工业机器人 码垛机器人末端执行器应用
【精品论文】码垛机器人多功能末端执行器的设计
【精品论文】码垛机器人多功能末端执行器的设计摘要：码垛机器人是一种用于物料的自动堆叠或拆卸的机器人。
末端执行器是码垛机器人中起到抓取和堆叠物料的重要组成部分。
本论文在对码垛机器人末端执行器的功能需求进行分析的基础上，设计了一种多功能末端执行器。
该末端执行器具有抓取、旋转、推动、举升等功能，并能够根据不同的物料进行灵活的调整。
通过对末端执行器的力学和电气设计的详细分析，验证了其设计的可行性。
实验结果表明，该多功能末端执行器能够满足各种物料的堆叠需求，并具有较好的抓取稳定性和操作精度。
关键词：码垛机器人；末端执行器；多功能；抓取稳定性；操作精度1. 引言码垛机器人作为现代物流领域中的重要装备，能够提高物料的堆垛效率和减少人工劳动，广泛应用于仓库、物流中心等场所。
末端执行器作为码垛机器人中与物料直接接触的部分，其功能的设计和性能的优化对整个系统的效率和稳定性有着重要影响。
2. 码垛机器人末端执行器的功能需求分析针对码垛机器人的末端执行器，其主要功能需求包括抓取、旋转、推动、举升等。
首先，末端执行器需要具有足够的抓取力和抓取稳定性，以确保能够稳定地抓取不同形状和材料的物料。
其次，末端执行器还需要能够对物料进行旋转调整位置，以适应不同堆叠方式的需求。
此外，末端执行器还需要能够推动物料，以便将其准确地堆叠到目标位置。
最后，末端执行器还需要能够对物料进行举升，以便于在堆叠过程中调整高度。
3. 多功能末端执行器的设计在对末端执行器的功能需求进行分析的基础上，设计了一种多功能末端执行器。
该末端执行器由机械臂、抓取器、旋转装置、推动装置和举升装置组成。
机械臂负责控制末端执行器的运动轨迹，抓取器负责抓取物料，旋转装置通过驱动装置实现物料的旋转，推动装置通过轮胎或滚轮实现物料的推动，举升装置通过液压或电动机实现物料的举升。
各个部件之间通过传感器和执行器进行信息传递和控制。
4. 多功能末端执行器的力学设计针对多功能末端执行器的力学设计，进行了详细的分析和计算。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器是指安装在机器人末端的用于完成特定任务的执行部件。
根据不同的应用需求，工业机器人末端执行器有多种类型，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
一、夹持型末端执行器夹持型末端执行器主要用于夹持、抓取物体。
它们通常具有可调节的夹持力和灵活的夹持方式，可以适应不同形状、不同尺寸的物体。
夹持型末端执行器广泛应用于装配线、物流仓储、食品加工等领域，用于自动抓取和搬运物体。
二、剪切型末端执行器剪切型末端执行器主要用于切割、剪切材料。
它们通常具有高速、高精度的切割能力，可以在短时间内完成大量的切割任务。
剪切型末端执行器广泛应用于金属加工、纺织工业、塑料加工等领域，用于自动切割和剪裁材料。
三、焊接型末端执行器焊接型末端执行器主要用于焊接工艺。
它们通常具有稳定的电弧、精确的定位和高速的焊接速度，可以实现高质量的焊接效果。
焊接型末端执行器广泛应用于汽车制造、船舶建造、建筑结构等领域，用于自动焊接和焊接工艺。
四、喷涂型末端执行器喷涂型末端执行器主要用于涂装、喷涂工艺。
它们通常具有均匀的喷涂效果、可调节的喷涂厚度和高速的喷涂速度，可以实现高质量的涂装效果。
喷涂型末端执行器广泛应用于汽车制造、家具制造、建筑装饰等领域，用于自动喷涂和涂装工艺。
五、钻削型末端执行器钻削型末端执行器主要用于钻孔、铣削等工艺。
它们通常具有高速、高精度的钻削能力，可以在短时间内完成复杂的加工任务。
钻削型末端执行器广泛应用于机械制造、航空航天、电子零部件等领域，用于自动钻削和加工工艺。
六、测量型末端执行器测量型末端执行器主要用于测量、检测工艺。
