搬运码垛机器人毕业设计

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工业机器人搬运码垛毕业设计

工业机器人搬运码垛毕业设计

工业机器人搬运码垛毕业设计引言工业机器人在现代制造业中扮演着重要的角色,其高效的搬运能力对于提高生产效率起着不可替代的作用。

码垛是工业机器人常见的任务之一,通过将货物从一处搬运到另一处,实现物料的堆叠和封装。

本文将探讨工业机器人搬运码垛的相关技术和其在毕业设计中的应用。

1.1 概述工业机器人搬运码垛是利用机器人系统完成货物的搬运任务。

相比传统的人工搬运,工业机器人搬运码垛具有高效、快速和精确的特点。

通过合理设置机器人的路径和动作,可以实现大规模、连续、高速的搬运作业,提高生产效率和质量。

1.2 目的本毕业设计的目的是设计并实现一套具有自主路径规划、机器人操作控制和人机交互功能的工业机器人搬运码垛系统。

通过研究和应用相关技术,提高搬运效率,减少人力成本,提高生产自动化水平。

正文2.1 自主路径规划在工业机器人搬运码垛过程中,路径规划是一个重要的环节。

通过合理的路径规划,可以保证机器人在有限的空间内有效地搬运货物。

目前,常见的路径规划方法有基于运动学的方法、基于力学的方法和基于视觉的方法等。

其中,基于视觉的路径规划方法在码垛任务中具有较好的应用效果。

通过视觉系统获取环境信息,并利用算法分析图像数据,可以实现机器人路径的自主规划。

2.2 机器人操作控制机器人操作控制是实现工业机器人搬运码垛的核心技术之一。

通过合理配置机器人的控制系统,可以实现机器人的精确搬运和操作。

对于工业机器人搬运码垛任务,通常需要考虑机器人的速度、加速度、力量和稳定性等方面的因素。

通过调整机器人的控制参数,并结合传感器的反馈信息,可以实现机器人的优化控制,提高搬运效率和质量。

结论3.1 总结工业机器人搬运码垛是一项重要的技术任务,其高效、快速和精确的搬运能力对于现代制造业的发展起着至关重要的作用。

通过合理应用自主路径规划和机器人操作控制技术,可以实现工业机器人在搬运码垛过程中的高效、稳定和准确的操作。

3.2 展望随着科技的发展和制造业的进步,工业机器人搬运码垛技术将不断完善和发展。

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

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。

码跺机器人机械毕业设计

码跺机器人机械毕业设计

项目:码跺机器人机械设计目录摘要 ............................................................................................................................................... - 3 - Abstract ......................................................................................................................................... - 4 - 1.绪论 ........................................................................................................................................... - 5 -1.1研究背景 .......................................................................................................................... - 5 -1.1.1传统码垛模式............................................................................................................... - 5 -1.1.2现代机器人码垛技术................................................................................................... - 7 -1.2现代机器人码垛机的发展状况....................................................................................... - 8 -1.3研究目的和意义............................................................................................................... - 9 -1.3本文主要研究工作........................................................................................................... - 9 -2.码垛机器人介绍 ....................................................................................................................... - 10 -2.1常用码垛系统介绍......................................................................................................... - 10 -2.2 码跺机器人构成介绍.................................................................................................... - 18 -3 码垛机器人整体设计................................................................................................................ - 19 -3.1码垛机器人原理及方案确定......................................................................................... - 19 -3.2圆柱坐标型机器人工作原理......................................................................................... - 20 -3.3码垛机器人运动控制系统方案设计............................................................................. - 22 -3.4码垛机器人结构设计及原理......................................................................................... - 24 -3.4.1码垛机器人整体结构................................................................................................. - 25 -3.4.2码垛机器人腰部设计................................................................................................. - 26 -3.4.3码垛机器人臂部设计................................................................................................. - 27 -3.4.4码垛机器人腕部设计................................................................................................. - 28 -3.4.4码垛机器人机械抓手设计......................................................................................... - 29 -4.码跺机器人主要部件选型设计................................................................................................ - 31 -4.1直流伺服电机的选型..................................................................................................... - 31 -4.2齿轮减速器的设计计算................................................................................................. - 33 -4.3滚珠丝杠的选型............................................................................................................. - 34 -4.4导轨的选型 .................................................................................................................... - 35 - 小结 ............................................................................................................................................... - 37 - 参考文献 ....................................................................................................................................... - 38 -摘要码垛机器人作为现代码垛系统中最重要的设备,它的操作范围、码垛速度、稳定性等工作能力决定了整个码垛系统设计的成败。

