码垛机器人的特点介绍
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。看机器人每天自动对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。这就是自动化技术的特点。
码垛机器人是将包装货物,整齐地、自动地码（或拆）在托盘上的机器人。其应用在工业生产和立体化仓库中,码垛机器人的使用无疑会大大地提高生产力、降低工人的工作强度，在个别恶劣的工作环境下还对工人的人身安全起到有效保障的作用。
对码垛机器人腕部及腰部结构的设计分析，在经过对大量资料调研及整理的情况下，对比多种方案优缺点选定结构基本类型及传动方式，通过结构特点选定电机，经计算校核确定轴、齿轮的尺寸。创新点：在末端执行器安装有机械接口，可以更换抓手，使码垛机器人应用在更多场合。
码垛机器人解决了如下问题：
（1）壳体采用材质较轻又满足强度要求的材料，使机体本身不过于沉重，价格上也比较合理。
（2）执行部件运动平稳，安全可靠。
本码垛机器人具有结构合理、易于维修、拆装方便、成本低廉等特点。
青岛麦格专业生产码垛机器人，码垛机器人主要适合于流水线的配合使用，码垛机器人是自动化的产物，大大节省了人工成本，而且比人工的效率更高。
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
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
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)
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
（ 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
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
机电一体化课程设计 码垛机器人 课程名称：机电一体化 课题名称：五自由度小型码垛机器人 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 小组成员： 指导教师： 课设时间：2016年1月
摘要 (1) 第一章背景介绍 (2) 第二章机械结构总体设计 (4) 2.1总体设计要求 (4) 2.2机械部分总体结构 (4) 2.3电机的选择 (6) 2.4底座的设计 (7) 2.5腰部的设计 (10) 2.6臂部的设计 (12) 2.6.1大臂的设计与校核 (12) 2.6.2小臂的设计与校核 (14) 2.7腕部的设计 (16) 2.8其他零件的设计与选择 (18) 第三章控制系统设计 (23) 第四章运动分析 (28) 4.1 运动轨迹分析 (28) 4.2 运动函数分析 (29) 参考文献 (31)
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。本文围绕一个小型码垛机器人进行设计和分析。 首先根据设定的工作要求确定机器人的各项基本技术指标,为机器人的结构设计提供依据。在参考多种相关机器人的基础上,设计了机器人的整体方案和机械结构,码垛机器人是四自由度机器人,所有关节均采用转动关节,确定了采用舵机传动的方案。通过计算对机器人进行受力分析,目的是为了检验设计的机器人结构在强度和刚度上是否能够满足工作的要求。本课程设计将设计四自由度的抓取听装可乐小型简单码垛机器人。 关键词：码垛机器人机器人技术动态性能
第一章背景介绍 自20世纪80年代，我国码垛机器人在国家支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，经过几十年的发展，我国在机器人领域取得了很大成就。按机器人的发展过程，分为三代机器人。第一代机器人，具有视角再现功能或具有可编程的NC装置，但对外部信息不具备反馈能力;第二代机器人，不仅具有内部传感器，能获取外部环境信息。虽然没有应用人工智能技术，但是能进行机器人环境交互，具有在线适应能力；第三代机器人，具有多种智能传感器，能感知和领会外部环境信息。目前码垛机器人的应用主要在以下两个方面。恶劣工作环境，危险工作场合，这个领域的作业是一种有害于健康，并危及生命或不安全因素很大而不宜与人去干的作业。例如在冲床上下料、采矿、锻造等。 在自动化生产领域，码垛机器人可用来上下料、码垛、卸货以及抓取零件重新定向等作业。一个简单抓放作业机器人只需要较少的自由度，一个给零件定向作业的机器人要求具有更多的自由度，增加其灵巧性。工业机器人具有减少劳动力费用、提高生产效率、改进产品质量、增加制造过程的柔性、减少材料浪费、控制和加快库存的周转、降低成本、消除危险和劣势的劳动岗位。目前工业机器人的开发正处在一个蓬勃发展的阶段，在先进的工业发达国家里，工业机器人的开发与制造正在形成一个庞大的产业，全世界每年的工业机器人销售额可达42亿美元。尽管如此，工业机器人产业仍在不断拓展，不断向