它们通常具有高精度的测量能力和灵活的测量方式，可以实现精确的尺寸测量和质量检测。
测量型末端执行器广泛应用于质量控制、精密加工、医疗器械等领域，用于自动测量和检测工艺。
工业机器人末端执行器的类型多样化，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
这些末端执行器的应用可以大幅提高生产效率、降低劳动强度，并且具有一定的灵活性和适应性，能够适应不同的工业生产需求。
工业机器人技术与应用练习题(附参考答案)
工业机器人技术与应用练习题（附参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.在标准配置中，I/O电源由内部电源给定，约1.5A的DC24V的内部电源可供输入/输出控制使用。
使用中若超出 1.5A电流时，应使用24V的外部电源。
A、正确B、错误正确答案：A2.液压传动的工作原理是帕斯卡定律。
A、正确B、错误正确答案：A3.机械位移传感器是用来测量位移、距离、位置、尺寸等几何量的一种传感器。
A、正确B、错误正确答案：B4.ABB 机器人DSQC651标准板提供8个数字输入信号，地址范围是0-7。
A、正确B、错误正确答案：A5.2：1是缩小比例。
A、正确B、错误正确答案：B6.对称三相Y接法电路，线电压最大值是相电压有效值的3倍。
A、正确B、错误正确答案：B7.换向阀靠近弹簧一侧的方框(位)为常态。
A、正确B、错误正确答案：A8.安装线槽时必须使用至少两个带垫圈的螺丝。
A、正确B、错误正确答案：A9.直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。
A、正确B、错误正确答案：A10.ABB标准I0板DSCQ651为8入8出的数字板，并且8个输出为继电器输出。
A、正确B、错误正确答案：B11.直⾓坐标机器⾓的⾓作范围为圆柱形状。
A、正确B、错误正确答案：B12.液压系统的工作压力决定于外负载。
A、正确正确答案：A13.ABB机器人可以长时间进行工作，无需定期重启系统。
A、正确B、错误正确答案：A14.直流电机只能顺时针方向旋转。
A、正确B、错误正确答案：B15.球面坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和横移3个自由度确定。
A、正确B、错误正确答案：A16.通过示教器直接按下posn可以查看机器人当前轴位置。
A、正确B、错误正确答案：A17.完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
A、正确B、错误正确答案：A18.交流伺服电机由于结构简单、成本低廉、无电刷磨损、维修方便，被认为是一种理想的侗服电机。
码垛机器人的组成及工作原理
码垛机器人的组成及工作原理
码垛机器人（Palletizing Robot）是一种自动化设备，用于将产品（如货物、箱子、袋子等）按照指定的方式码放到托盘或货架上。
其组成和工作原理主要包括下面几个方面：
1. 机械臂：码垛机器人通常采用多轴机械臂，具有灵活的运动能力和大范围的工作空间。
机械臂通常由基座、多个可移动的关节和末端执行器（如夹爪、吸盘等）组成。
2. 控制系统：码垛机器人的控制系统由电脑和相关软件组成，可以通过编程指令来实现自动化操作。
操作人员可以通过人机界面与机器人进行交互和指令输入。
3. 感知系统：码垛机器人通常配备有多种感知设备，如视觉系统、激光距离传感器等，用于实时感知和检测工作环境、托盘位置、物体形状等信息。
4. 动力系统：码垛机器人通常需要配备适当的动力系统，如电动机、液压系统等，用于驱动机械臂的运动。
码垛机器人的工作原理一般包括以下几个步骤：
1. 环境感知：通过感知系统获取工作环境、托盘位置、物体位置和形状等信息。
