超大尺寸瓷板碼垛機器人工作站系統(tǒng)設計與運動仿真研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的人工碼垛方式已不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)對產品質量和數(shù)量的要求，使用碼垛機器人來代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工碼垛已是社會發(fā)展的必然趨勢。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)。人工進行碼垛時，勞動強度大，效率低，生產成本高，削弱了企業(yè)的市場競爭力。基于此種現(xiàn)狀，針對超大尺寸瓷板的特性及碼垛要求，設計了一套適用于瓷板碼垛的機器人工作站系統(tǒng)。
　　結合瓷板的特性研究和作業(yè)要求，詳細分析了碼垛工作站系統(tǒng)

2、的功能需求。并確立了由自動輸送線系統(tǒng)、碼垛機器人系統(tǒng)、自動托盤供給系統(tǒng)為主體組成的瓷板碼垛工作站系統(tǒng)方案。通過分析工作站系統(tǒng)中相關設備的位置關系及布局原則，完成了工作站系統(tǒng)的布局，進而對碼垛工作站各個系統(tǒng)部分進行了合理的設計。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)此對控制系統(tǒng)硬件進行了選型設計，根據(jù)工作站工作任務流程，為控制系統(tǒng)接口信號進行了地址分配，并完成了控制系統(tǒng) PLC程序的設計。對碼垛機器

3、人末端裝置進行了結構設計，并利用有限元插件對其進行了強度校核，實現(xiàn)了機器人對瓷板抓取搬運的功能要求。
　　以KR100-2PA碼垛機器人為研究對象，分析了機器人運動學基礎問題。利用 D-H法建立了碼垛機器人連桿坐標系及數(shù)學模型，并對碼垛機器人進行了正逆運動學分析。根據(jù)齊次變換矩陣推導出機器人末端吸盤手爪運動參數(shù)方程，并利用數(shù)值法與MATLAB對機器人末端手爪的運動空間進行了仿真分析，這對作業(yè)現(xiàn)場布置，及對其它可實現(xiàn)的任務空間提供了

4、一定的理論基礎。
　　探究了碼垛機器人在關節(jié)空間中的軌跡規(guī)劃方法，并對兩種多項式軌跡插值方法進行了對比分析，以及分析了笛卡爾坐標空間中的直線插補算法和圓弧插補算法。通過對軌跡規(guī)劃方法的分析研究，對保證碼垛機器人搬運碼垛過程中的穩(wěn)定性具有重要意義。最后通過 MATLAB中的Robotic toolbox工具箱對碼垛機器人的正逆運動學進行了驗證仿真。并結合碼垛作業(yè)軌跡任務，完成了對軌跡規(guī)劃的仿真驗證，證明了碼垛機器人軌跡規(guī)劃的合理性、