码垛机器人使用说明
码垛机器人使用说明 非常感谢贵公司购买码垛机器人。 本系统是将上流传送带传送过来的产品按一定的堆放形状放置到托盘上的码垛机器人设备。 1.功能概述 为适应我国在石油、化工领域的快速发展，我们在吸收国外先进技术的基础上，自主开发了RB200型垂直多关节型机器人。 RB200型码垛机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种规定作业的机电一体化生产设备。其主要由机械本 体、伺服驱动系统、手臂机构、末端执行器（抓手）、末端执行器姿态 调节机构以及检测机构等构成，它根据不同的物料包装、堆垛顺序、层 数要求等进行参数设置，实现不同类型物料包装的码垛作业。 2.码垛机器人与传统机械式码垛机比较,特点如下: 2.1.结构简单、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保养维修 简单、所需库存零部件少。 2.2.占地面积小。有利于客户厂房的总体布置，并可留出较大的库房面积。 2.3.适用性强。当客户产品的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变 化时只需在触摸屏上稍做修改即可，不会影响客户的正常的生产，甚 至一台码垛机器人可同时对两条包装不同物料的生产线进行码垛操 作。
2.4.能耗低。传统机械式码垛机的功率在26kW左右，而码垛机器人的功率 为10kW，能大大降低客户的长期运行成本。 3.主要技术特点： 3.1.码垛机器人具有4个自由度，分别为手臂的两个关节沿垂直轴、水平 轴作直线运动，机械本体和抓手绕各自的回转轴作回转运动。 3.2.手臂采用平行四边形连杆机构，由伺服电机通过带轮、同步带、滚珠丝 杠、直线导轨驱动，并采用末端执行器姿态调节机构，使末端执行器 （抓手）实现垂直轴、水平轴无藕合线性运动。 3.3.机械本体用于承载手臂机构及其驱动机构，机械本体安装在交叉滚子轴 承上，由伺服电机通过精密摆线减速机驱动，实现码垛机器人在水平 面内的回转作业。 3.4.抓手腕部回转由伺服电机通过精密摆线减速机驱动。 3.5.机械手主要材料采用铝合金型材，具有质量轻，动作灵活等特点。 4.主要技术指标： 码垛最大能力：1200bags/h 橡胶：600bags/h 最大载荷：200kg 结构形式：4自由度关节型 运动模式：柱面坐标 动作范围 Z轴（垂直）： 2300mm X轴（水平）： 1500mm θ轴（本体回转）： 330° a轴（手腕回转）： 330° 5.动作范围:
码垛机器人 摘要：随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、 涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。 现在有很多个原因，包括包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一块难啃的骨头。为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在发展改进，包括从机械手到操纵它的软件。最近市场上对灵活性的需求不断增长，这一个趋势已经影响到了包装的多个方面，生产线的后段也不例外。一个处理随机装载的机器人码垛机需要特殊的软件，通过软件，机器人码垛机与生产线的其他部分相连接，这是个巨大的进步。 关键词：码垛，机器人，装载，生产线; 一、码垛机器人简介 最近市场上对灵活性的需求不断增长，这一个趋势已经影响到了包装的多个方面，生产线的后段也不例外。零售客户，尤其是那些具有影响力的如沃尔玛一样的大型超市，经常需要定制一些随机货盘，但是他们不得不定制每一个货盘，而货盘的形式只是偶尔会有重复。而且这类随机的货盘的高效生产是比较困难的。对于随机货盘来说，码垛机器人是唯一的选择。尽管如此，机器人装载也面临比较多的问题，如果要以较高的速度进行生产，将更加困难重重。 二、码垛机器人设计 首要任务是根据机器人所要完成的工作，先确定机器人的结构组成。可以是龙门式，挂壁安装式等。再按工作要求所给出各轴的运动行程、负载、运动速度、加速度，动作周期来选每个运动轴直线运动单元的型号，所配驱动电机及所配精密行星减速机的型号。 下图是一个典型的三维机器人码垛的现场布置情况。 下面即以此系统为例对沈阳鼎冷机电码垛机器人进行深入的阐述 此码垛机器人是应用箱体码垛搬运工作上的。 三、生产线路：