搬运机器人结构设计毕业设计正文

搬运机器人结构设计毕业设计正文

搬运机器人结构设计毕业设计正文1.引言2.机器人结构设计的基本要求机器人的结构设计应满足以下基本要求:2.1运动自由度由于搬运任务的多样性,机器人需要具备足够的运动自由度,以适应各种场景和工作环境。

常见的运动自由度包括平移自由度和旋转自由度。

2.2机器人臂的结构机器人臂是搬运任务的关键组成部分,其设计应具备足够的刚性和精度,以确保搬运过程的稳定性和准确性。

常见的机器人臂结构包括串联和并联结构,选择合适的结构需根据具体应用场景进行考虑。

2.3控制系统好的控制系统能够有效地指挥机器人完成搬运任务,并提高其运行效率和精度。

控制系统应具备良好的实时性和稳定性,能够实现对机器人的精确控制和调节。

3.结构设计方案基于上述要求,本文设计了一种六自由度的搬运机器人结构,以满足不同场景下的搬运需求。

该机器人结构采用并联臂结构,以提高机器人的刚性和精度。

具体结构设计如下:3.1机器人臂结构该机器人采用了六个旋转关节来实现运动自由度,通过控制各关节的角度变化,实现机器人的运动。

在设计时,需要考虑关节的刚性和承载能力,以确保机器人在搬运过程中的稳定性和安全性。

3.2末端执行器机器人的末端执行器可根据具体搬运任务的要求进行设计。

常见的末端执行器包括夹子、吸盘等。

在选择和设计末端执行器时,需要考虑搬运物品的大小、重量和形状等因素,以确保机器人能够有效地完成搬运任务。

3.3控制系统设计机器人的控制系统主要包括传感器、控制器和执行器等组成部分。

传感器用于获取机器人和搬运物品的状态信息,控制器负责对机器人进行控制和调节,执行器将控制信号转化为机器人的实际运动。

在设计控制系统时,需要考虑传感器的选择和布置、控制算法和执行器的响应特性等因素。

4.实验与分析通过搭建原型机进行实验,对所设计的搬运机器人进行性能测试和分析。

实验结果表明,该机器人结构设计合理,具备较好的稳定性和精度,能够有效地完成搬运任务。

5.结论本文对搬运机器人的结构设计进行了研究,并设计了一种六自由度的机器人结构。

码垛机器人设计_毕业设计说明书

码垛机器人设计_毕业设计说明书

码垛机器人设计_毕业设计说明书目录第一章绪论 (1)1.1课题的背景、来源及意义 (1)1.2码垛机器人的发展进程及发展趋势 (2)1.3课题的设计内容 (2)第二章码垛机器人总体结构设计 (4)2.1方案的确定 (4)2.2总体设计思路 (6)第三章码垛机器人腕部和腰部设计 (7)3.1码垛机器人腕部设计 (7)3.1.1 减速机的计算与选型 (7)3.1.2联轴器的计算与选型 (8)3.1.3轴承的选型 (10)3.2码垛机器人腰部设计 (11)3.2.1腰部电机选型 (11)3.2.2腰部联轴器计算选型 (12)3.3本章小结 (13)第四章码垛机器人手臂结构及其驱动系统设计 (14)4.1平面机构受力分析 (14)4.2手臂关节轴承的选型与校核 (15)4.3销轴校核 (16)4.3.1 后大臂与支架销轴联接校核 (16)4.3.2 后大臂与小臂销轴联接校核 (17)4.3.3 前大臂与支架销轴联接校核 (17)4.3.4 前大臂与小臂销轴联接校核 (18)4.3.5 其它销轴联接校核 (18)4.4竖直滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (19)4.4.1 最大工作载荷的计算 (19)4.4.2 最大动载荷的计算 (19)4.4.3 初选滚珠丝杠副型号 (20)4.4.4 传动效率计算 (20)4.4.5刚度的验算 (21)内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4.4.6压杆稳定性校核 (22)4.5水平滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (23)4.5.1最大工作载荷的计算 (23)4.5.2最大动载荷的计算 (23)4.5.3初选滚珠丝杠副型号 (24)4.5.4 传动效率计算 (24)4.5.5刚度的验算 (24)4.5.6压杆稳定性校核 (26)4.6水平滚动导轨副的计算选型 (26)4.6.