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

1、隨著科學技術(shù)的進步及企業(yè)生產(chǎn)自動化水平的提高，碼垛機器人在自動化領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。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，進而實現(xiàn)對物體的搬運和運輸?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。由于我國的機器人行業(yè)發(fā)展較為緩慢，以及國內(nèi)的控制器與伺服電機都不能達到機器人的作業(yè)要求，因此與一些發(fā)達國家相比還有很大的差距。此外由于我國目前自動化生產(chǎn)水平較為落后，大部分生產(chǎn)線的碼垛工作還是通過工人搬運

2、來完成，不僅作業(yè)效率較低，而且浪費了大量的人力資源。因此對碼垛機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)省勞動力資源。
　　為了解決以上問題，本文設(shè)計了4自由度的混聯(lián)碼垛機器人。該機器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓手在三維空間內(nèi)的移動，以及繞自身中心軸的轉(zhuǎn)動。與串聯(lián)機器人相比，該機器人具有精度高，承載能力強，末端執(zhí)行器慣性小等優(yōu)點。在對機械結(jié)構(gòu)作運動學計算和求解時，將其拆分成以下幾個部分：機械臂在豎直平面內(nèi)的運動，末端執(zhí)行器繞機械

3、臂末端的轉(zhuǎn)動以及機械臂整體機構(gòu)圍繞基座的轉(zhuǎn)動三部分進行。最后將三部分運動進行合成，運動分析較為簡單和方便。為滿足碼垛機器人的作業(yè)要求，防止機器人零部件在碼垛過程中出現(xiàn)變形和斷裂等現(xiàn)象，利用ANSYS WORKBENCH軟件對機械結(jié)構(gòu)作了有限元分析，以證明選材和設(shè)計能夠滿足要求。
　　最后進行碼垛機器人的主控制系統(tǒng)和示教盒的設(shè)計。示教盒以C8051F系列的單片機芯片作為系統(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