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）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（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。

工业机器人的几大主要应用场景机器人码垛：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个头痛的难题，选用码垛机器人最大的优势是解放劳动力，一台码垛机至少可以代替三四个工人的工作量，大大削减了人工成本。

码垛机器人是将包装货物整齐的、自动的码垛，在末端执行器安装有机械接口，可以跟换抓手，使码垛机器人应用在更多的场合，其应用在工业生产和立体化仓库，码垛机器人的使用无疑会大大的提高生厂力，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。

机器人冲压：冲压机器人能代替人工作业的繁琐重复劳动以实现生产的机械全自动化，能在不同的环境下高速运作的情况下还能确保人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等企业，因为这些行业在生产过程中的重复动作相对比较多，所以在这些行业中利用冲压机器人的价值会很高，这些行业利用冲压机器人生产商品的效率会很高，从而为企业带来更高的利润。

机械手全自动化解决方案：节省人力物力，降低企业在生产过程中的成本。

取出生产好的产品放置在输送带或承接台上传送到指定目标地点，只要1人管理或一人同时看两台甚至更多台注塑机，可大大节省人工，节约人工工资成本，做成自动流水线更能节省厂地的使用范围。

机器人分拣分拣工作是内部物流最复杂的一环，往往人工工时耗费最多。

自动分拣机器人能够实现24 小时不间断分拣；占地面积小，分拣效率高，可减少70%人工；精准、高效，提升工作效率，降低物流成本。

机器人高速分拣可以在快速流水线作业中准确跟踪传送带的速度，通过视觉智能识别物体的位置、颜色、形状、尺寸等，并按照特定的要求进行装箱、分拣、排列等工作，以其快速灵活的特点大大提高了企业生产线的效率，降低了企业的运营成本。

性能：支持RS232 / 485、TCP / IP 自定义通信；支持EtherCAT、Modbus 485、Modbus TCP 标准总线通信；运动控制模块负责机器运动学、路径规划等算法的处理及运动控制；视觉模块包含视觉标定、模版匹配、图像处理；跟踪模块匹配视觉处理结果和外部输送线运行情况，进行动态跟踪，实现机器与视觉的无缝对接。

工业机器人末端执行器名词解释一、末端执行器的定义末端执行器，又称末端工具，是指安装到机器人末端的执行器设备，用于完成机器人的具体操作任务。

末端执行器是机器人的“手”，负责实现各种动作和操作，根据不同的任务需求，末端执行器可以采用不同的形式和结构，如夹爪、夹具、吸盘、焊枪、喷嘴等。

它们是机器人系统中最重要的组成部分之一。

二、末端执行器的作用1.实现精确操作末端执行器可以根据预设的程序和指令，通过机器人系统实现精确的动作和操作。

无论是抓取、装配、焊接还是喷涂，末端执行器都能够完成精准的动作，保证产品质量和生产效率。

2.适应多样化需求末端执行器可以设计和制造成不同形式和结构，以满足不同的生产任务需求。

无论是小零件的装配、大型零件的搬运，还是对不同形状、尺寸产品的加工和处理，末端执行器都能够适应多样化的生产需求。

3.提高生产效率末端执行器的自动化操作能够有效地提高生产效率，减少劳动力成本，降低人为操作错误率，实现全天候、连续性的生产，提高工厂的整体生产效率。

三、末端执行器的分类根据不同的功能和应用需求，末端执行器可以分为以下几类：1.夹爪类夹爪类末端执行器通常用于抓取、夹持和搬运工件，常见的有平行夹爪、角形夹爪、气动夹爪等，适用于各种不同形状的工件抓取和夹持。