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (26)4.6.2额定行程寿命的计算 (28)4.7竖直滚动导轨副的计算选型 (30)4.7.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (30)4.7.2.额定行程寿命L的计算 (30)第五章 PRO/E建模和仿真 (32)5.1主要部件建模及其简介 (32)5.1.1轴承建模的主要过程 (32)5.1.2 机器人的主要部件及装配模型 (35)5.2三维机构运动仿真的基本介绍 (37)5.2.1 机构运动仿真的特点 (37)5.2.2 机构运动仿真的工作流程 (37)5.2.3 机构仿真运动装配连接的概念及定义 (37)5.2.4 机构的仿真运动 (38)第六章 ANSYS有限元分析 (40)结论 (46)参考文献 (47)谢辞 (48)第一章绪论1.1课题的背景、来源及意义近几十年来,随着我国经济持续发展及科学技术的突飞猛进,机器人在码垛机、弧焊、喷涂、点焊、搬运、涂胶、测量等行业有着越来越广泛的应用。

码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题

码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题

码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题【开题报告】码垛机器人毕业设计拟解决的问题引言在物流行业,码垛是一项需要高度准确和高效率的任务。

传统的码垛工作通常需要人工参与,但随着机器人和自动化技术的不断发展,码垛机器人已经成为了一个备受关注的领域。

本次毕业设计旨在设计一款高性能的码垛机器人,并解决与之相关的一些重要问题。

本文将对该课题展开深入的探讨。

一、问题概述码垛机器人在现代物流中的应用已经变得越来越广泛,但目前仍然存在一些问题需要解决。

以下是本次毕业设计拟解决的主要问题:1. 码垛任务的高效性:传统的码垛工作需要大量人工参与,而且速度较慢。

如何设计一款高效率的码垛机器人,以提高码垛任务的整体效率,是本次设计的首要问题。

2. 码垛准确性:由于码垛涉及到货物的摆放和排列,准确性是一个重要的指标。

如何确保机器人在进行码垛任务时具有精准的定位和操作能力,是设计过程中需要解决的关键问题。

3. 码垛安全性:在进行码垛任务时,机器人需要与人类操作员或其他设备进行协同工作,因此安全性是一项不可忽视的问题。

如何设计一种既能高效完成任务又能保障人员安全的码垛机器人是本次设计需要解决的重要问题。

二、解决方案在解决上述问题的过程中,我们将采取以下的策略和措施:1. 硬件设计:为了实现高效的码垛任务,我们将设计一种能够提供稳定且高速运动的机器人平台。

该平台将采用先进的传感器技术和控制系统,以实现精确的定位和操作能力。

2. 软件开发:我们将开发一种智能算法,以提高机器人对目标物体的感知和识别能力。

通过深度学习和图像处理技术,机器人将能够准确地确定货物的位置和姿态,并进行相应的码垛操作。

3. 安全机制:为了保障码垛过程中的安全性,我们将设计一套完善的安全措施。

通过传感器和摄像头来监测周围环境,以及设置紧急停止按钮和报警系统等,以确保操作员和机器人的安全。

4. 性能评估:在设计完成后,我们将对该码垛机器人进行全面的性能评估。

通过模拟和实验,我们将评估机器人在高效性、准确性和安全性等方面的表现,并根据评估结果进行适当的优化和改进。

搬运机器人毕业设计 (含外文翻译)

