四自由度100kg码垛机器人夹持工装
及其配套U型传送带设计
TLM
（…..，……..，…，…）
摘要：工业机器人是半个世纪以来急速成长起来的新兴劳动助手。随着科学及工业社会
自动化程度的提高，工业机器人、机械手臂，则占据愈发重要的位置，因此工业机器人
的研究也成为了一个炙手可热的领域。本设计针对工业机器人的加持工装及配套U型传
送带进行了设计，其中包括根据负载特性选择电机、减速器，根据工作条件对夹持结构
进行设计，并用UG软件进行了绘制仿真。另外，对于传送带，本设计根据各种形式传
送带的优缺点，进行了选择和设计。
关键词：机器人；夹持工装；传送带；三维建模
Gripping tooling and supporting U-conveyor design
of four freedom 100kg palletizing robot
TaoLiming
[Traffic School,Mechanical Engineering and Automation,Class1104, 20112814425] Abstract:Industrial robots are developing rapidly nearly half a century and have been the
emerging labor assistant. With the increased automation of industrial society, industrial robots
will occupy an increasingly important position, so the research of industrial robots has also
become a hot field. The design for industrial robots blessing tooling and supporting U-shaped
conveyor is designed, including the choice depending on the load characteristics of the motor,
reducer, according to the working conditions of the holding structure design, and a draw with
UG software emulation. Further, accoding to the advantage of a variety of belt, I select and
design a conveyor belt .
Key words: Industrial robots; Clamping device; Conveyor belt; Three-dimensional
modeling
1夹持工装——方案拟定
工业机械手臂的组成包括夹持装置、手臂、机座等基本结构。其中夹持装置是机器人用于抓取工件或用于夹紧加工工具进行作业的主要部件。它相当于人的手，安装于工业机器人手臂的最前端，夹持机构应根据机器人不同的任务进行选择，选择与执行任务相适应的夹持装置将大大提高机器人的工作效率。工业机器人的夹持装置的种类很多,
工业用机器人的夹持装置多用于夹持较重物体，设计结构要求简洁灵活，其原理有的基于电磁效应，但大多数采用机械形式。在抓取100kg 物体时，夹钳式取料手可以完成任务。另外，综合考虑经济、结构等因素，故本设计选择夹钳式取料手。
2 夹持工装——电机选择
2.1 类型选择
由于步进电机的步距值不受各种外部因素的干扰——只要在他们的大小不至于引起步进电机产生丢步，就不影响其正常工作，另外步进电机的控制性能好，转子的转动惯量小，动态响应也较理想，易于启动和停止，步进电机综合和其他种类电机的很多优点，以上特性均有利于机器人夹持装置的控制，所以本设计选择步进电机作为驱动电机。
2.2 夹持装置及传动机构尺寸及运动参数设计
涡轮蜗杆模数：
m =10mm 蜗杆头数: 11=Z
蜗轮齿数： 632=Z （此结构为1/4个涡轮）
传动比：
1
2
Z Z i =
蜗杆分度圆直径： d 1=160mm
蜗杆导程角:
?==6.3arctan
1
1
d mz γ 中心距： a =400mm
涡轮直径： 600601022=?==mz d mm 摇杆长度： l =450mm
手指移动最大速度： 5.4max =v m/min 加持与传动机构质量： M 1=50kg 联轴器的质量: M 2=13.1kg 联轴器外径： D =160mm 摩擦因数: 2.0=μ 蜗杆长度：
l 1=616mm
机械效率:
()
%5.3100i -=η
(2-1)
带入公式（2-1）得
%22.72=η
2.3 电机选择
1) 电机转速
涡轮角速度:
10min /45
.05
.4max ===
rad r v ωrad/min 涡轮转速: 59.122==
π
ω
n r/min 蜗杆转速：
2
1
n n i =
(2-2)
带入公式（2-2）得n 1=100.17r/min 2) 折算到电机轴上的负载惯量J d ：
执行部分转动惯量J 1:
2
2
112i
R M J ?= (2-3)
将数据代入（2-3）得,
21m Kg 000625.0?=J 蜗杆的转动惯量：
4132
Ld J s ρπ
=
(2-4)
将数据代入公式（2-4）得， 2m Kg 075.0?=s J 联轴器的转动惯量：
2
221??
? ??=D M J c
(2-5)
将数据代入公式（2-5）得，2m Kg 028.0?=c J 折算到电机轴上的负载惯量 :
21m Kg 140.0?=++=c s d J J J J
3) 折算到电机轴上的转矩
分析物体受力情况，见图2-1：
G F F =+21 21F F =
n F F μ=1
其中 G ——为物体重量；
μ——为摩擦因数； n F ——为正压力。 计算得 n F =2500N 取安全系数 2.1=s K 图2-1
则所需夹持力
30002.11
=?=s n K F N
故转矩
m N 135045.03000?=?=?=l F M n
蜗杆所受轴向力
428663
.02700
22===
d M F x N 折算转矩
i p F T x
??=
πη
μ211 (2-6)
将数据代入公式（2-6）得，m N 203.01?=T 4) 步进电机轴上的加速转矩：
()D M a
m
a J J t n T +=
602π (2-7)
其中 J M 为电动机的转动惯量 n m 为电机转速
t a 为加速时间,取为1s
将数据代入公式（2-7）得，）（m N 27.3928.4?+=M a J T 5) 折算到电机轴上的总转矩:
）
（m N 27.39483.4203.027.3928.41?+=++=+=M M a eq J J T T T 电机选择
取电机的安全系数 K=1.5 则所必须的转矩
()）
（m N 9.5872.627.39483.45.1?+=+?==M M eq M J J KT T 查表25-2-30[1]初步选定电机型号2S110Q-047F0
其转子惯量为24m Kg 109.10??=-M J 有
m N 78.6109.109.5842.64?=??+=-M T
m N 523.4109.1027.39483.427.39483.44?=??+=+=-M eq J T
由步进电机2S110Q-047F0的最大静转矩为m N 78.6m N 21?>? 步距角为 ?=8.1θ 6) 初选电机验算
夹持部件最大平移速度对应电机转速为
min /r 375=m n
其对应的运行频率为
θ
??
