搬运码垛机器人.doc

目录

1 绪论 ..........................................................1

1.1 研究背景及意义...........................................................................................................1

1.2 国内码垛机器人的研究现状.......................................................................................2

1.3 码垛机器人的发展趋势...............................................................................................4

2 设计方案...............................................................................................................................5

2.1 设计要求.......................................................................................................................5

2.2 机构组成......................................................................................................................5

2.3 码垛机器人路径规划...................................................................................................7

3.4 起升机构减速器选择................................................................................................12

3.5 起升机构联轴器的选择.............................................................................................14

4 旋转机构设计计算..........................................................................................................16

4.1 旋转机构电机选择.....................................................................................................16

4.2 旋转机构减速器选择.................................................................................................18

4.3 旋转机构联轴器的选择.............................................................................................19

4.4 旋转机构齿轮传动设计.............................................................................................21

4.5 旋转机构齿轮传动强度校核.....................................................................................24

4.6 旋转机构轴的设计计算.............................................................................................27

4.6.1 最小轴径确定..................................................................................................27

5.4 堆垛机构减速器的选择.............................................................................................37

5.5 堆垛机构联轴器的选择.............................................................................................38

5.6 堆垛机构轴最小直径计算.........................................................................................39

结论 .........................................................................................................................................41

致谢 .........................................................................................................................................42

参考文献................................................................................................................................43

1 绪论

1.1 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

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

地提高工作效率，又可以大大增强工作过程中的安全性，从而节约了大量的人力资源，

有很大的经济和现实意义。

自从上世纪 70 年代码垛领域有了机器人技术的加盟之后，机器人码垛技术取得了

很大的突破，抓取货物类型、抓取速度和运行过程中的精确性、稳定性都在不停地升级。

码垛机器人的这些优点会使码垛机器人的广泛使用变为一种不可阻挡的趋势，会拥有极

其广阔的应用前景。 人类科技文明的不断进步大大促进了人们对更有效工作方式的渴

望，减少劳动强度，以及更加高效、高质量地完成码垛工作已经逐渐被人们重视起来。

各行各业对其劳动效率和工作要求都在不断的提高，因此在码垛工作上也在寻找着更加

方便、有效的工具来更好地完成各项任务，但是传统的码垛方式因为其种种弊端，已经

越来越难以满足企业的需求了。

1.2 国内码垛机器人的研究现状

国内的机器人相关技术起步比较晚，20 世纪 70 年代，国内才开始引进机器人技

术，因为当时受着很多因素的限制，发展相对缓慢，研究水平也较低。到了 80 年代，

我国的机器人水平有了较快发展，“七五”期间，国家也投入了很多的人力、物力来进

行机器人技术的研究，并相继开发出了一些工业机器人和特种机器人，使中国的机器人

从无到有，迈出了一大步。到了新世纪，我国的机器人技术有了长足的进步，各项新技

术不断涌现，先后出现了电焊、装配、搬运、切割、码垛等很多机器人品种，码垛机器

人的技术也取得了迅速的发展。

机器自动化股份有限公司以及首钢莫托曼机器人有限公司。 我国自行设计制造了多种

形式的码垛机器人，其中直角坐标型和关节型为主要的结构形式。其中关节型机器人的

机身比较紧凑，动作灵活并且工作空间大，是机器人中使用最多的一种，世界上许多知

名品牌的机器人公司，如 ABB、KUKA、MTOMAN、PUMA 等都采用关节型机器人。

编组机，这样就可以一个动作抓取两个或者三个物品，从而大大提高了工作能力，可以

实现 800 袋/小时的工作能力。

沈阳新松机器自动化股份有限公司主要研究工业机器人与工业自动化技术及产品

的开发，在自主机器人技术方面，解决了机器人的控制、本体优化设计、机器人作业和

工程应用中的很多难题，成功地开发了自主的码垛机器人系统。

苏海新等人设计开发了一种四自由度新型工业码垛机器人，其机械本体结构采用以

平衡吊原理为基础的连杆机构。控制系统采用的是基于 PC 和 PMAC 的分布式控制系

统，这个控制系统开放性和实时性都比较好，伺服控制的精度也十分高。杨灏泉等人设

计研制了一种码垛 SCARA 机器人，该机器人机械本体结构使用水平关节型，控制系统

的核心部分为基于 PC 的 DSP 多轴运动控制器。

尽管我国在码垛机器人的研究上取得了一些成就，但是和国外的码垛机器人技术相

比较，我国还有明显的差距。日本和欧美等发达国家的码垛机器人技术已经到达了一个