搬运机器人毕业设计 (含外文翻译)

1 前言众所周知随着社会的不断发展,各行各业的分工越来越明细,尤其是在现代化的大产业中,有的人每天就只管拧一批产品的同一个部位上的一个螺母,有的人整天就是接一个线头,人们感到自己在不断异化,各种职业病逐渐产生,于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作,因此人们研制出了机器人,用以代替人们去完成那些单调、枯燥或是危险的工作。

搬运机器人的显著特点是无人驾驶,它装备有自动导向系统,可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶,将货物或物料自动从起始点运送到目的地。

1搬运机器人的另一个特点是柔性好,自动化程度高和智能化水平高,它的行驶路径可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变,并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。

搬运机器人一般配备有装卸机构,可以与其他物流设备自动接口,实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。

此外,搬运机器人还具有清洁生产的特点,依靠自带的蓄电池提供动力,运行过程中无噪声、无污染,可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。

搬运机器人作为一种成熟的产品和技术在发达国家已经广泛应用,对企业提高生产效率降低成本提高产品质量提高企业生产管理水平起到了显著的作用。

随着工业自动化的发展,国内外的应用和需求越来越强烈,已经约有千台AGV 在使用,而且市场在逐渐扩大。

根据初步市场调查分析,今后5 年内,国内各行业对AGV 需求量可达数千台,年产值接近2 亿元,经济效益十分可观。

1.1 国内外的发展现状总结一下,我们认为,机器人有三个发展阶段,那么也就是说,我们习惯于把机器人分成三类,一种是第一代机器人,那么也叫示教再现型机器人,它是通过一个计算机,来控制一个多自由度的一个机械,通过示教存储程序和信息,工作时把信息读取出来,然后发出指令,这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果,再现出这种动作,比方说汽车的点焊机器人,它只要把这个点焊的过程示教完以后,它总是重复这样一种工作,它对于外界的环境没有感知,这个操作力的大小,这个工件存在不存在,焊的好与坏,它并不知道,那么实际上这种第一代机器人,也就存在它这种缺陷。

工业机器人搬运码垛毕业设计

工业机器人搬运码垛毕业设计

工业机器人搬运码垛毕业设计可以是一个非常有趣和具有挑战性的项目。

以下是一个可能的方案,供您参考:一、项目简介随着工业自动化的发展,工业机器人已经在许多领域得到广泛应用。

搬运码垛是工业生产中常见的一种作业,通过使用工业机器人可以实现高效、精准和无人化的搬运码垛作业。

本项目旨在设计一个能够实现搬运码垛功能的工业机器人系统。

二、设计内容机器人选型与配置首先,需要对机器人进行选型,选择适合搬运码垛作业的机器人型号。

需要考虑机器人的负载能力、运动范围、精度和稳定性等参数。

同时,还需要配置合适的控制器、伺服系统、传感器等硬件设备。

搬运码垛方案设计根据实际需求,设计合理的搬运码垛方案。

需要考虑搬运物料的种类、尺寸、重量等因素,以及码垛的目标位置和方式。

同时,还需要考虑机器人的运动轨迹、速度和加速度等参数。

控制系统设计设计机器人的控制系统,包括硬件和软件两部分。

硬件部分包括控制器、伺服系统、传感器等设备的选型和配置;软件部分包括控制算法的设计、运动控制程序的开发等。

人机交互界面设计为了方便操作和管理,需要设计一个人机交互界面。

界面应该具有实时监控、远程控制、参数设置等功能,并且要具备良好的用户体验。

系统调试与优化在完成硬件和软件的设计后,需要进行系统的调试和优化。

需要对机器人的运动轨迹、速度、加速度等参数进行调整,以保证机器人的稳定性和精度。

同时,还需要对控制系统进行测试和优化,以保证机器人的性能和可靠性。

三、总结通过本次毕业设计,您将能够掌握工业机器人系统的基本原理和技术,了解搬运码垛作业的流程和要求,并且能够独立设计一个具有实际应用价值的工业机器人系统。

这将为您未来的职业发展打下坚实的基础。

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搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020目录11绪论研究背景及意义随着现代社会科技水平日新月异的变化,机器人技术已经渗透到人类生活中的方方面面,演着不可替代的角色。