码垛机器人的机械结构设计毕业设计说明书
毕业设计说明书（论文）论文题目：码垛机器人的机械结构设计 系部：机械工程系 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2014年月日
I 摘要 以码垛机器人本体为研究对象，通过分析其结构特点与性能参数，明确了设计的基本指标，为码垛机器人产品开发提供指标。并依此为依据针对物流自动化行业中对箱包高速码垛的需求，并依据搬运机器人的性能要求，设计了一种四自由度的码垛机器人。应用CERO2.0进行三维建模，并通过CERO2.0的机械设计分析模块，对其构建的三维模型的运动仿真。结果表明，所设计机器人完全满足工业现场的需求。 关键词：码垛机器人机械设计CERO2.0运动分析 Abstract In this paper,the structure characteristics and performance indicators of palletizing robot body are an alyzed．It provides a reference for product development．In accordance with the requirement of robot palletizer in logistics automation technology，a universal robot palletizer was designed based on the functional requirement.Application CERO2.0 for 3 d modeling, and through the analysis of the mechanical design CERO2.0 module, the building of 3 d motion simulation of the model。the experimental results show that the robot meets the objectives of the logistics automation requirements． Key Words：palletizing robot；machine design；cero2.0 motion analysis I
2018年第7期 时代农机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 第45卷第7期Vol.45No.7 2018年7月Jul.2018 码垛机器人的现状及发展趋势研究 豆磊 （山东科技大学，山东青岛266590） 摘要：：随着科技和工业的不断发展，机器人技术日渐成熟，而码垛机器人在工业中也起着更加重要的作用。因此，文章通过对码垛机器人国内外现状进行综述， 并结合现状对未来的发展趋势进行了分析总结。关键词：码垛机器人；现状； 发展趋势作者简介：豆磊（1996-），男，四川眉山人，大学本科， 主要研究方向：机械电子工程。 码垛机器人是应用机械设备、计算机技术、传感技 术、人工智能来实现工业生产中工件的快速获取、搬运、码垛、拆垛等功能的智能化机器人，码垛机器人的出现降低了生产和人工成本、提高了生产效率。 1码垛机器人国外研究现状 码垛机器人在20世纪60年代进入人们的视野， 日本和瑞典将工业机器人技术和码垛技术进行了融合。20世纪80年代时，国外的机器人公司将机器人技术和自动化技术进行融合，应用于搬运码垛领域。现在生产的码垛机器人一般由机器人本体结构、机器人控制柜和机器人末端执行器三大个部分组成的4轴空间关节式机器人。国外的码垛机器人结构形式主要为关节型，且主体材料主要使用高质量和较轻的铸铝或铸铁。此类机器人 的结构设计多采用FEM 和CAD 有限元技术进行优化；同时针对不同的物品，码垛机器人的末端执行器也是多种 多样的；码垛机器人进行工作时能够做到快速、平稳和准确都依赖于采用的基于PC 开放式控制系统，控制系统可以对机器人的动作、受力状况进行监控，确保机器人按照预定的路径工作并给予有效的控制。 2码垛机器人国内研究现状 我国自行研发的码垛机器人的结构形式主要为直角 坐标型和关节型。其中关节型的码垛机器人结构紧凑，机 身较小，动作灵活且工作空间大，是采用最多的形式。