?=
60360m m n f
(2-8)
将数据代入公式（2-8）得，Hz 1250=m f
由2S110Q-047F0的特性曲线图分析得出，此速度时电动机的输出转矩约为
7.8m N ?>4.235m N ?
故电机2S110Q-047F0满足要求。
3 夹持工装——减速器选型
3.1 减速器类型选择
机器人夹持工装需要减速器具有可靠性高、灵活性高、并且需要可接受外部负载荷，需要可以承受较大的外部转矩，并需要有较大的刚性。综合考虑上述因素以及经济因素，该机器人夹持工装减速器选择RV-E 减速器。
3.2 减速器使用条件
根据工业机器人的使用状况，确定机器人参数如下：
启动时最大转矩T 1: T 1=100m N ?
稳定时转矩 T 2:
γcot t X F F = 1
2
2000d T F t =
得m N T ?=57.212
停止时最大转矩T 3: m N 1003?=T 冲击转矩T em : m N 200?=em T 加速时间: sec 2.01=t 稳定时间: sec 22=t 减速时间: sec 2.03=t 冲击时间: sec 05.0=em t 启动转速: min /r 101=N 稳定转速: min /r 33.332=N 制动转速: min /r 103=N 冲击转速:
min /r 33.33=em N
3.3 确定负载特性
1) 平均负载转矩
3
103
322113103
33310222310111N t N t N t T
N t T N t T N t T m ++++??=
(3-1)
将数据代入公式（3-1）得，m N 98.43?=m T 2) 平均输出转速
3
213
32211t t t N t N t N t N m ++++=
(3-2)
将数据代入公式（3-2）得，min /r 42.29=m N 暂时选定
RV-40E-105
3.4 减速器校核
1) 验算寿命
3
1000???
? ????
=m m h T T N N K L
(3-3)
将数据代入公式（3-3）得，H 103.56?=h L 其中 K ：额定寿命（Hr ） h L ：所求寿命时间（Hr ） m N ：平均输出转速（r/min ） 0N : 额定输出转速（r/min ） 0T ：额定转矩（Nm ） m T ：平均负载转矩（Nm ） 2) 输出转速为
运行转速33.33r/min<所允许最高转速100r/min 输出转速符合要求。 3) 确定停止和启动时转矩
查表 知，RV-40E-105所允许的最大启动、停止转矩为1029m N ?
m N 1029m N 1001?
故 停止、启动时转矩均符合工作要求。 4) 确定外部冲击转矩以及紧急停止时的转矩
查8-2-10[1] 知，10540--E RV 的瞬时的最大转矩为2058m N ?
m N 2058m N 200?
允许作用的次数em C ：
em
em em em
t N
T T C ???
??? ????=
60
4057753
100
(3-4)
将数据代入公式（3-4）得，6106.1?=em C 次 5) 验证倾斜角度
作用在减速机上的外部负载荷状态（蜗杆受力状态） 所受轴向力 N 42862==x F W 所受径向力
N 155920tan 4286tan =??=?=n x r F F α
N 15591==r F W
mm 364=l
mm 803=l
mm 3926.172
6
.913641=-+
=l mm 4386.176.913642=-+=-+=a b l l
3
3
21110?+?=
t M l W l W θ (3-5)
其中 θ：输出轴倾斜角度（arc.min ） t M ：弯矩刚性（Nm/arc.min ） 1W 、2W ：负载（N ） 1l 、3l ：到负载作用点的距离
l ：负载点到安装面的实际距离 将数据代入公式（3-5）得，10.1=θ 分 6) 验证负载弯矩是否符合要求：
由表8-2-10[1]得 的允许弯矩为1666m N ?
m N 1666m N 5.11011000
80
4286438173210003221?
+=
l W l W M c 综上所述：10540--E RV 的各项指标均满足使用要求，故此处选用减速器10540--E RV 。
4 夹持工装——传动与夹持机构设计
4.1 传动机构三维设计
鉴于抓去重量为100kg ，需要较大的张力及夹紧力，设计选取可承受较大轴向力的涡轮蜗杆机构，上下均采用可以承载相对较大轴向力的轴承以承载较大的轴向载荷的滚动轴承。
蜗杆设计如图所示
1) 蜗杆轴径设计。
本次设计起始于最细轴经的设计，根据最细轴所能承受的最大扭矩，设计出轴在最细部分的直径，然后根据各段的结构特征、以及装配特征依次设计其他各轴的直径。 根据一般圆轴扭转时时横截面上最大切应力公式
t
W T =
max τ (4-1)
其中
T 为轴所受的扭矩；
t
W 为抗扭截面系数；
16
3
d W t π=
(4-2)
蜗杆选用45钢制造，取45钢的需用扭转应力为[]Mpa 60=τ 经上节分析知蜗杆所受最大转矩为冲击转矩，m N 200?=em T 根据扭转的圆轴的强度条件，确定其直径
][163
max τπτ<==
d T W T t (4-3)
由公式（4-1）（4-2）（4-3）得轴的直径
mm 7.25mm 0257.0mm 1060200
16][1636
3
==???=>πτπem T d 由于键槽的影响，轴的直径扩大5%，取安全系数s K =2 得轴的直径()mm 97.532%51min =?+?=d d
由轴的结构设计易得，联轴器链接处的直径最小，取为56mm 。
蜗杆图纸如图4-1所示：
图4-1 蜗杆结构设计及尺寸与蜗杆配套机构如图4-2所示：
图4-2 涡轮结构设计及尺寸
固定连杆如图4-3所示
图3
4 固定连杆设计尺寸从动连杆设计如图4-4：
图4-4 从动连杆设计尺寸
防护壳设计如图4-6所示：
4 防护壳结构设计及尺寸
图4-6 装配图
4.2 联轴器的选择
涡轮蜗杆传动属于连续传动，冲击小，并且机器人夹持装置装配误差下，两轴间的相对位移很小，故该设计初步选用刚性联轴器。根据联轴器安装轴径，选择内径为56mm 的联轴器。
由以上计算分析知所传递的动力参数，理论转矩为m N 57.212?=T ，转速为n=31.8r/min ；；初选GB/T 5843-2003中GYH7型凸缘联轴器。
工作机参数，每分钟启停Z=180次/min ，环境温度t=40C ?
