【摘要】：隨著物流行業(yè)的飛速發(fā)展,僅靠人工搬運來對貨物碼垛已經(jīng)不能滿足人們的需求。近些年,碼垛機器人已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)逐步替代了人工碼垛,很大程度地減輕了勞動強度并且節(jié)約了勞動成本,對我國經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。本文設(shè)計了一款以袋裝物體為抓取對象、以廂式貨車為碼垛對象的機器人,它與以往的基于托盤和生產(chǎn)線上的碼垛機器人不同,它主要由伸縮臂和碼垛機械手組成,即可以實現(xiàn)對貨物的傳輸又可以完成對廂式貨車的自動碼垛功能。首先,本文在明確了碼垛機器人的工作要求和基本性能參數(shù)的前提下,對伸縮臂、碼垛機械手和驅(qū)動方式進行了選型,完成了碼垛機器人整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。對伸縮臂工作過程中存在的高度差問題和電動滾筒在伸縮臂內(nèi)部的安裝問題進行了討論。確定了碼垛機器人的各關(guān)節(jié)驅(qū)動方案并且完成各關(guān)節(jié)驅(qū)動部件的選型計算工作。其次,根據(jù)碼垛機器人結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),用D-H法建立了碼垛機器人連桿坐標系并通過連桿間參數(shù)建立了運動學方程,求解了運動學正解和逆解,為后續(xù)對碼垛機器人控制工作做準備。建立了碼垛機器人虛擬樣機模型,運用ADAMS軟件對其進行動力學仿真分析,分別得出碼垛機器人各關(guān)節(jié)力矩和耗功情況以及各關(guān)鍵零部件的受力情況,驗證了所選電機及減速機的合理性。然后,運用ANSYS Workbench軟件對伸縮臂和碼垛機械手零部件進行剛度和強度校核,驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。對碼垛機器人伸長和縮回兩個姿態(tài)進行了模態(tài)分析,得出其固有頻率和振型,通過對激振源頻率的計算分析,證明了碼垛機器人不會發(fā)生共振現(xiàn)象。最后,以伸縮臂各臂節(jié)厚度和臂節(jié)間搭接量為設(shè)計變量,對伸縮臂進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計減小了伸縮臂整體重量,提高了伸縮臂剛度和強度。然后,在此基礎(chǔ)上對伸縮臂進行拓撲優(yōu)化設(shè)計,對比分析四種不同優(yōu)化方案,最后確定最優(yōu)方案。通過對伸縮臂進行拓撲優(yōu)化設(shè)計,達到了減小碼垛機器人整體重量,提高了力學性能的目的。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

圖 1.1 FUJI 碼垛機器人Fig. 1.1 FUJI palletizing robot 公司已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大的機器人生產(chǎn)公司，器人最大負載可達到 650kg，重復定位精度為±0.2m11，12]。同時，ABB 公司還推出了專用的控制軟件，使、運行平穩(wěn)等優(yōu)點，受到了業(yè)界的一致好評[13]。AB

圖 1.1 FUJI 碼垛機器人Fig. 1.1 FUJI palletizing robotB 公司已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大的機器人生產(chǎn)公司，該機器人最大負載可達到 650kg，重復定位精度為±0.2mm[11，12]。同時，ABB 公司還推出了專用的控制軟件，使、運行平穩(wěn)等優(yōu)點，受到了業(yè)界的一致好評[13]。ABB

圖 1.3 KUKA 碼垛機器人Fig. 1.3 KUKA palletizing robot垛機器人發(fā)展現(xiàn)狀垛機器人相關(guān)技術(shù)的研發(fā)起步比較晚，在機器人安全可面，與其他國家相比還存在一定差距。隨著國家對機器人碼垛機器人技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，在機器人使用壽也取得很大進步，在各行各業(yè)的生產(chǎn)線都能看到碼垛機器曼機器人有限公司是我國與日本共同合作的一家機器人生OTOMAN-UP 型碼垛機器人。該機器人在控制器中采用 功能，大大提高了碼垛機器人的控制精度，機器人的運動升[15]。該公司最新研制出的 MOTOMAN-HP 系列碼垛機控制性能好、運動精度高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于搬運、碼垛工頓機器人有限公司是我國發(fā)展比較迅速的一家公司，該

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