哈尔滨工业大学研制的码垛机器人采用双自由度的笛卡尔坐标机器人，此类机器人能够实现800袋/h 的工作效率； 上海交通大学设计的码垛机器人采用基于PC 控制系统 的线性四连杆机构， 可以实现1600包/h 的工作效率，大大提高了机器人的工作效率。沈阳新松机器自动化股份 有限公司在机器人控制、本体优化设计、机器人作业中具有突出的优势，成功研制出自动化程度较高的码垛机 器人系统。苏海新等研究出采用基于PC 和PMAC 的分布式控制系统的四自由度新型工业码垛机器人，此类机器人的伺服控制的精度、控制系统的实时性和开放性都较高。杨灏泉等设计的SCARA 型码垛机器人采用基于PC 的DSP 多轴运动控制，并采用水平关节型的机械结构。 国内的码垛机器人技术虽然有了较高的提升， 但相对于国外还是有较大的差距。我国码垛机器人要在其柔性、负载能力和速度上进行提升，并逐渐拓展应用领域。 3码垛机器人的发展趋势 为了让码垛机器人更好地服务工业生产，解决限制 码垛机器人技术发展的因素，必须针对码垛机器人的新 功能、新特点进行创新和发展，因此码垛机器人的未来的发展主要趋向于以下几个方面： （1）自动化程度的提高。机械与电子科技相结合的 技术越来越成为码垛机器人主流技术，自动化和智能化的程度是衡量码垛机器人水平的一个至关重要的指标。码垛机器人的自动化主要体现在自动控制和自动检测两个方面。码垛机器人自动化程度快速提高主要依赖于微电子、红外线、传感器等技术的应用，其中微型计算机在码垛机器人中的使用大大提高了效率和质量。 （2）高速化。在单机高速化的基础上，提高码垛机器人系统整体的高速运转。码垛机器人的高速化要以自动化程度的提高和机器人结构的优化为基础，进而提高整个码垛系统的运转和生产效率。 （3）多功能码垛机器人。随着多种类、小批量商品市 场的不断发展，以及中小型用户的增加，使得只能对固定批量、固定尺寸进行码垛的机器人的利用率大幅度降 低，所以码垛机器人正在逐渐的向着可以应用于各种不同的环境和商品的方向不断发展和创新。 4结语 从国内外的码垛机器人的研究和应用现状来看， 目前我国正处在研发起步阶段，距离国外的使用推广还有较大差距。国内的码垛机器人要根据我国工业的实际需求针对其新功能、新特点进行研发设计，并主要从码垛机器人的自动化程度、生产速度、多功能等方面进行重点设计和研发，只有这样码垛机器人才能更加广泛地应用于工业生产中， 并最终实现产业化。 参考文献 ［1］李宗龙.自动化码垛机器人系统的设计和研究［D ］.秦皇岛：燕山大学.2014.［2］李晓刚，刘晋浩.码垛机器人的研究与应用现状、问题及对策 ［J ］.包装工程，2011，32（3）：96-102. 87
码垛机器人的主要结构介绍 积成包装码垛机器人主要由机械主体、伺服驱动系统、手臂机构、末端执行器(抓手)、末端执行器调节机构以及检测机构组成，按不同的物料包装、堆垛顺序、层数等要求进行参数设置，实现不同类型包装物料的码垛作业。按功能划分为进袋、转向、排袋、编组、抓袋码垛、托盘库、托盘输送以及相应的控制系统等机构。 (1)进袋机构。采用皮带输送机完成码垛机供袋任务。 (2)转向机构。按设定程序对包装袋作转向编排。 (3)排袋机构。采用皮带输送机将编排好的包装袋送至积袋机构。
(4)积袋机构。采用皮带输送机集中编排好的包装袋。 (5)抓袋码垛机构。采用码垛机器人构完成码垛作业。 (6)托盘库。成叠的托盘由叉车送人，按程序逐个排放至托盘辊道输送机，有规律地向码垛工序供应空托盘，达到8层后的成垛托盘，由辊道输送机输送至成垛托盘库，最后由叉车取出送至仓库贮存，系统采用可编程序控制器(PLC)控制。 码垛机的适用范围 1、条件与形状 (1)搬运物条件。为了适应码垛机的工作，要求搬运物品必须是箱装和袋装。这样码垛机才能把物品搬运到输送机上。此外，要求手工装载的物品停放后货态不能变化。 (2)搬运物的形状。码垛机工作条件之一是要求搬运物的形状要规则，以便装箱。玻璃、铁、铝等材料的缸和罐之类，以及棒状、筒状物和环状物等，因形状不规则，不便装箱。适合码垛机工作的物品有纸箱、木箱、纸袋、麻袋和布袋等。 2码垛机的效率 (1)直角坐标码垛机机器人,其效率较低,每小时搬运200一600个包装物品。 (2)关节型码垛机机器人，其效率为4小时搬运300一1000个包装物品。 (3)圆柱坐标码垛机，属于中等效率的码垛机，每小时装载600一1200个包装物品。 (4)低脚式码垛机，效率较高，每小时装载1000一1800个包装物品。 (5)高脚式码垛机，属于高效率码垛机，每小时可装载1200-3000个包装物品。 积成包装机械有限公司是一家从事后道组合集成包装自动化的设计、研发制造与包装材料生产配套为一体的科研制造高新企业。我们专注于研究各行业的后道包装现状，结合行业工控技术，融合机电一体化，应用于包装作业中。为客户提供设计定制从自动开箱—自动