其主要参数为：最大转矩m N 3200max ?=T ；公称转矩m N 1600?=n T 半联轴器转动惯量221m Kg 0155.0?==J J 。
由表6-3-5[1]查的，启动系数K Z =1.3；由表6-3-6[1]查得，温度系数K t =1.1；冲击系数，K a =1.8。 冲击载荷由公式
z AS t AS A K K K T T ≥max
(4-4)
由（4-4）带入数据得
m N 3200m N 4.257max ?
输入端的冲击转矩小于凸缘联轴器的最大转矩，所以，该联轴器满足要求，可以选用。
4.3 轴承的选择与寿命校核
根据蜗杆轴结构的设计，选择内径为75mm 的轴承，初选7215B 轴承,面对面安装。 1) 计算轴承的内部轴向力1S F 、2S F
由表1112-[2]知，7215B 轴承的内部轴向力
R S F F 14.1=
(4-5) 则由公式（4-5）
()N 2.88978014.114.111=?==N F F R S 方向向左 ()N N F F R S 2.88978014.114.122=?== 方向向右 2) 计算轴承所承受轴向载荷1A F 、2A F 因为
()N 2.889N 2.5175N 4286
2.88921=>=+=+S x S F F F 所以，轴的运动趋势为向左，左轴承会被压，右轴承则会被被松。
()N 5175N 42862.88912=+=+=X S A F F F
N 2.88911==S A F F
3) 当量动载荷1P F 、2P F 轴承1
e F F R A ===14.1780
2
.88911 由表12-10[2]查得X 1=1，Y 2=0
故根据公式
A R P YF XF F +=
(4-6)
由（4-6）代入数据得N 7801=P F 轴承2
e F F R A >==635.6780
2
.517522 由表12-10[2]查得X 2=0.35、Y 2=0.57
根据公式（4-6）代入数据得N 864.32222=P F
4) 轴承的寿命计算
由于蜗杆两端轴承选择的型号相同，且12P P F F >，故只计算2P F 即可。
球轴承寿命系数3=ε；查表12-7[2]，温度系数1=T f ；查表12-8[2]，载荷性质系数
1.1=p f
ε
???
?
??=P p T h F f C f L (4-7)
由公式（4-7）代入数据得h 1066?=h L
远远超过机器使用寿命，故轴承寿命要求足够满足。 该轴承的转速只有31.8r/min,远远低于min /r 9600lim =n 极限转速,故不必验算。 故选用轴承型号：7215B ，润滑方式：脂润滑。
4.4 键的设计与强度校核。
由于平键联结结构简单、拆装方便，对中性能好，而且制造方便，经济性好，此处选择A 型普通平键联结，根据轴的直径d=56mm 选择键16X10，键长L=70；GB/T1095;键联结材料以及键制造材料均为45号钢。在此只需校核键强度。 查表5-2[2]得，键的许用应力Mpa 110][=p σ
根据
][2P p Kld
T
σσ≤=
(4-8)
公式（4-8）代入数据得Mpa 110][Mpa 0031.0=<<=P P σσ 结论：键满足要求。
5 传送带——方案拟定
该传送带用以传送100kg 铸铁箱体，水平运输，带所受正压力很大，由于普通平带具有较大的弹性变形，在重力作用下会使物体在竖直方向上循环产生位移，严重时，会导致物体在传送带上出现打滑现象，使皮带磨损，使用寿命会严重缩短，而且由于皮带的打滑现象，使物体运输位置不精确，从而影响机械手的正常搬运。而滚筒传送带，是利用电动机带动链传动，然后通过链轮带动滚筒转动从而达到传动效果，链与链轮之间传动比稳定，另外由于滚筒刚度较大，变形小，且是滚动摩擦，摩擦小，传动效率高。鉴于普通平带运输的以上缺点，以及上文所述滚筒传送带的优点，该设计选择滚筒传送带。
6 传送带——滚筒设计
6.1 滚筒受力分析
传送带运送负载重量M w =100kg ，物体mm 300mm 400mm 800??=??高宽长，支撑滚筒两轴承之间的距离L =500mm ，滚筒与滚筒之间的距离为l =16mm ，工作时，总是有5根滚筒同时承受负载所给的重力。N 200101002.0G =??=
将滚筒简化成简支梁，对单根滚筒受力分析，如图6-1所示：
图6-1 受力图
滚筒所受剪力如图6-2所示：
图6-2 剪力图
滚筒所受弯矩如图6-3所示：
图6-3 弯矩图
6.2 滚筒壁厚设计
由弯矩图可知，滚筒中间处受弯矩最大，属于危险截面，故按该截面设计。取滚筒
材料为Q235A 钢。对于Q235A 钢，2mm /N 235=s σ,取2mm /N 75.584
][==s σ
σ
最大弯矩由剪力图可知
m N 5.125.025.01002
1
22?=??=??=L G M nax
由公式
][max
max max σσ≤=
Z
I y M
(6-1)
其中 max σ为危险截面上的最大应力， max y 与中性轴之间的直线长度。 Z I 为惯性矩
滚筒为中空圆柱，其惯性矩
()
44
64
d D I Z -=
π
(6-2)
由式（6-1）（6-2）代入数据得mm 5.79≤d ，取d=74mm
6.3 滚筒轴径设计
滚筒轴径为实心轴，由弯矩图可知在在轴承内端面处的弯矩为0，故此处按扭矩计算轴径。轴用钢45制造，需用扭转应力为[]Mpa 60=τ
查机械设计手册表1-1-10[3]，滚动摩擦系数cm 09.0=k μ， 物体在滚筒上运动的阻力矩 Fr N M k ==μ1 (6-3) 由公式（4-3）代入数据得m N 18.01?=M
查机械设计手册表1-1-9[3]，滚动轴承摩擦因数02.0=μ经UG 测量体质量分析，该滚筒轴的总质量为Kg 44.3=G M
滚动轴承所受的摩擦力
()N 468.044.2302.02.0=?=+=w g f M M F μ
轴承阻力矩
m N 00609.0013.0468.02
2?=?=?
