工業(yè)碼垛機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，碼垛機(jī)器人在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。需要將袋裝或箱裝等物體按照一定的方式和順序擺放到托盤上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的搬運(yùn)和運(yùn)輸?shù)裙ぷ?。在大型食品飲料、化工和煤礦等企業(yè)，現(xiàn)代碼垛技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。由于我國(guó)的機(jī)器人行業(yè)發(fā)展較為緩慢，以及國(guó)內(nèi)的控制器與伺服電機(jī)都不能達(dá)到機(jī)器人的作業(yè)要求，因此與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。此外由于我國(guó)目前自動(dòng)化生產(chǎn)水平較為落后，大部分生產(chǎn)線的碼垛工作還是通過(guò)工人搬運(yùn)

2、來(lái)完成，不僅作業(yè)效率較低，而且浪費(fèi)了大量的人力資源。因此對(duì)碼垛機(jī)器人研究的意義較為重大，可以較大的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，并節(jié)省勞動(dòng)力資源。
　　為了解決以上問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了4自由度的混聯(lián)碼垛機(jī)器人。該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓手在三維空間內(nèi)的移動(dòng)，以及繞自身中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。與串聯(lián)機(jī)器人相比，該機(jī)器人具有精度高，承載能力強(qiáng)，末端執(zhí)行器慣性小等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和求解時(shí)，將其拆分成以下幾個(gè)部分：機(jī)械臂在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，末端執(zhí)行器繞機(jī)械

3、臂末端的轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)械臂整體機(jī)構(gòu)圍繞基座的轉(zhuǎn)動(dòng)三部分進(jìn)行。最后將三部分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合成，運(yùn)動(dòng)分析較為簡(jiǎn)單和方便。為滿足碼垛機(jī)器人的作業(yè)要求，防止機(jī)器人零部件在碼垛過(guò)程中出現(xiàn)變形和斷裂等現(xiàn)象，利用ANSYS WORKBENCH軟件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作了有限元分析，以證明選材和設(shè)計(jì)能夠滿足要求。
　　最后進(jìn)行碼垛機(jī)器人的主控制系統(tǒng)和示教盒的設(shè)計(jì)。示教盒以C8051F系列的單片機(jī)芯片作為系統(tǒng)的芯片，主要有液晶屏、鍵盤、連接線和外殼組成，具有數(shù)據(jù)輸出與