2.夹具类夹具类末端执行器是一种专用的夹紧设备，通常用于夹持、固定和定位特定形状的工件，在装配、加工和检测过程中发挥重要作用。

3.吸盘类吸盘类末端执行器采用真空吸盘技术，用于对平面、曲面或异形工件的吸附和搬运，具有对工件表面无损伤的优点，适用于玻璃、金属、塑料等材料的搬运操作。

4.焊枪类焊枪类末端执行器主要用于焊接任务，根据不同的焊接方法和要求，可以设计成气体保护焊枪、电弧焊枪、激光焊枪等不同形式。

5.喷嘴类喷嘴类末端执行器通常用于涂覆、喷涂和喷粉等操作，根据不同的涂装材料和方法，可以设计成喷漆枪、涂胶枪、喷粉枪等不同类型的喷嘴。

四、末端执行器的选择要点在选择末端执行器时，需要考虑以下几个要点：1.任务需求根据实际的生产任务需求，确定末端执行器所需的功能和性能参数，包括抓取力、夹持范围、夹持方式、工作精度等。

收稿日期:2011-02-07作者简介:李晓刚(1977-),男,江西瑞昌人,北京林业大学讲师,主要从事包装机械、运输包装的教学和研究。

码垛机器人多功能末端执行器的设计李晓刚,刘晋浩(北京林业大学,北京100083)摘要:为满足码垛机器人完成不同类型和规格包装件的码垛作业要求,提出了一种新型的码垛机器人多功能末端执行器的设计方案。

该方案采用气动驱动,通过夹持机构、抓取机构和吸附机构,实现各类包装件和托盘以及垫纸等的夹持、抓取、吸持等动作。

在总体方案的基础上,通过详细设计分析与计算,完成了末端执行器的结构设计,并在SolidWor ks 软件平台上建立了末端执行器的三维CA D 模型,最后进行了气缸选型和气动系统设计。

该末端执行器设计合理,迎合了实际情况和需求,具有良好的应用前景。

关键词:码垛机器人;末端执行器;包装件;CA D 模型;结构设计;气动系统中图分类号:T B486+.03 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2011)07-0080-05De sign of M ultifunctional End Effector of Palletizing Rob otsL I X iao -gang ,L I U J in -hao(Beijing F orestr y U niv ersity ,Beijing 100083,China)Ab stract:A new design scheme of mult ifunctio nal end effecto r of palletizing r obots was presented to satisfy the r equirements of palletizing different types and specificatio ns packag es.Clamping of box es,g r asping o f bag s,pallets and pails,sucking o f sheets w ere implemented by the clamping,g rasping and sucking mechanisms dr iven by pneumatics.By analyzing and calculatio n,the structure o f t he end effecto r was desig ned and 3D CA D models w ere set up in SolidWo rks platfo rm based o n g enera l plan.F inally the cy linder type selection w as com pleted and the pneumatic system of the end effecto r was desig ned.T he general design is r easo nable and meets the actual situatio ns and r equir ements.It has a g ood applicatio n pro spect.Key word s:palletizing ro bo t;end effector ;packag e;CA D model;structur al design;pneumat ic system现代企业集团化、生产能力规模化、多品种少批量的生产方式,使得码垛机器人的应用需求越来越大,对机器人工作能力的要求也不断提高,不仅要求码垛机器人向高速化方向发展,而且要求机器人具备处理多种产品的能力,实现一机多产品、一机多盘、一机多线的功能[1]。

工业机器人末端执行器的分类与应用分拣机器人末端执行器应用项目二工业机器人末端执行器的分类与应用任务二导入●分拣展示工作站的组成和工作原理？●分拣机器人末端执行器由哪些部分组成？目录学习目标知识准备任务实施主题讨论12学习目标掌握分拣展示工作站的工作原理掌握分拣机器人末端执行器的结构知识目标典型分拣展示工作站的工作原理在本任务中：“眼药水瓶分拣单元”采用FANUC M-1iA “多种零件混线分拣单元”采用FANUC M-2iA 多轴XYZ 控制平台示意图包括M-1iA 、M-2iA 、M-3iA 三个型号，最大负重、动作范围都依次增大。

