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
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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
目录
绪论 (1)
第1章码垛机器人现状研究 (2)
1.1 引言 (2)
1.2 结构分析 (2)
1.3本体性能研究 (3)
第2章码垛机器人的机械设计和电气控制 (6)
2.1机械设计 (6)
2.2电气控制系统 (13)
第3章码垛机器人运动分析 (16)
3.1 CERO2.0动态机构仿真简介 (16)
3.2 CERO2.0机器人运动仿真 (20)
致谢 (30)
绪论
随着21世纪工业及经济的蓬勃发展以及对产品精度的要求不断提高，机器人加工逐渐成为一种被普遍应用的加工方法，而码垛是物流自动化技术领域一门新兴技术，码垛按照一定模式，一件件堆成码垛，以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动，随着工业化大生产规模的扩大，促使码垛自动化，以加快物流的速度，保护工人的安全和健康，同时也能获得整齐一致的物垛，减少物料的破损和浪费。随着生产规模的扩大和自动化水平的提高，码垛机器人柔性、处理能力及可靠性正在不断地升级，应用场合也逐渐在扩大，因此开发高性能、低成本、人性化的码垛机器人将有广阔的市场前景。
码垛机器人是当今机电一体化的高科技产品，在现代企业物流管理中占有重要地位，它对于企业提高生产效率、增进经济效益、保证产品质量、改善劳动环境、优化作业布局有着突出的贡献，其应用的数量和质量标志着企业生产自动化的先进水平。所谓码垛就是按照集成单元化的思想，将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物料实现搬运、存储、装卸、运输等物流活动。近年来，国内外码垛机器人技术获得了前所未有的发展，码垛机器人的吞吐量、柔性、处理速度以及抓取载荷在不断的升级，适应场合也在不断的扩大口。码垛机器人以其柔性工作能力和占地面积小，并能够同时处理多种物料和垛型，越来越受到企业的青睐并广泛应用于码垛作业中。
第1章码垛机器人现状研究
1.1 引言
码垛机器人是实现包装和物流自动化的关键装备，针对生产线中各式产品的码垛要求，可实现自动、高速、准确、连续的码垛作业，并能降低工人劳动强度，提高生产效率。因此，码垛机器人被广泛应用于饮料、食品、药品、石化等领域，具有广阔的应用前景。
目前，ABB、FANUC、KUKA等主流机器人厂家均拥有系列化的码垛机器人产品，并垄断了国内外市场；而在国内，码垛机器人的研究才刚刚起步，国产的、成熟的、产业化的码垛机器人产品还未出现。本文参考国内外知名品牌机器人，通过分析已有产品的结构特点，研究各品牌机器人的本体性能参数，大致明确了产品设计的基本指标，为码垛机器人开发提供参考。
1.2 结构分析
与通用型机器人不同，码垛机器人有独特的作业特点：搬运物料实现空间内的平移和水平面内的旋转，无需进行物料的翻转，因而采用了独特的结构。下面以KUKA的ICR180—2PA为例，对码垛机器人一般所采用的结构形式进行分析。KR180—2PA最大负载总质量为180 kg，采用4轴铰链式结构，由6部分组成：基座、腰转部件、大臂、小臂、腕部和工具法兰，由JT1、JT2、JT3和JT4共4个关节驱动，其结构形式如图l所示。其中，JTl驱动腰部转件实现回转运动，JT2和JT3分别驱动大臂和小臂的摆动，JT4驱动工具法兰旋转。各关节由交叉滚子轴承承载，利用交流伺服电机+精密RV减速器驱动。根据物料形状特点，可以在工具法兰配置不同的抓手。机器人末端工具法兰的位置，通过控制JT1、JT2和JT3关节来实现；末端工具法兰的姿态，则通过控制JT1和JT4关节的转动来保证；在腕部姿态的控制上，采用了独特的结构。通过两组平行四连杆传动，实现了JT4轴线与JT1轴线始终保持平行，使腕部始终保持垂直于地面的姿态。