=a
f d F M 总阻力矩m N 186.021?=+=M M M Z 故所受扭矩图，见图6-4：
图6-4 扭矩图
根据
[]ττ≤=
t
W T max
max (6-4)
16
3
d W t π=
(6-5)
公式（6-4）（6-5）代入数据得mm 5.2≥d
考虑到键槽的影响实际轴径()mm d s 575.2%315.2=+?≥，另外，考虑到轴承结构，挠度、倾斜角等的影响，此处取轴径为20mm 。与链轮连接处轴的直径取为14mm 。
6.4 滚筒轴结构设计
由于滚筒直径较小，且与轴径尺寸相差较小，故此设计在滚筒与轴之间直接采取焊接的形式。
轴结构设计如图6-5所示：
图6-5 滚筒轴设计尺寸
滚筒结构如图6-6所示：
图6-6 滚筒设计结构及尺寸装配图如图6-7所示：
图6-7 装配图
6.5 链、链轮的选择与设计
1) 链的计算与设计 传动比
1
2
21z z n n i ==
（6-6）
传动比取为3
现已知物体长度为800mm ，物体与物体间隔为500mm ，机械手往复一个行程为5s ，故物体运行速度
s /m 026.0s /mm 265mm 130===s
v
滚筒的转速为
min /r 28.82==r
v n π
亦即链轮转速为min /r 28.81==n n
根据经验公式 2332292291=?-=-≈i Z ，取
每根滚筒传递功率
9549
1n
M P ?=
（6-7）
由公式（6-7）得根滚筒传递功率为Kw 106.141-?=P 传送带同时运送箱体数量为10，则其传递功率为
Kw 108106.110534--?=???=P
设计功率
P K P a d ?= （6-8）
a K 为工况系数，由于载荷较小且没有冲击载荷，查表13-2-6[6],工况系数取1 则 带入公式（6-8）得Kw 1083-?=d P 传递功率
L
P Z d
K K K P P =
(6-9)
其中
Z K ——小链轮齿数系数 P K ——排数系数
l K ——链长系数
查表13-2-7[6]，知23.11908
.11=?
?
?
??=Z K Z 、05.110026
.0=???
?
??=p l L K
查表13-2-8[6]，此处为单排链，1=P K
P L 为链条节数，
节数为120，由（6-9）得Kw 1019.630-?=P ,根据0P 和1n 查图13-2-6[6]确定链号后，查表13-2-2[6]确定链号为08A
表6-1 08A 基本尺寸表
节距p 12.70 滚子直径d 1 7.92 内节内宽b 1 7.85
2) 小链轮设计
由于链号选为08A.链轮无剧烈冲击运动，故材料选择45钢，淬火、回火热处理，硬度达到40-50HRC.由于链轮直径较小，所以采用整体式钢制小链轮，由以上分析可知，每个链轮所传递的转矩为0.18N·m ，转矩很小，故采用单排链轮，一边驱动。根据表13-2-21[6]链轮结构尺寸计算公式可知， 轮觳厚度
mm 94.718.8101.06
14
8.401.0611=?++=++
=d d K h K 轮觳长度
mm 44.2694.73.33.311=?==h l
轮毂直径
mm 88.2994.7214211=?+=+=h d d k h
齿宽查表13-2-17[6],
mm 812.585.793.093.011=?==b b f
分度圆直径：
z
p
d 180sin
=
(6-10)
由（6-10）代入数据得，mm 88.811=d 齿顶圆直径：
??
? ??+=08.0180cot z p d a
(6-11)
码垛机器人说明书
前言 本说明书阐述了此四自由度码垛机器人使用方法。请仔细阅读并理解此说明书后使用机器人。打开包装请先对照装箱清单检查配件是否齐全，若有遗漏请尽快与我们联系。
目录 概述............................................... 错误!未定义书签。机器人的搬运及安装................................. 错误!未定义书签。 警告标示....................................... 错误!未定义书签。 机器人安装环境................................. 错误!未定义书签。 机器人运动范围及安全围栏安装................... 错误!未定义书签。 机器人的搬运方法............................... 错误!未定义书签。 基座安装尺寸................................... 错误!未定义书签。 机器人端持器的安装............................. 错误!未定义书签。 气路连接....................................... 错误!未定义书签。机器人控制柜的搬运与安装........................... 错误!未定义书签。 注意事项....................................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱安装环境........................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱的内部电气接线..................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱的搬运............................. 错误!未定义书签。 机器人控制箱的外部连接......................... 错误!未定义书签。机器人系统与生产线的连接........................... 错误!未定义书签。机器人操作方法..................................... 错误!未定义书签。 机器人的开关机.................................. 错误!未定义书签。 操作界面的认识.................................. 错误!未定义书签。 操作界面的使用方法.............................. 错误!未定义书签。常见故障分析及处理................................. 错误!未定义书签。 机器人无法运行................................. 错误!未定义书签。 机器人未按既定规划运行......................... 错误!未定义书签。 机器人系统提示“系统正在运行”................. 错误!未定义书签。机器人保养与维护................................... 错误!未定义书签。 机械部件的养护.................................. 错误!未定义书签。 控制系统的维护.................................. 错误!未定义书签。
搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020
目录1
1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
