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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。
工业码垛机器人存在问题与解决对策摘要该文首先介绍了工业码垛机器人应用的适用领域、应用的意义及特点，阐述了工业码垛机器人系统的组成部分，详细分析了工业机器人码垛应用中所存在的多样化产品码垛，机器人抓取定位，结构设计，负载能力和码垛效率的问题。
针对问题点详细分析了关键的解决技术，即多功能机器人抓手的设计、视觉检测引导技术、垛型设计及机器人运动规划。
最后提出了云端控制化及多传感器信息融合的未来发展趋势。
0 概述工业机器人作为工业自动化的典型装备，促进经济活动中各行各业的发展。
工业码垛机器人更是以低廉的成本、高效的作业优势，将人从繁重、单一的堆垛劳作中解放出来，提高生产效率，降低生产成本，缩短生产周期。
码垛机器人可以代替人工进行货物分类、搬运和装卸，特别是代替人类搬运危险物品，象放射物质、有毒物质等，降低工人的劳动强度，保证工人的人身安全。
实现自动化、智能化、无人化。
工业机器人码垛系统适用于化工、建材、饲料、食品、饮料、啤酒、自动化物流等行业，主要对生产制造过程中流水线上的产品进行拾取、分拣。
特别是在仓储物流业中，码垛机器人的工作效率直接决定货物的吞吐量。
所以，采用机器人码垛实现自动化生产是推动企业发展的有效手段。
1 工业机器人码垛系统组成工业机器人码垛系统在实际应用中并不是由机器人独立工作的，而是配合自动化设备进行系统工作。
工业机器人码垛系统一般由4个子系统共同组成，电气控制子系统控制整个码垛系统的工作流程和节拍。
物料传输子系统将物料传输到机器人工作区域，由机器人将物品拾取码放到自动托盘系统，当机器人码完一垛货物，自动托盘输送系统自动传输到指定位置，由叉车或其他转运设备进行输送。
每个子系统包括模块如图1所示。
码垛机器人系统：机器人本体，机器人控制器，机器人抓手，安全护栏及底座等。
自动托盘输送系统：托盘库，轻/重载输送机，重载滚筒线，升/降移栽机等。
物料输送系统：皮带输送线，气动推倒装置，直线滑道，螺旋滑道，转弯辊道线。
文章编号:1001-2265(2010)09-0083-03收稿日期:2010-02-14*基金项目:国家自然科学基金(50875118);甘肃省科技重大专项(0801GKDA052)作者简介:郑玉巧(1977 ),甘肃庄浪人,兰州理工大学助理研究员,硕士,主要研究方向为成套设备及自动化,(E -m ail)734872926@qq .co m 。
基于有限元分析的单立柱堆垛机结构优化与改进*郑玉巧,黄建龙,赵荣珍,张淑珍(兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州 730050)摘要:针对单立柱堆垛机结构受力复杂,刚度要求高等特点,文章运用有限元分析方法对单立柱堆垛机进行建模及静力学分析,并对单立柱堆垛机截面尺寸进行优化设计,使优化后立柱刚度提高40%左右,达到了在安全范围内降低了制造成本,提高了堆垛机的工作性能和使用寿命。
关键词:堆垛机;有限元方法;静力学分析;结构优化中图分类号:TP203 文献标识码:ABased on t he F i n ite Ele m ent Analysis of Single M ast Stack crane Struct ureOpti m ization and I m prove m entZ HENG Yu qiao ,HUANG Jian long ,Z HAO Rong zhen ,Z HANG Shu zhen(Key Laborato r y of D i g italM anufacturi n g Techno logy and App lication ,the M inistry o fEducati o n ,Lanzhou Un i v .of Tech .,Lanzhou 730050,China)Abst ract :A ccording to the characteristics o f sing le p illar stacker str uctural co m plex ity and high rig i d ity re quire m en,t In this paper ,the finite e le m ent m ethod (FE M )is app lied to analyze statics of si n g le m ast stack crane ,and the section size o f si n g l e m ast stack crane w ere opti m ally desi g ned .A fter the opti m iza ti o n ,Columns stiff n essw ere i n creased by 40%,Safety w ithin t h e production cost is atta i n ed and the w ork i n g perfor m ance and serv ice life o f stacker are i m proved .K ey w ords :si n g le m ast stack crane ;fi n ite ele m ent m ethod;statics ;struct u re opti m izati o n0 引言堆垛机是自动化立体仓库最重要的搬运设备,是实现物资流动的的载体,它在高层货架巷道中往返运行,将货物存入或取出,从而实现物资的流动。
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。
机械臂臂座有限元分析及结构改进发表时间：2013-06-14T08:52:22.107Z 来源：《学术月刊》2013年5月供稿作者：胡世杰潘淑微宋荣徐振宇何斌[导读] 机械臂臂座作为机械臂的关键零部件，需要进行有限元分析，以确保其工作可靠。