▲FANUC iA 系列并联机器人定义二：单一数值机器人在工作范围内的任何位置姿态上所能承受的最大重量。

显然，该值是负载曲线中的最小值。

▲机器人最大负重的定义——关于上页表中的参数“最大负重”定义一：机器人负载曲线机器人末端处于不同位置时所能承受的最大载荷。

如右图，在6公斤到10公斤之间，手臂伸出越多，负载能力越弱。

“最大负重”是工件和末端执行器的重量之和。

工作流程1.“眼药水瓶分拣单元”的组成和工作原理；2.“多种零件混线分拣单元”的组成和工作原理；3.两种分拣单元末端执行器的对比。

任务实施一、眼药水瓶分拣单元1.眼药水瓶分拣单元的组成本单元硬件系统由以下几部分组成：1）2并联4轴机器人；2）末端执行器2套；3）1部视觉相机；4）上料输送线1条；5）下料输送线1条；软件系统包括：（2D视觉系统）1套；2）Visual Tracking（视觉跟踪系统）1套。

在该单元中，2台机器人共享FANUC iRVision （2D视觉系统）和Visual Tracking（视觉跟踪功能）的数据，共用一个视觉相机及编码器数据；一、眼药水瓶分拣单元2.视觉定位和视觉跟踪功能1）FANUC iRVision （2D视觉系统）对杂乱摆放的零件进行视觉定位。

根据事先设定的零件特征，捕捉传送带上的零件，计算零件的位置和摆放角度，将这些位置和角度作为偏移量赋值给机器人程序，使机器人末端执行器能够准确达到目标零件上方，进行抓取；2）Visual Tracking（视觉跟踪功能）视觉跟踪技术使用编码器将传送带速度实时传输给机器人控制器，因此机器人执行器可以同步跟踪传送带的运动，从而保证输送线一直运动，无需停止，即可抓取零件；通过上述两项技术的结合，实现对杂乱摆放、且处于运动状态下的零件抓取，展示了机器人最新的分拣自动化技术，以适应大批量、高速运行的自动化流水线的生产需求。

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机械臂末端的装置，用于完成各种任务和操作。

根据其类型和功能不同，工业机器人末端执行器可以分为夹爪、工具换装器、传感器、涂装枪等多种类型。

夹爪是工业机器人末端执行器中最常见的一种。

夹爪主要用于抓取、夹持和搬运物体。

根据不同的应用需求，夹爪的形状和材质也各不相同，例如常见的有机械爪、磁性夹爪和气动夹爪等。

夹爪通常通过机械臂的控制系统来控制开合和力度，可以适应不同形状和重量的物体，广泛应用于装配、包装、物料搬运等领域。

工具换装器是一种用于在机器人末端快速更换工具的装置。

工具换装器通常由工具盘、换装机构和控制系统组成。

通过工具换装器，机器人可以在不停机的情况下，快速更换不同的工具，实现不同工艺的自动化操作。

例如，在汽车制造过程中，机器人可以通过工具换装器实现焊接枪、切割器等工具的快速切换，提高生产效率和灵活性。

传感器也是工业机器人末端执行器中常见的一种类型。

传感器可以安装在机器人末端，用于感知环境和物体的信息。

根据不同的需求，传感器可以分为视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。

视觉传感器可以用于物体检测和定位，力传感器可以用于力控操作和力矩测量，触觉传感器可以模拟人类的触觉感知能力，实现精细操作。

传感器的应用可以使机器人具备更强的感知能力和适应性，在装配、检测、精密加工等领域发挥重要作用。

涂装枪也是一种常见的工业机器人末端执行器。

涂装枪主要用于在汽车制造、家电制造等行业的涂装过程中，实现自动化喷涂操作。

涂装枪通常由喷枪、喷嘴和控制系统组成，通过机器人的精确控制，可以实现均匀、高效的涂装效果。

涂装枪的应用不仅提高了生产效率，还减少了涂装过程中的人为误差，保证了涂装质量的一致性。

工业机器人末端执行器的类型多样，应用广泛。

夹爪用于抓取和夹持物体，工具换装器实现工具的快速更换，传感器增强机器人的感知能力，涂装枪实现自动化涂装操作。

随着工业机器人应用的不断发展和创新，末端执行器的类型和功能也将不断丰富和完善，为工业生产带来更高的效率和质量。