《工业机器人》复习题 一、名词解释 1．驱动系统：发动机带动变速箱，经过变速后再经过传动轴，差速器，左右半轴传到轮胎，达到行走的系统． 2. 自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标系。 3．磁致伸缩驱动：某些磁性体的外部一旦加上磁场则磁性体的外形尺寸会发生变化，利用这种现象制作的驱动器称为磁致伸缩驱动器。 4. 重复定位精度：工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约 束，称为过定位。也称为重复定位或超定位。 5. 示教再现：一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人 6. 机器人的正运动学：当已知所有的关节变量时，可用正运动学来确定机器人末端手的位 姿。 7. 机器人的逆运动学：要使机器人末端手放在特定的点上并且具有特定的姿态，可用逆运动学来计算出每一关节变量的值。 二、选择题 1、机器人语言是由（ A ）表示的"0"和"1"组成的字串机器码。 A二进制B十进制C八进制D十六进制 2、机器人的英文单词是（C） A、botre B、boret C、robot D、rebot 3、机器人能力的评价标准不包括：（C） A智能B机能C动能D物理能 4、下列那种机器人不是军用机器人。（C） A “红隼”无人机 B 美国的“大狗”机器人 C 索尼公司的AIBO机器狗 D “土拨鼠” 5、人们实现对机器人的控制不包括什么？（D） A输入B输出C程序D反应 6．FMC是（D）的简称。 A．加工中心 B．计算机控制系统 C．永磁式伺服系统 D．柔性制造单元。 7．由数控机床和其它自动化工艺设备组成的（B），可以按照任意顺序加工一组不同工序与不同节拍的工件，并能适时地自由调度和管理。 A．刚性制造系统 B．柔性制造系统 C．弹性制造系统 D．挠性制造系统 8、工业机器人的额定负载是指在规定范围内（A）所能承受的最大负载允许值 A．手腕机械接口处 B．手臂 C．末端执行器 D．机座
工装夹具设计 一、工装夹具的设计和使用目的 a)可以稳定地保证零件的加工质量，减少废品率 b)可以提高零件的生产率 c)可以扩大加工设备的工艺范围 d)可以改善劳动者的劳动条件 使用工装的最根本目的就是在保证产品零件的质量稳定，满足技术要求的前提下，还要达到提高产品零件的生产率，获得较好经济效益的目的。所以，设计工装夹具不仅是一个技术问题，而且还是一个经济问题，每当设计一套工装夹具时，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的工装夹具获得更佳的经济效益。 二、工装夹具设计的基本方法和步骤 2-1熟悉产品零件的技术要求，确定工装夹具的更佳设计方案 在接到设计任务书后，要准备设计工装夹具所需要的资料，包括零件设计图样和技术要求、工艺规程及工艺图、有关加工设备等资料。在了解了产品零件的基本结构、尺寸精度、形位公差等技术要求后，还要找出零件的关键和重要尺寸（必须要保证的尺寸），再基本确定工装夹具的设计方案。 一些重要的工装夹具的设计方案，还需要进行充分的讨论和修改后再确定。这样，才能保证此工装设计方案能够适应生产纲领的要求，是更佳的设计方案。 2-2-1 夹具上的定位基准的确定 每设计一套工装，都应该将零件的关键和重要尺寸部位，作为工装夹具上的定位部位（定位设计），还要确定理想的定位设计（精度设计），确定主要的定位基准（第一基准）和次要的定位基准（第二基准）。
第一基准原则上应该与设计图保持一致。若不能保证时，则可以通过计算，将设计基准转化为工艺基准，但最终必须要保证设计的基准要求。 定位基准的选择应该具备二个条件： 应该选择工序基准作为定位基准，这样做能够达到基准重合，基准重合可以减少定位误差； 应该选择统一的定位基准，不仅能够保证零件的加工质量，提高加工效率，还能够简化工装夹具的结构（一般用孔和轴作为定位基准为佳）。 如在进行夹具的工装设计时，工装设计人员在选择定位基准时，先要看设计图的定位基准在哪里，再看工艺加工定位基准（工艺规程上已确定）在哪里，这两者确定的定位基准是否一致，若不一致时，则要通过计算，将设计基准转化为工艺基准，但最终必须要保证设计的基准要求。 2-2-3 定位基准选择后应选择合适的定位元件 a) 零件的六点定位方法 零件的定位基准和工装的定位元件接触形成定位面，以实现零件的六点定位（自由刚体的六个运动自由度）。 当然在大多数工装设计时，我们都不会采纳六点定位（三个沿坐标轴移动，三个挠坐标轴转动），往往采取六点以下大于二点以上的定位设计，这种定位设计不仅允许，而且还常常被采用。根据经验，有两个以上的定位就可以起到定位作用了。 另外在定位设计时，要注意不要因定位点太多（超过六点）而造成过定位（重复定位），过定位会出现定位不稳定的现象，将起反作用。 b) 常用的定位元件 常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V形块、定位套、锥度芯轴
多自由度直角坐标型码垛机器人本体结构设计 Body structure design of rectangular coordinate palletizing robot with the multi-degree freedom 学生姓名学号 所在学院班级 所在专业机械设计制造及其自动化 申请学位学士 指导教师职称 副指导教师职称 答辩时间
目录 设计总说明 ............................................................... I INTRODUCTION ............................................................ II 1 绪论 . (1) 1.1 码垛机器人的发展状况 (1) 1.2 研究目的及意义 (1) 2 课题内容及要求 (2) 2．1 研究目标、内容及拟解决的关键问题 (2) 2.2 参数要求 (2) 3 总体机构设计 (3) 3.1 机械抓手设计 (6) 3.1.1 方案选择 (6) 3.1.2 力学分析 (7) 3.1.3 气缸选择 (9) 3.2 丝杆螺母副的计算与选型 (9) 3.2.1 Z轴滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.2.2 x轴和y轴滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (12) 3.3 各轴驱动电机选型 (12) 3.3.1 Z旋转轴电机的选择 (13) 3.3.2 Z轴步进电机的计算与选型 (15) 3.3.3 x轴和y轴步进电机的选用 (17) 3.4 直线滚动导轨副的计算与选型 (18) 3.5 轴承的选用 (20) 3.5.1 Z旋转轴轴承的选用 (20) 3.5.2 Z轴滚珠丝杠下端单向推力球轴承的计算与选型 (20) 3.5.3 其他轴承的选用 (21) 3.6 锥齿轮传动的计算与选型 (23) 4 总体支架的受力分析 (25) 总结 (29) 鸣谢 (30) 参考文献 (31)
搬运码垛机器人毕业设 计 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
目录1
1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
9种工装夹具的设计要点有哪些？ 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 工装夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计工装夹具时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。工装夹具的设计质量的高低,应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。 一、工装夹具设计的基本原则 1、满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性； 2、有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的加工过程； 3、满足装夹过程中简单与快速操作； 4、易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时不需要使用其它工具进行； 5、满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性； 6、尽可能的避免结构复杂、成本昂贵； 7、尽可能选用标准件作为组成零件； 8、形成公司内部产品的系统化和标准化。 二、工装夹具设计基本知识 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