机器人是多个学科技术综合而成的产物,其应用程度已经逐渐宽广起来研究机器人已经成为了当今时代的趋势。

机器人的应用状况已经可以作为权衡一个国家现化程度高低的重要因素。

从机器人工作的环境来对机器人进行分类,大体上能划分成两种,就是工业机器人与特种机器人。

工业机器人是一种具有良好性能的自动化机械装置,是典型的含有很高科技含量的机电一体化产品。

它在提高产品质量、增加经济效益、提高生产率方面起着重要作用。

同时工业机器人的发展情况也是日新月异的,所以研发工业机器人是一件刻不容缓的事情。

码垛是随着物流产业的不断壮大而发展起来的一项高新技术,其思想是把物品按照一定规律码放在托盘上,从而能够使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作,从而大大提高物流运输的效率。

在物料质量不大、尺寸不大、码垛速度要求不高的情况下,码垛工作都是通过人工来实现的。

后来为了减轻工人在码垛时的工作强度,产生了托盘操作机、工业机械手等一些比较简单的机械设施。

但是随着人们对码垛速度要求的不断提高,传统的人工码垛方式越来越难以达到人们的要求,这种情况下码垛机器人应运而生。

作为工业机器人典型的一种,码垛机器人技术近几年有着非常快速的发展,这样的发展速度和当今世界制造业的小批量、多种类的发展模式是十分吻合的。

码垛机器人有着工作能力强、运行速度快、体积比较小、抓取种类多、应用范围广等特点,从而在市场上备受青睐,正因为这些优点,才使得码垛机器人被普遍应用于制造业、码垛、装配、焊接等诸多操作中。

近年来,袋装物品的需求和产量都十分巨大,进而对袋装物品进行运输的需求也在急剧增长。

在我国有大量的袋装物品需要进行码垛、卸垛和运输。

目前,对袋装物品的火车运输来讲,火车站台卸车、站台码垛、运输装车、运输卸车、库房码垛等工作一般均为人力操作,这样做极大地消耗了人力物力。

尤其是在环境比较恶劣的情况下,工作成本会很大且效率比较低。

而结合了机器人技术和码垛技术的码垛机器人既可以大幅度地提高工作效率,又可以大大增强工作过程中的安全性,从而节约了大量的人力资源,有很大的经济和现实意义。

自从上世纪70年代码垛领域有了机器人技术的加盟之后,机器人码垛技术取得了很大的突破,抓取货物类型、抓取速度和运行过程中的精确性、稳定性都在不停地升级。

码垛机器人的这些优点会使码垛机器人的广泛使用变为一种不可阻挡的趋势,会拥有极其广阔的应用前景。

人类科技文明的不断进步大大促进了人们对更有效工作方式的渴望,减少劳动强度,以及更加高效、高质量地完成码垛工作已经逐渐被人们重视起来。

各行各业对其劳动效率和工作要求都在不断的提高,因此在码垛工作上也在寻找着更加方便、有效的工具来更好地完成各项任务,但是传统的码垛方式因为其种种弊端,已经越来越难以满足企业的需求了。

近几年来,码垛机器人在各行各业的应用在逐渐增多,特别是在物流运输过程中有着举足轻重的作用,尤其是自动化仓库的出现,更加引导了码垛机器人的发展。

目前我国的码垛设备基本上是进口的,国内的码垛机器人研发技术还不是十分成熟,我国的码垛机器人研究水平和国外还有着很大差距。

中国又是一个劳动力密集型的发展中国家,耗费人力资源进行的工作特别多,随着我国对码垛机器人的不断需求与我国码垛机器人技术落后之间的矛盾日益突出,开发和研究自己的码垛机器人就显得刻不容缓。

