
2.4电器元件的选型
根据搬运机械手各个部位及传输所需要的实际扭矩大小来确定电器元件详细参数，数据如表2所示。
2.5末端吸盘力计算
末端执行机构吸盘臂上安装1个吸盘，吸盘直径为：
吸盘臂上的吸盘真空度P应该取最大真空度pmax（即真空泵）的40%～60%之间，既保证了吸盘能够吸附光伏玻璃，又能随时控制吸盘松开。
3.控制系统设计
3.1机械手流程控制要求
将待检码垛产品经左侧传输带传输到检测柜处，左侧搬运机械手将产品依次码放在检测柜的各层之间，待检测完成后，右侧码垛机械手依次抓取存放在右侧传输带中进入下一道工序继续加工处理[3]。
具体要求如下：
分拣工步要求：
（1）X、Y方向水平移动情况：X方向移动是靠导滚珠丝杠完成的，而Y方向移动是靠导轨系统完成的，两者都是由PLC脉冲输出位置控制功能驱动伺服放大器控制伺服电机精确定位。
（2）变频调速：控制过程中采用变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂前后、左右、上下运动。
（3）整个码垛搬运过程可以由两种操作方式完成搬运动作：①自动循环操作：按下启动按钮，码垛机械手按照人为设定的控制程序连续完成码垛搬运工作，直到按下停止按钮，否则搬运工作一直进行；②手动操作：在设计过程中，机械臂末端吸盘吸附和松开、X方向的机械臂前后移动、Y方向的机械臂左右移动、Z机械臂升降等8个动作步设置8个按钮，分别控制码垛搬运机械手运动。
（4）机械臂末端吸盘吸附和松开、X方向的机械臂前后移动、Y方向的机械臂左右移动、Z机械臂升降等运动都能实现精确定位，且每个动作相互之间必须有互锁作用；
（5）机械手末端吸盘的吸附、松开动作所用的真空吸盘必须气密性良好；
（6）步骤①、②动作的完成时间分别为8s，12s；在码垛机械手控制设计过程中，控制系统的主控器采用西门子S7-200CN标准型PLC。
西门子S7-200CN的PLC具有丰富的CPU单元（8/14/16/24/40点型），为了以后的扩展功能，我们选择40点型；具有一个独特的逆变器的简单定位功能；程序的最高容量为5千步，数据容量高达18千字；脉冲输出70kHz×2轴；最大2个串行通讯接口（RS232/RS485任选）；标准配置USB编程接口，支持FB和ST编程，液晶显示选项板支持丰富的显示/控制功能。
变频器采用FR-E700系列多功能通用变频器，选用的变频器型号为FR-E540-2.5K-CHT，容量范围为三相400V；变频器功率为2.2kW；用磁通矢量控制；实现1Hz运行150%转矩输出；内置RWM，实现更低噪音运行；内置
RS485通信口；输出频率：0.2～400Hz精度0.01%；高应答电流限制机能，大幅减少过电流产生之跳机；全容量可连接直流电抗器，达到抑制高谐波的功能；通讯设备采用台达RS-485通信扩展板，型号为VFD-E。
3.2机械手主控电机电路设计
主电路设计图如图1所示。
（1）电机SM101为机械手Y方向上的臂控制电机，外接伺服放大器MR-J3-200A，利用电机的正反转来实现在导轨的直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂X方向运动。
（2）电机SM102为机械手X方向上的臂控制电机，外接伺服放大器MR-J3-350A，利用伺服电机的正反转带动滚珠丝杠传动，从而实现机械臂在X方向上直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂X方向运动。
（3）同理，电机SM103Z方向（垂直方向）传输电机，它的主要作用就是带动滚珠丝杠转动，从而实现机械臂在垂直方向的直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂垂直方向运动。
（4）电机SM104为左右两侧传输线动力源，用PLC直接控制接触器接通或断开电机传动，不同之处在于，它采用变频器多速段控制模式，由变频器RH、RM、RL三个端子分别接入PLC端口，然后分别设定高速，中速和低速。
当辊道上有产品传送时，采用高速模式，快速将待检产品传送到工位；当玻产品定位的时候采用中速模式，方便传感器定位；当辊道上产品取完时，采用低速模式，降低辊道机械磨损，提高设备使用寿命。
4.结论
总之，在自动化生产线上，需要一种搬运机械手来实现生产过程中的自动化，但自动化码垛搬运机械手的应用也具有一定的局限性，需要给予优化与改进。
本文研制开发了一种直角坐标式机械手的码垛搬运机械手，通过利用PLC技术和伺服控制技术来实现控制要求，其结构简单，占地面积小，实验生产测试表明：自动化码垛搬运机械手在生产实践中取得了良好的控制效果，有效降低了生产成本，提高了企业生产效率，达到企业的现代化生产要求，具有广阔的应用前景。
参考文献：
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