胡世杰潘淑微宋荣徐振宇何斌（胡世杰，潘淑微，宋荣：温州职业技术学院机械工程系，浙江温州 325035）（徐振宇：金华职业技术学院机电工程学院，浙江金华 321017）（何斌：上海大学机械系，上海 200444）[摘要]采用有限元方法对机械臂臂座进行了分析；对初始产生屈服变形的机械臂臂座分析了在给定静载荷下的应力及位移量。
根据分析结果针对不合理结构的机械臂臂座进行了改进设计，通过有限元分析方法验证了改进设计后臂座所能承受的最大应力得到提高，能够保证机械臂的正常工作。
[关键词]机械臂臂座有限元力学分析[作者简介]胡世杰（1974-），男，工程硕士、副教授。
毕业于浙江大学，主要研究方向为机械设计、材料成型工艺与模具设计。
[中图分类号] TH12 [文献标识码] A [文章编号]0439-8041（2013）05-0091-03机械臂广泛应用在工业自动化领域，机械臂一般采用多关节设计，在各关节中安装伺服电机和谐波减速器，通过工控机控制关节伺服电机对机械臂各关节进行驱动，以保证机械臂能够精确定位抓取物件，实现既定动作。
为了保证机械臂运动的精确性，必须减少由于机械臂零件受力变形所带来的位移影响，这就有必要在重量基本保持不变的前提下，提高关键结构件的刚度，以便机械臂在负载作用下具有较高的定位精度和重复定位精度。
对于伺服电机本身，由于是成熟产品，暂不考虑改变其结构，因此机械臂优化主要是针对固定伺服电机的臂座进行结构改进设计。
由于机械臂产品定型后，臂座零件将主要采用铝合金压铸方法制造毛坯件，然后经过少量机械加工成型，这样可以节约零件制造成本，提高生产效率。
压铸模具的制造费用昂贵，因此，先根据已有产品和经验，建立臂座零件的三维模型，通过有限元方法对臂座进行应力分析，判断出承受较大应力薄弱区域，针对薄弱区域进行结构改进设计[1][2][3][4][5]，并验证改进结果，最后根据改进结果设计定型，然后制造压铸模具，保证最大限度的可靠性。
码垛机器人工作原理随着科技工业自动化的进展,很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.特别是食品工厂,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。
码垛机器人的工作原理是：平板上工件符合栈板要求的一层工件，平板及工件向前移动直至栈板垂直面。
上方挡料杆下降，另三方定位挡杆起动夹紧，如今平板复位。
各工件下降到栈板平面，栈板平面与平板底面相距10mm,栈板下降一个工件高度。
往复上述直到栈板堆码达到设定要求。
码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器，不管包装箱尺寸或者重量如何，机器人都能够使用真空吸盘牢固地夹持与传送包装箱。
码垛机器人被广泛应用在医药行业、包装行业，仪表装配，继电器生产等众多行业。
本文先简介与其工作原理非常类似的直角坐标机器人，再介绍标准的码垛机器人及其应用案例。
直角坐标机器人直角坐标机器人的核心部件是直线运动单元（简称直线导轨），它是由精制铝型材、齿形带、直线运动滑轨与伺服电机等构成，作为运动框架与载体的精制铝型材，其截面形状均使用有限元分析法进行优化设计，从而进一步保证了其机械强度与直线度，滑动导轨系统是由轴承光杠与运动滑块构成，传动机构可根据不一致精度要求使用齿形带、齿条或者滚珠丝杠。
利用直线运动单元能够组合出各类多维机器人，按其结构形式有30多种二维与三维机器人，还能够在Z轴上加上一个到两个旋转轴，构成四维与五维机器人。
多维机器人按特定的组合构成完成特定功能的机器人或者机器人组合。
码垛机器人是最常见的一种，以形成多种标准形式的码垛机器人。
码垛机器人结构WSM系列码垛机器人要紧用来在自动化生产过程中执行工件的装载与卸载任务。
WSM系列码垛机器人使用三种标准托盘，其尺寸分别是300×400 mm、400×600 mm、600×800 mm。
—148—工装设计1、研究内容及方法信息社会，显示面板无处不在。
随着 IT 产业与平板显示( flat panel display ，FPD) 产业的飞速发展，市场对显示面板的需求越来越大，FPD 产业已逐渐成为中国的战略新兴产业。
目前在国内的大部分液晶面板厂分布着很多暂存面板的洁净自动化立体仓库，针对这些仓库来说由于这些面板待做工艺最终形成液晶面板，因此对于他们的洁净度要求非常高。
而洁净度的保持主要依靠洁净立体仓库内部的风机和立体仓库内部起重机的低发沉特性来保持。
本文主要探讨立体仓库内部洁净堆垛机的结构组成和技术特点。
为了准确的进行分析，以一种洁净堆垛机为例，对其手臂的挠度进行有限元模拟来指导进行设计。
最终通过激光测距仪来对其进行下垂量测试来验证模拟数值的准确性。
最终确保将搬运物cassette 搬送至指定的库位。
2、总体方案设计及功能原理2.1 洁净堆垛机的结构设计此种洁净堆垛机由走行部分，升降部分，旋转伸出部分，三个大部分所组成，如下图1所示：图1 洁净堆垛机组成2.2走行部分走行部分是由边梁，横梁，4个轮组，控制柜，取电器，安全雷达，安全触碰传感器以及激光通讯器组成。
其中轮组部分的4个轮组由4个电机直连减速器分别驱动，在走行过程中需要控制其运动同步性。
其中边梁和横梁采用Q235材质，为主要焊接结构件可以有效保证其整体强度，从而保证整个洁净堆垛机运行的稳定性。
2.3升降部分升降部分采用双立柱的升降结构设计，由升降电机减速器，升降配重，升降链轮链条，H 型钢立柱以及上支撑梁几大部分组成。
其中升降电机部分依然是采用4电机同步的方式进行驱动。
H 型钢立柱作为立柱的主体支撑结构来承担伸缩回传手臂，搬运cassette 以及对等配重的所有重量。
上支撑横梁为连接两个立柱的结构件，为了保证双立柱在走行过程中整体的稳定性。
升降的传动部件采用链轮链条的结构形式可以有效提高提升的负载。
另外在升降立柱上设立了可以进行维修更换上部零件的爬梯和平台。