国内码垛机器人的研究现状国内的机器人相关技术起步比较晚,20 世纪 70 年代,国内才开始引进机器人技术,因为当时受着很多因素的限制,发展相对缓慢,研究水平也较低。

到了 80年代,我国的机器人水平有了较快发展,“七五”期间,国家也投入了很多的人力、物力来进行机器人技术的研究,并相继开发出了一些工业机器人和特种机器人,使中国的机器人从无到有,迈出了一大步。

到了新世纪,我国的机器人技术有了长足的进步,各项新技术不断涌现,先后出现了电焊、装配、搬运、切割、码垛等很多机器人品种,码垛机器人的技术也取得了迅速的发展。

在国内,哈尔滨工业大学的机器人研究所和上海交通大学的机器人研究所是码垛机器人的领头研究单位。

主要的机器人公司是哈尔滨博实自动化设备有限公司、沈阳新松机器自动化股份有限公司以及首钢莫托曼机器人有限公司。

我国自行设计制造了多种形式的码垛机器人,其中直角坐标型和关节型为主要的结构形式。

其中关节型机器人的机身比较紧凑,动作灵活并且工作空间大,是机器人中使用最多的一种,世界上许多知名品牌的机器人公司,如 ABB、KUKA、MTOMAN、PUMA 等都采用关节型机器人。

哈尔滨工业大学研制的机器人码垛机已经成功地应用在了码垛包装的生产线上,并且取得了良好的效果该机器人采用了双自由度的笛卡尔坐标式机器人码垛机,并结合了编组机,这样就可以一个动作抓取两个或者三个物品,从而大大提高了工作能力,可以实现800袋/小时的工作能力。

上海交通大学机器人研究所与沃迪包装科技有限公司合作,共同研制了新一代TPR 系列码垛机器人。

此机器人采用的是线性四连杆机构和基于PC的控制系统,还能对码垛现场进行 3D仿真以及自动干涉检查,可以大大提高机器人的各项性能,其工作能力可以达到1600包/小时。

哈尔滨博实自动化设备有限公司在2006年开发了基于FFS的高速高精度的称重包装码垛生产线,这个生产线的生产速度可以高达1600袋/小时,而在称重方面的精度可达±%。

沈阳新松机器自动化股份有限公司主要研究工业机器人与工业自动化技术及产品的开发,在自主机器人技术方面,解决了机器人的控制、本体优化设计、机器人作业和工程应用中的很多难题,成功地开发了自主的码垛机器人系统。

苏海新等人设计开发了一种四自由度新型工业码垛机器人,其机械本体结构采用以平衡吊原理为基础的连杆机构。

控制系统采用的是基于 PC 和 PMAC 的分布式控制系统,这个控制系统开放性和实时性都比较好,伺服控制的精度也十分高。

杨灏泉等人设计研制了一种码垛SCARA机器人,该机器人机械本体结构使用水平关节型,控制系统的核心部分为基于PC的DSP多轴运动控制器。

尽管我国在码垛机器人的研究上取得了一些成就,但是和国外的码垛机器人技术相比较,我国还有明显的差距。

日本和欧美等发达国家的码垛机器人技术已经到达了一个比较高的水平,码垛机器人的工作能力在不断的提高,码垛机器人的柔性、处理速度以及负载能力方面也在不断提升,应用范围也在不断拓展,因此需要我国的科研工作者更加努力,从而使我国的码垛机器人技术有个更好的未来码垛机器人的发展趋势为了能够适应不断变化的商品对于码垛的要求,让码垛机器人尽可能更好地为码垛工业服务,因此码垛机器人的未来发展趋势主要有:(1)自动化程度越来越高机电综合技术将会成为码垛机器人发展的主流,衡量码垛机器人技术水平的一个十分重要的指标将会是自动化程度。