2. 路径规划：根据感知到的信息和设定的码垛方式，机器人会通过控制系统中的规划算法来规划机械臂的路径，以保证码垛
过程的准确性和高效性。
3. 抓取动作：机器人根据路径规划结果，控制机械臂的末端执行器（夹爪、吸盘等）进行相应的抓取动作，将物体从原始位置取下。
4. 码垛动作：机器人将抓取到的物体按照设定的方式，准确地码放到目标位置上。
5. 完成动作：完成码垛后，机器人会进行后续的动作处理，如松开抓取物体的夹爪、返回初始位置等。
通过上述的组成和工作原理，码垛机器人能够实现高效、准确、连续地自动码垛操作，提高工作效率和减轻人工劳动强度。
《工业机器人应用系统集成》项目三搬运码垛机器人应用系统集成
搬运机器人应用系统集成
2 搬运机器人的分类
根据结构形式不同
搬运机器人
龙门式搬运 机器人
悬臂式搬运 机器人
侧壁式搬运 机器人
关节式搬运 机器人
摆臂式搬运 机器人
搬运机器人应用系统集成
（1）龙门式搬运机器人：其坐标系主要由x轴、 y轴和z轴组成，多采用模块化结构，可依据负载位 置与大小选择对应的直线运动单元及组合结构形式 （在移动轴上增加旋转轴便可延伸成四轴或五轴形 式），且其结构形式决定了其负载能力。该类机器 人可实现大物料、重吨位搬运，采用直角坐标系， 编程方便快捷，广泛运用于生产线自动转运、机床 上下料等大批量生产过程。
工业机器人 应用系统集成
（第2版）
项目三
搬运码垛机器人 应用系统集成
项目导读
随着我国社会老龄化的发展和工厂用工成本的不断增 加，物流自动化日益受到工业企业的关注。搬运码垛机器 人应用系统作为工业机器人在物料自动化领域的一种典型 应用，近年来取得了长足的发展，在提高物流效率、降低 物流成本方面表现优异。搬运码垛机器人应用系统因与当 下制造业小批量、多种类的发展模式相吻合，而备受市场 青睐。本项目先从任务分析、硬件选型和软件配置三个方 面分别认识搬运与码垛机器人应用系统的集成，然后通过 任务实施深入学习系统集成的一般流程与注意事项。
CONTENTS
1 搬运机器人应用系统集成 2 砖垛机器人应用系统集成
搬运机器人 应用系统集成
搬运机器人应用系统集成
1960 年 ， 美 国 出 现 了 最 早 的 搬 运 机 器 人 ， 即 Unimate和Versatran两种机器人。它们首次被用于搬运 作业，并实现了将工件从一个位置移动到另一个位置的 操作。随着科技的发展，在搬运机器人上安装不同的末 端执行器，可以完成各种不同形状和不同状态工件的搬 运作业。2012年以后，全球搬运机器人发展迅速并持续 增长，预计2022年全球搬运机器人产量将达到283 740 台，所创造的收入高达85.94亿美元。由此可以看出，科 学技术的突飞猛进，给人类经济社会的发展带来了极大 的推动，也证实了我党提出的“科学是第一生产力”的 科学论断。作为当代青年，我们要始终拥护党的领导， 用科学知识武装自己，为实现中华民族伟大复兴的中国 梦贡献力量。
工业机器人技术基础-第八章-码垛机器人
任务二 码垛机器人及其操作应用
对码垛机器人而言,TCP随末端执行器不同而设置在不同的位 置。就吸附式末端执行器而言,其TCP一般设在法兰中心线与吸盘 所在平面交点的连线上并延伸一端距离,该距离的长短依据吸附物 料高度确定,如图3-2-9a所示,生产再现如图3-2-9b所示;夹板式末端 执行器和抓取式末端执行器的TCP一般设在法兰中心线与手爪前 端面交点处,其中抓取式末端执行器的TCP如图3-2-10a所示,生产再 现如图3-2-10b所示;而组合式末端执行器的TCP设定需依据主要作 用的单组手爪确定。
机械手爪：真空吸附式机械手爪
说明：该类手爪主要用于适合吸盘吸取的码放物，如覆膜包装盒， 装啤酒箱，塑料箱，纸箱等。
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任务二 码垛机器人及其操作应用