1、保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2、提高生产效率专用夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 3、工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。 4、使用性能好工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。工装夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 5、经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 三、工装夹具设计规范化概述 1、工装夹具设计的基本方法与步骤 设计前的准备工装夹具设计的原始资料包括以下内容： a)设计通知单，零件成品图，毛坯图和工艺路线等技术资料，了解各工序的加工技术要求，定位和夹紧方案，前工序的加工内容，毛坯情况，加工中所使用的机床、刀具、检验量具，加工余量和切削用量等； b)了解生产批量和对夹具的需用情况；
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)
一种码垛机器人的设计与仿真 节 1.01摘要 21世纪，科学技术的发展可谓日新月异，各种信息技术的不断发展进步，推动着社会生产的各个领域的进步，尤其是自动化技术的应用。码垛技术是近年来活跃在物流自动化领域的一项新兴的技术。码垛技术的概念是指在日常的物流运输的过程中，为了实现实现物料的搬运、装卸等物流的活动，设计一定的物料的堆码成垛的模式，这种模式是基于集成单元化的思想之上的，这种堆码成垛实现物流运输的技术就是码垛技术。 我们在实现码垛技术的同时，发明了相关的码垛机器人。码垛机器人是基于码垛技术而产生的，它是一种具备特殊功能的机器人，具有垂直的多关节型的特点。码垛机器人自产生以来，已经广泛应用于社会生产的不同的专业领域，比如食品加工、石油化工等。对于不同的物流对于码垛要求参数的不同，码垛机器人可以通过自身的主计算机进行相应的参数的设置，从而进一步实现不同产品包装的码垛要求。现代物流的发展，对于码垛机器人的要求也呈现出越来越高的趋势，比如物料的码垛的精度的提高，是的码垛机器人必须具有一定的刚度和强度，防止搬运过程中出现差池。 本文主要是设计一种码垛机器人的机械部分，应用于自动化生产线的物料的码垛。在进行码垛机器人的设计的时候，主要是结果机械、电子以及码垛机器人
的软件等方面，根据不同方面的特点进行综合的分析，实现码垛机器人的设计。 关键词：码垛技术，机器人，有限元分析，运动仿真 Abstract In the 21st century, the development of science and technology is changing, all kinds of the continuous development of information technology progress, push the progress of the various fields of social production, especially the application of automation technology. Stacking technology is active in recent years a new technology in the field of logistics automation. Stacking technology refers to the concept of in the daily logistics transportation process, in order to achieve the implementation of logistics activities such as material handling, loading and unloading, the design of a certain material stacking into crib model, this model is based on the idea of integration of unitized, this kind of stacking to buttress achieve logistics technology is the pallet. We at the same time of palletizing technology, invented the palletizing robot. Palletizing robot is based on the palletizing technology, it is a kind of have the special function of the robot, has the characteristics of vertical multi-joint type. Since produced, palletizing robot has been widely used in the different fields of social production, such as food processing, petrochemical industry, etc. For different parameters of different logistics for stacking, palletizing robot can through own host computer to the corresponding parameter setting, thus further realize the pallet of different product packaging
100KG四自由度码垛机器人底座设计及分析 （……，…….，……..，…….） 摘要：本文主要设计和研究了一个抓重为100KG的四自由度的码垛机器人，用于企业 生产中的码垛物品。首先对机器人的整体方案和具体的结构按要求进行了分析，接着主要设 计了机器人底座和腰部结构并进行了建模和装配。最后,利用分析软件（UG）对机器人底座和 腰部进行有限元仿真分析。 关键词：码垛机器人；结构设计；建模；有限元分析 Design and Analysis of 100KG 4-dof Palletizing Robot Base … … … （School of Transportation，Institute of Transportation Mechanical Design Manufacturing and Automation，jixieben1104 ， 20112814726） Abstract:In this paper, the design and research of a catch weight of 100KG of 4-dof palletizing robots for the production of stacking items.At first, the overall program and the specific structure of the robot were analyzed according to the requirements, then the main work is to design the base and waist of the robot and carry on the modelling and analyze.Finally, this paper uses the analysis software (UG) to make finite element analysis of it. Key words: Palletizing robot；Structural Design；Modeling；Finite Element Analysis 1引言 随着科技的不断发展和进步，企业越来越重视自动化生产。[1]在这种背景下，机器人的使用越发普及，码垛机器人就是其中之一。效率高，适用性强，能耗低，占地面积少等诸多优势让它在各个领域大放异彩。 2课题的设计内容 本设计主要是研究码垛机器人的结构设计，尤其是底座和腰部设计，主要工作内容有以下几点: 1.了解码垛机器人发展近况以及未来发展方向，并掌握码垛机器人的基本构成部