码垛机器人的自动化主要包括自动控制和自动检测。

一大批的微电子、红外线、传感器等新技术,尤其是微小型计算机的广泛使用会使码垛机器人的自动控制和自动检测水平飞速提升,从而大大提高码垛质量。

(2)高速化不仅要促进单机高速化,而且要提高码垛系统的高速化。

在不断提升自动化程度的前提下,不断改进码垛机器人的结构。

同时将整个码垛系统的生产效率重视起来,这样才能让高速化向更深的层次发展。

(3)采用模块化结构采用模块化结构不仅能够让码垛机器人最大限度的满足不同物品对机器人的要求,同时可以让设备的设计和制造更方便,能够降低成本、缩短生产周期。

(4)多功能码垛机器人对于生产大批量、尺寸固定的商品,一般会有相应的设备进行码垛。

但是近些年由于多品种、小批量商品市场的不断壮大以及中、小型用户的急剧增加,多功能通用码垛机器人的发展速度很快,应用前景也十分开阔。

2设计方案设计要求在生产过程中,经常要搬运桶装的重物,工作简单枯燥,为了满足某工厂生产的直径×高=φ420×500mm,重量100kg的桶装化学品,本论文设计了工作寿命为15年,每年工作300天,两班制,每班8小时的搬运码垛机器人,来满足生产要求。

机构组成本文设计了一种专门针对桶装物品的搬运码垛机器人,该机人结构简单,制造成本低廉,运营维护方便,定位精度高,工作节拍快,适合在劳动密集型企业推广使用。

该搬运码垛机器人结构主要分为三大部分,分别为:起升机构,旋转机构,堆垛机构,三个机构相互独立。

各个机构有自己独立的电机驱动。

搬运码垛机器人起升机构示意图如图()所示图()起升机构示意图它的工作原理是:电机1连接接弹性联轴器2连接制动器3,通过减速器4,链接刚性联轴器7,带动卷筒6,通过滑轮机构提升重物5起升或下降。

搬运码垛机器人旋转机构采用齿轮机构带动悬臂转动,槽轮每转一周,悬臂转动90°,从而实现机器人搬运工能。

堆垛过程示意图如图(2-2)所示,采用用单销四槽槽轮机构和曲柄滑块机构组合实现机器人的堆垛功能。

图(2-2)堆垛过程示意图堆垛装置工作原理:每框的第一桶放在如图所示位置,然后通过曲柄滑块装置带动和滑块连在一起的木桶动作到中间位置。

以后每次动作将木桶放置到左上角,堆垛装置旋转90°,直至其余四个位置都被装满为一个循环。

码垛机器人路径规划图(2-3)运动轨迹(1) 码垛机器人工作时,首先从初始位置A 旋转45°到达物品层B 上方,角加速度ɑ=2s 额定ω=s 所需时间1T =212t t +⋅=计算:令加/减速阶段所用时间1t =,旋转角度π/24 rad ,则匀速运动角度π/6 rad ,所用时间为2t212124t ⋅=απα=2s 216t t ⋅⋅=απ2t =1t ⋅=αω= rad/s(2) 然后抓手下放抓取重物,下放高度500mm ,下降速度1m/s ,耗时2T =。

抓取重物后上升到初始位置高度500mm ,额定上升速度v=1m/s ,加速运动减速运动的加速度2a =5m/2s ,所需时间3T =542t t +⋅=。

计算:令抓取重物后加速/减速上升距离100mm ,耗时4t =,匀速上升距离300mm ,耗时5t ,则242211.0t a = 则2a =5m/2s v=42t a ⋅=1m/s =542t t a 则5t =(3)抓手带动重物旋转由B 到C 位置,转过角度90°。

角加速度ɑ=2s 额定ω=s 所需时间4T =762t t +⋅=。

计算:令加/减速阶段所用时间6t =,旋转角度2π/18 rad ,则匀速运动角度5π/18 rad ,所用时间为7t2621182t ⋅=απ α= rad/2s76185t t ⋅⋅=απ 2t = s 6t ⋅=αω= rad/s(4)然后抓手下放抓取重物至堆垛平台上,下放高度500mm ,下降速度1m/s ,耗时s T 5.05=。

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