2.夹板式末端执行器 夹板式末端执行器(手爪)是码垛过程中最常用的一类手爪,常见的夹板
式手爪有单板式和双板式两种结构,如图3-2-6所示。 夹板式手爪主要用于整箱或规则盒的码垛,可用于各行各业。 夹板式手爪的夹持力度比吸附式手爪大,可一次码一箱(盒)或多箱(盒),
任务二 码垛机器人及其操作应用
一、码垛机器人的分类及特点
解放出来,已在各个行业的包装物流线中发挥重大作用。归纳起来,码垛 机器人主要有以下几个方面的优点: 1)占地面积小,动作范围大,减少厂源浪费。 2)能耗低,降低运行成本。 3)提高生产率,使劳动者摆脱繁重体力劳动,实现“无人”或“少人”码垛。
码垛机器人的系统组成
通常码垛机器人主要有 操作机、控制系统、码垛系统（气体发生装置、液压发 生装置）和安全保护装置组成 。
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1 — 机器人控制柜； 2 — 示教器； 3 — 气体发生装置； 4 — 真空发生装置； 5 — 操作
码垛机器人技术方案
六、效益分析
1.提高生产效率：码垛机器人可连续24小时工作，大大提高生产效率。
2.降低劳动成本：减少人工参与，降低企业人力成本。
3.提高码垛质量：机器人具有高精度、高稳定性，可减少货物损坏。
4.保障作业安全：降低工人劳动强度，减少安全事故的发生。
二、需求分析
1.提升堆垛速度和准确性，减少人工干预。
2.适应不同尺寸、形状和重量的货物。
3.确保作业过程安全可靠，降低劳动强度。
4.提高系统适应性和灵活性，满足多样化生产需求。
三、系统设计原则
1.先进性：采用国内外先进的码垛技术和设备。
2.可靠性：确保系统长期稳定运行，降低故障率。
3.安全性：遵循国家和行业安全标准，保障人员和设备安全。
5.安全防护：配备紧急停止装置、安全光栅等，确保作业过程安全。
五、技术方案详述
1.机器人本体选型：
-根据货物特性和码垛要求，选择合适的型号，满足速度、精度和负载需求。
-考虑到维护便捷性，选择易损件少、维护简单的机器人本体。
2.控制系统设计：
-运动控制：采用高性能运动控制卡，实现机器人的精确运动控制。
本方案将为企业的码垛作业带来革命性的改进，推动自动化、智能化生产的发展。在实施过程中，应严格遵循设计方案，确保系统的合法合规运行。
码垛机器人技术方案
第1篇
码垛机器人技术方案
一、背景
随着工业生产自动化程度的不断提高，码垛作业作为物流搬运环节的重要组成部分，对提高生产效率、降低劳动强度具有重要意义。为满足企业高效、稳定、安全的码垛需求，本方案提出一种基于现代控制技术的码垛机器人系统。
二、目标
1.提高生产效率，降低劳动成本。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器是指机器人系统中连接机械臂和工作对象的部件，也称为机械手或机器人手。
末端执行器的选择和设计直接影响到机器人的功能和应用范围。
目前市场上常见的工业机器人末端执行器主要有夹爪型、磁力型、吸盘型和喷涂型等。
夹爪型末端执行器是最常见的一种类型，它通过夹爪来抓取、抱持和放置物体。
夹爪型末端执行器具有较强的抓取能力和灵活性，适用于物体抓取、装配、搬运等各种应用场景。
夹爪型末端执行器根据需要可以设计成单指夹爪、多指夹爪、平行夹爪等多种形式，以适应不同形状和尺寸的物体。
磁力型末端执行器是利用磁力吸附物体的一种执行器。
它通常使用电磁铁或永磁体来产生磁力，将物体吸附在机器人末端执行器上。
磁力型末端执行器适用于需要固定或悬挂物体的应用，如焊接、喷涂、装配等。
磁力型末端执行器具有较大的吸附力和稳定性，能够在机器人运动过程中保持物体的位置和姿态。
吸盘型末端执行器是利用负压原理将物体吸附在执行器表面的一种执行器。
吸盘型末端执行器通常由吸盘、真空泵和气路控制系统组成。