工业机器人在汽车焊接中的应用 焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，主要用于工业自动化领域，其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业，在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 典型的焊接机器人系统有如下几种形式：焊接机器人工作站、焊接机器人生产线、焊接专机。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产，被焊工件的焊缝可以短而多，形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多，每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品，对焊缝数量较少、较长，形状规矩的工件也较为适用，至于选用哪种自动化焊接生产形式，需根据企业的实际情况而定。 在汽车领域的典型应用 纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为：发展自动化柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年，国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上，各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。
工装夹具设计知识 一、工装夹具设计的基原则 1.满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性; 2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程; 3.满足装夹过程中的简单与快速操作; 4.易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行; 5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性; 6.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵; 7.尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件; 8.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规; 9.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则; 10.形成公司内部产品的系列化和标准化。 二、工装夹具设计基本知识 1、夹具设计的基本要求 (1)工装夹具应具备足够的强度和刚度(2)夹紧的可靠性(3)焊接操作的灵活性 (4)便于焊件的装卸(5)良好的工艺性 2.工装夹具设计的基本方法与步骤 (1)设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容： 1)夹具设计任务单; 2)工件图样及技术条件; 3)工件的装配工艺规程; 4)夹具设计的技术条件; 5)夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等。 (2)设计的步骤 1)确定夹具结构方案2)绘制夹具工作总图阶段3)绘制装配焊接夹具零件图阶段
4)编写装配焊接夹具设计说明书5)必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能、使用注意事项等内容。 3.工装夹具制造的精度要求夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件 分为四类： 1)第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头定位件、V形块、定位 销等定位元件。 2)第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置。 3)第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。 4)第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。 4.夹具结构工艺性 (1)对夹具良好工艺性的基本要求 1)整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳 动量和降低费用。 2)各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。3)便于夹具的维护和修理。(2)合理选择装配基准 1)装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。 2)装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚 须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。 (3)结构的可调性 经常采用的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。 还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。 (4)维修工艺性进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。 (5)制造工装夹具的材料
（ 分类号: 学校代码: 10128 U D C : 学 号: 201130101045 科研训练开题报告 题 目：码垛机器人控制系统设计 学生姓名：刘金来 学 院：机械学院 班 级：机制11-3 指导教师：武建新 二零一四年十二月
1.选题目的和意义 近几年机器人自动化生产线已经不断出现，机器人自动化生产线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式，而过去的自动化码垛作业大部分是由机械式码垛机完成或人工搬运，由于机械式码垛机其结构等因素的限制，存在着占地面积大、程序更改麻烦（甚至无法更改）、耗电量大等缺点；而人工搬运劳动量大，完成同一工作量所需不少工人，在一些实际场所应用中，码垛机器人与传统码垛机一样，一次能搬运一整层箱子，有些顾客在传统码垛机坏了时，就用机器人代替，通常这些机器人系统都有层成型平台和臂尾加工装置，能将整层箱子搬起来，功能较强的码垛机器人还能更换不同的货盘；其码垛速度甚至可以达到100个小箱/分钟；码垛机器人装有低水平纸箱横进给装置，使用灵活底盘，有利于车间的良好布局；另外其性能可靠，大多用户容易掌握使用的软件，能够迅速转换对进行不同箱子的码垛。2．国内外研究现状及其发展趋势 2.1课题来源：内蒙古工业大学 2.2码垛机器人控制系统设计的发展前景 作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。 据相关统计数据表明，工业机器人主要用于汽车工业及汽车零部件工业，占整个机器人市场的61%，金属制品业占8%、橡胶及塑料工业和电子电气行业分别占7%，食品工业占2%，其他工业占15%。 依赖进口——我国工业机器人之阵痛 目前，我国进口的工业机器人主要来自日本，随着我国从劳动密集型向现代化制造业方向发展，虽然机器人保有量达到一定的规模，但与发达国家相比仍然有不少差距。 仅从汽车工业每百万名生产工人占有的机器人来讲，（日本1710台、意大利1600台、美国770台、英国610台、瑞典630台，而我国还不到90台），中国仍然是世界上相对比较落后的国家。面对中国这样庞大的市场，每一个机器人供应商都有着非常大的用武之地。 产业化不足——我国工业机器人之弊端 20世纪90年代末，我国建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地。产业化
四自由度码垛机器人控制系统设计 一、四自由度码垛机器人简介 随着科技工业自动化的发展,很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.尤其是食品工厂,后道包装机械作业使用一些成套设备不仅效率提高几十倍,生产成本也降低了。其中四自由度码垛机器人每天自动对1000箱食品进行托盘处理，这些码垛机器人夜以继日地工作，从不要求增加工资。码垛机器人的应用越来越广。码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器，不管包装箱尺寸或重量如何，机器人都可以使用真空吸盘牢固地夹持和传送包装箱。如图1所示，四自由度码垛机器人本体由腰部、大臂、小臂、腕部组成。 图1 码垛机器人简图 腰部 大臂 小臂 腕部
