超大尺寸瓷板碼垛機(jī)器人工作站系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的人工碼垛方式已不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求，使用碼垛機(jī)器人來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工碼垛已是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是，在陶瓷、物流、玻璃等制造企業(yè)中，仍然存在著大量的人工碼垛作業(yè)。人工進(jìn)行碼垛時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，生產(chǎn)成本高，削弱了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?；诖朔N現(xiàn)狀，針對(duì)超大尺寸瓷板的特性及碼垛要求，設(shè)計(jì)了一套適用于瓷板碼垛的機(jī)器人工作站系統(tǒng)。
　　結(jié)合瓷板的特性研究和作業(yè)要求，詳細(xì)分析了碼垛工作站系統(tǒng)

2、的功能需求。并確立了由自動(dòng)輸送線系統(tǒng)、碼垛機(jī)器人系統(tǒng)、自動(dòng)托盤(pán)供給系統(tǒng)為主體組成的瓷板碼垛工作站系統(tǒng)方案。通過(guò)分析工作站系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的位置關(guān)系及布局原則，完成了工作站系統(tǒng)的布局，進(jìn)而對(duì)碼垛工作站各個(gè)系統(tǒng)部分進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。基于可靠性和成本方面的考慮，提出了以可編程邏輯控制器為核心的控制系統(tǒng)方案，并據(jù)此對(duì)控制系統(tǒng)硬件進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，根據(jù)工作站工作任務(wù)流程，為控制系統(tǒng)接口信號(hào)進(jìn)行了地址分配，并完成了控制系統(tǒng) PLC程序的設(shè)計(jì)。對(duì)碼垛機(jī)器

3、人末端裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并利用有限元插件對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人對(duì)瓷板抓取搬運(yùn)的功能要求。
　　以KR100-2PA碼垛機(jī)器人為研究對(duì)象，分析了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題。利用 D-H法建立了碼垛機(jī)器人連桿坐標(biāo)系及數(shù)學(xué)模型，并對(duì)碼垛機(jī)器人進(jìn)行了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。根據(jù)齊次變換矩陣推導(dǎo)出機(jī)器人末端吸盤(pán)手爪運(yùn)動(dòng)參數(shù)方程，并利用數(shù)值法與MATLAB對(duì)機(jī)器人末端手爪的運(yùn)動(dòng)空間進(jìn)行了仿真分析，這對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布置，及對(duì)其它可實(shí)現(xiàn)的任務(wù)空間提供了

4、一定的理論基礎(chǔ)。
　　探究了碼垛機(jī)器人在關(guān)節(jié)空間中的軌跡規(guī)劃方法，并對(duì)兩種多項(xiàng)式軌跡插值方法進(jìn)行了對(duì)比分析，以及分析了笛卡爾坐標(biāo)空間中的直線插補(bǔ)算法和圓弧插補(bǔ)算法。通過(guò)對(duì)軌跡規(guī)劃方法的分析研究，對(duì)保證碼垛機(jī)器人搬運(yùn)碼垛過(guò)程中的穩(wěn)定性具有重要意義。最后通過(guò) MATLAB中的Robotic toolbox工具箱對(duì)碼垛機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了驗(yàn)證仿真。并結(jié)合碼垛作業(yè)軌跡任務(wù)，完成了對(duì)軌跡規(guī)劃的仿真驗(yàn)證，證明了碼垛機(jī)器人軌跡規(guī)劃的合理性、