它适用于需要抓取平面物体的应用，如玻璃板、金属板等。
吸盘型末端执行器具有较强的抓取能力和稳定性，可以通过调整吸盘数量和排列方式来适应不同形状和尺寸的物体。
喷涂型末端执行器是专门用于涂装和喷涂应用的一种执行器。
它通常由喷枪、喷嘴、喷涂控制系统等组成。
喷涂型末端执行器具有精准的喷涂控制和均匀的喷涂效果，适用于汽车、家具、电子产品等行业的涂装和喷涂工艺。
工业机器人末端执行器的应用非常广泛。
在制造业中，工业机器人末端执行器可以用于自动装配、物料搬运、焊接、喷涂、加工等各个环节。
在汽车工业中，工业机器人末端执行器可以用于汽车零部件的生产和组装，提高生产效率和品质稳定性。
在电子工业中，工业机器人末端执行器可以用于电子产品的组装和测试，提高生产速度和产品质量。
在食品工业中，工业机器人末端执行器可以用于食品加工和包装，提高生产效率和卫生安全性。
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任务实施
2. 码垛参数的设置
左上图是在参数界面中指定行、列、层数； 左下图是在示教（即输入记录）4个典型位置
任务实施
3.抓抱式末端执行器的结构（例源自）：当末端执行器到达抓取位置后， 程序指令给气缸左腔供气，活塞杆 伸出，推动摇臂绕翻转轴顺时针旋 转。摇臂、翻转轴和爪臂三者刚性 连接，由此带动手爪绕翻转轴中心 顺时针转动；
工业机器人末端执行器的分类 与应用
任务三
项目二 工业机器人末端执行 器的分类与应用
码垛机器人末端执行器应用
导入
机器人码垛展示工作站的组成和工作原理？ 码垛机器人末端执行器的结构和工作原理？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 掌握码垛展示工作站的工作原理 2 掌握码垛机器人末端执行器的结构
任务实施
2. 码垛参数的设置
对于FANUC机器人的码垛功能模块，码垛一 个4行、3列、5层的料垛（如图），只需要在程 序中指定料垛的4个典型位置即可：
P(1,1,1)——底层原点 P(1,3,1)——底层1行3列点 P(4,1,1)——底层4行1列点 P(1,1,5)——5层原点
设定这4个典型位置之后，料垛中的其它位 置全部由机器人自动运算得出，无需再人工示教。
学习重点
典型码垛机器人末端执行器的结构
知识准备
▲FANUC M-410iB/140H机器人
是一款具有5自由度的高速码 垛机器人；
最大负载为140kg； 工作范围可达2850mm； J1轴有360度旋转空间； 该机器人具有本体小、手 臂细长、手腕灵活的特点，大大 提高了码垛的生产效率。
知识准备
工作流程
同理，另一侧手爪反向旋转， 两侧手爪相对运动，实现对料包的 抓抱。
任务实施
3.抓抱式末端执行器的结构（例2）：
当末端执行器到达抓取位置后，程 序指令给气缸右腔供气，活塞杆缩回， 带动摇臂绕翻转轴逆时针旋转。摇臂、 翻转轴和爪臂三者刚性连接，由此带 动手爪绕翻转轴中心逆时针转动；
同理，另一侧手爪反向旋转，两 侧手爪相对运动，实现对料包的抓抱。
任务实施
请观看微课视频：“码垛机器人末端执行器应用”
主题讨论
讨论问题
抓抱式末端执行器有哪些部分组成？ 码垛的主要参数有哪些？
小结
通过对码垛工作站及末端执行器的学习，使我们进 一步学习了机器人末端执行器的结构和工作原理， 并了解码垛参数设置的基本原理。
谢谢观看
1.“机器人高速码垛展示单元”的组成和工作原理； 2. 码垛参数的设置原理； 3. 抓抱式末端执行器的结构。
任务实施
1.机器人高速码垛展示单元的组成 物料包由滚筒式输送线传送到机器人 工作区域，码垛机器人将物料包按照规定 的顺序在堆垛托盘上进行码垛。
观察视频，注意抓抱式末端执行器从滚筒式输 送线上抓取物料包时，执行器的手指靠下，插入到 滚筒间隙中，然后向上提升，将物料包托离滚筒。 这种抓取方式避免了物料包被手指戳破的情况发生。