如图2所示，码垛机器人具有独特的线性执行机构，使其保证了手部在水 无 耦 合 垂 无耦合水平线性运动 图2 码垛机器人的线性执行机构运动示意图 此四自由度码垛机器人的应用案例如图3所示。具有示教作业简单,现场操作简便。 只需对抓取点与放 置点进行示教, 最优轨迹规划 自动由控制器生成。 图3 码垛机器人的应用案例
二、四自由度码垛机器人控制要求及其控制方案 1、控制要求 如图1所示，四自由度码垛机器人的运动主要由控制腰部、大臂、小臂、腕部的驱动电机实现。在此均采用松下A5伺服电机；抓取部件等其他辅助运动采用气动，由电磁阀动作来控制抓取部件的动作。 四自由度码垛机器人的运动控制系统主要包括感知部分、硬件部分和软件部分，其运动控制系统的主要任务是要控制此机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹以及作业流程等。此外，还要求： 1）防碰撞检测和在线编程控制,可以进行离线仿真； 2）人机界面友善、高度可靠作性和安全性； 3）便携式触摸屏示教器、全中文界面； 4）利用使能开关双电路设计使在紧急状态下自动切断伺服动作，从而保证安全。 2、控制方案 控制方案1：基于PLC的运动控制方案 基于PLC的机器人运动控制系统，一般利用触摸屏进行人机交互。在触摸屏上的人机界面，由组态软件编写人机操作界面实现人机交互；PLC则通过I/O 模块与码垛机器人以及现场设备通信并实现控制，通过接受PLC的控制命令，实现机器人及其周边、物流设备的启停与协调，同时将码垛机器人及其周边、物流设备的运行状态返回给PLC。 控制方案2：基于嵌入式PC的运动控制方案
一种码垛机器人的设计与仿真 节 1.01 摘要 21世纪，科学技术的发展可谓日新月异，各种信息技术的不断发展进步，推动着社会生产的各个领域的进步，尤其是自动化技术的应用。码垛技术是近年来活跃在物流自动化领域的一项新兴的技术。码垛技术的概念是指在日常的物流运输的过程中，为了实现实现物料的搬运、装卸等物流的活动，设计一定的物料的堆码成垛的模式，这种模式是基于集成单元化的思想之上的，这种堆码成垛实现物流运输的技术就是码垛技术。 我们在实现码垛技术的同时，发明了相关的码垛机器人。码垛机器人是基于码垛技术而产生的，它是一种具备特殊功能的机器人，具有垂直的多关节型的特点。码垛机器人自产生以来，已经广泛应用于社会生产的不同的专业领域，比如食品加工、石油化工等。对于不同的物流对于码垛要求参数的不同，码垛机器人可以通过自身的主计算机进行相应的参数的设置，从而进一步实现不同产品包装的码垛要求。现代物流的发展，对于码垛机器人的要求也呈现出越来越高的趋势，比如物料的码垛的精度的提高，是的码垛机器人必须具有一定的刚度和强度，防止搬运过程中出现差池。 本文主要是设计一种码垛机器人的机械部分，应用于自动化生产线的物料的码垛。在进行码垛机器人的设计的时候，主要是结果机械、电子以及码垛机器人的软件等方面，根据不同方面的特点进行综合的分析，实现码垛机器人的设计。 关键词：码垛技术，机器人，有限元分析，运动仿真 Abstract In the 21st century, the development of science and technology is changing, all kinds of the continuous development of information technology progress, push the progress of the various fields of social production, especially the application of automation technology. Stacking technology is active in recent years a new technology in the field of logistics automation. Stacking technology refers to the concept of in the daily logistics transportation process, in order to achieve the
码垛机器人设计说明书
前言 本说明书阐述了此四自由度码垛机器人使用方法。请仔细阅读并理解此说明书后使用机器人。打开包装请先对照装箱清单检查配件是否齐全，若有遗漏请尽快与我们联系。
目录 1.0 概述 (4) 1.1 机器人的搬运及安装 (5) 1.1.1 警告标示 (6) 1.1.2 机器人安装环境 (7) 1.1.3 机器人运动范围及安全围栏安装 (8) 1.1.4 机器人的搬运方法 (10) 1.1.5 基座安装尺寸 (11) 1.1.6 机器人端持器的安装 (12) 1.1.7 气路连接 (13) 1.2 机器人控制柜的搬运与安装 (15) 1.2.0 注意事项 (15) 1.2.1 机器人控制箱安装环境 (16) 1.2.2 机器人控制箱的内部电气接线 (17) 1.2.3 机器人控制箱的搬运 (22) 1.2.4 机器人控制箱的外部连接 (24) 1.3 机器人系统与生产线的连接 (27) 1.4 机器人操作方法 (28) 1.4.0机器人的开关机 (28) 1.4.1操作界面的认识 (30) 1.4.2操作界面的使用方法 (31) 1.5 常见故障分析及处理 (40) 1.5.0 机器人无法运行 (40) 1.5.1 机器人未按既定规划运行 (40) 1.5.2 机器人系统提示“系统正在运行” (41) 1.6 机器人保养与维护 (42) 1.6.0机械部件的养护 (42) 1.6.1控制系统的维护 (42)
1.7 码垛机器人性能参数 (43) 1.8 码垛机器人配置清单 (44)
1.0 概述 此码垛机器人属四自由度柱面坐标机器人，柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，其动作空间呈圆柱形。此码垛机器人有四个自由度，除旋转基座、垂直和水平移动外，还有前端端持器的旋转共四个自由度。 图1
码垛机器人技术进展及方案设计
研究生课程论文封面课程名称：机器人技术及应用 论文题目：码垛机器人研究进展及方案设计学生班级；机械工程 学生姓名：黄凰 任课教师：王中任 学位类别：专业硕士 评分标准及分值选题与参 阅资料 （分 值） 论文内容 （分 值） 论文表 述 （分 值） 创新性 （分 值） 评分
确的完成抓取工作，抓取后对工件进行分类码垛。 关键词：机器人，码垛，视觉
码垛机器人研究进展及方案设计 1. 机器人概述 近年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域得到广泛的应用。于此同时，码垛技术也获得了飞速发展，尤其是机器人码垛发展更为迅猛，这种发展趋势是与当今制造领域出现的多品种小批量的发展趋势相适应的[1][2]。码垛机器人是用在工业生产过程中执行大批量工件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科于一体的高新机电产品[3]。码垛机器人技术在解决劳动力不足、提高劳动生产效率、降低生产成本、降低工人劳动
强度、改善生产环境等方面具有很大潜力[4]。国外从 20 世纪 60 年代开始研究工业机器人，码垛机器人是伴随着工业机器人技术的发展而出现的，日本、德国、美国等发达国家的研究已取得一定成果，我国在这方面的研究刚起步不久，还需加快研究步伐，提高研究水平，为我国物流包装企业的生产和发展做出贡献[5]。 最早将工业机器人技术用于物体的码放和搬运是日本和瑞典[6]。20世纪70年代末日本第一次将机器人技术用于码垛作业。1974年，瑞典ABB公司研发了全球第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料的搬运[7]。除此之外，德国、意大利、韩国等国家工业机器人的研发水平也相当高。随着计算机技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟，日本、德国、美国、瑞典、意大利、韩国等国家在包装码垛机器人的研究上做了大量工作，相应推出了自己的码垛机器人，如日本的 FANUC [8]和 OKURA 以及 FUJI 系列，德国的KUKA 系列[9]，瑞典的 ABB 系列等。 德国、瑞典以及日本等国家的码垛机器人一般