第３４卷一第２期２０１９年４月北京信息科技大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ.３４一Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１９文章编号:１６７４－６８６４(２０１９)０２－００８７－０５ＤＯＩ:１０ １６５０８/ｊ.ｃｎｋｉ.１１－５８６６/ｎ.２０１９ ０２ ０１７ 码垛机器人结构设计和仿真分析 王哲哲?张志强 (北京信息科技大学机电工程学院?北京１００１９２) 摘一一一要:针对国内生产线传统码垛作业存在的不足?设计了一种四自由度串并混联式圆 柱坐标型机械结构的码垛机器人?仿真分析了该机器人运动学模型?验证了其结构设计的合理 性?分析并绘制了该机器人的工作空间?为机器人的动力学研究奠定了基础?建立了该机器人主 杆机构的力学模型?通过对主杆机构进行静力学分析?得出该机器人具有良好的平衡性能等结构 特点?通过对主杆机构进行动力学分析?为机器人进一步优化和控制系统的设计提供了参考 依据? 关一键一词:码垛机器人?结构设计?运动学?工作空间?力学分析 中图分类号:ＴＰ２４２一一一文献标志码:Ａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔ ＷＡＮＧＺｈｅｚｈｅ?ＺＨＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ (ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ?ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２?Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｆｏｕｒ￣ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ(ＤＯＦ)ｓｅｒｉａｌ￣ｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅ.Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ?ａｎｄｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｒａｗｎ?ｗｈｉｃｈｌａｉｄａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ.Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｏｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｏｂｏｔｗｉｔｈｔｈｉｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｈａｓｇｏｏｄｂａｌａｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ.Ｔｈｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｏｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ?Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期:２０１８￣０９￣１４ 第一作者简介:王哲哲?女?硕士研究生?通讯作者:张志强?男?副教授?０一引言 目前?国内大部分生产线上的码垛作业是利用 传统码垛机或人工实现?传统码垛机存在占地尺寸 大二程序不易更改(甚至不能更改)二高耗电量等缺 点?人工作业效率不高二作业质量很难保证?码垛机 器人尺寸设计具有灵活性?可以通过在码垛机器人 末端设计各种形式的手爪?使其适用于多种物品的 码垛操作?选择合适的驱动方式?可以保证作业效率 和质量?并且码垛机器人具有简单的人机交互界面? 便于操作? 国外如欧洲二美国二日本等发达国家自动化生产 线已经广泛使用码垛机器人[９]?随着智能制造时代的到来?我国已有很多企业积极推进工厂自动化生产线改造?如美的二格力等?未来码垛机器人的普及是必然的趋势?结合目前我国自动化生产线的传统码垛作业情况?以５０ｋｇ袋装大米码垛作业为例?本文研发出一种具有高效二稳定二结构简单二易于维护二多适用性的码垛机器人?１一结构设计根据码垛机器人结构坐标特性的不同?码垛机器人的构型可分成以下４种:直角坐标型二圆柱坐标