工业机器人搬运码垛设计毕业设计.docx

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1、XX职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生学昙姓名十J班级专业工业机器人设计（或论文）题目工业机器人搬运码垛设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注设计（论文）内容：1. 了解当时机器人背景，从机器人的功能需求和原理分析，总体结购方案设计等，设计出码垛 机器人的三维构造。2. 通过分析机器人的关键结构分析与选型初步建立机器人模型。2. 通过robotstudio软件创建机器人系统和布局。3. 最后编辑程序并进行调试仿真，检查能否完成任务并进行改进。进度安排：1月：任务下达，选题并初步确定设计方案；3月：总体方案确定，查找整理相关资料；4月：整理资料，分析问题，寻求解决办法；5月中旬

2、期中检查，完成主体内容；6月下旬7上旬：完成编辑设计说明书及参与答辩和后期工作：主要参考文献、资料：1李平.高职毕业设计质量提升探究一以工业机器人技术专业毕业指导为例UL科学咨 询（教育科研），2020 （09） : 11-12.2杨小强.新工科背景下高职院校工业机器人专业建设方案研究J.时代农机，2018, 45 （07） : 102-103.3王迎晖，邵磊.面向工程对象的工业机器人专业教学方法研究J.教育现代化，2017,4 （40） : 49-50+55.4夏伯雄，熊顺源.指导电大机电一体化专业毕业设计的尝试J.湖北电大学刊，1998 （02） :53-54.5吴繁红主编的两门子S7-

3、1200PLC应用技术项目教程M.北京：电子工业出版社，2017.8 ISBN6杨金鹏，李勇兵主编ABB机器人应用技术M.北京：机械工业出版社，2020,617许文稼，张飞主编工业机器人技术基础.一北京：高等教育出版社，2017.9 （2019.12 重印），8蒋正炎，许妍妩，莫剑中主编工业机器人视觉及行业应用.一北京：高等教育出版社， 2018,9备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。第2章码垛机器人总体方案设计2.1码垛机器人功能需求分析本课题来针对某集团的化肥码垛线的改造，通过设计码垛机器人，以使码垛过程的体力劳 动被机器劳动所替代，从长远来看，有利于节省人力

4、资源，减少成本，提高效率。下面从实际 应用出发，对码垛机器人进行简要的功能需求分析。1）行程要求按照某集团的要求，编织袋每袋重lOOKg,而且需要把编织袋堆成每层5袋，一共8层 的垛码。而且编织袋规格为长宽高：900X500X180mm，而且堆码时，层与层之间的排列错开90 度。于是用CAD画出码垛中的两层摆放形式，并勾勒出所需要的水平行程。作图2-1 oI/蝴图2-1水平需求行程示意图从图2-1分析知，码垛机器人的末端执行器（也即抓手）需要至少962.79mm的水平行 程，才能完成对编织袋的堆码；而且，要求把货物堆成8层，而每层的袋厚为180,则码垛 机器人的抓手至少需要144（）mm的垂向

5、行程，如图2-2所示。（2）速度要求要求码垛的速度约为6袋/s,通过设计适当电机的转速，传动比例，满足速度要求。（3）自由度要求自由度数表示机器人动作的灵活程度，机器人的自由度一般少于6个，也有多于的。（4）负荷要求因为编织袋的重量为lOOKg,除了码垛机器人本体的重量外，还要能够承受手抓和lOOKg 的重量，为满足负载要求，臂部做成槽钢形式的结构，并且加强皎接处的强度，承受较大应力。（5）精度要求精度主要包括位置精度、位置重复精度、轨迹精度、轨迹重复性精度等、其中，位置精度 是指令位置和从同一方向接近该指令位置时，各实到位置与中心之间的偏差置重复性精度是指 对于同一指令位置，从同一方向重复响

6、应几次的实到位置和姿态的一致程度；轨迹精度是指机 器人机械接口从同一方向跟随指令轨迹的接近能力，轨迹精度有位置轨迹精度和姿态轨迹精度 两方面确定；轨迹重复性精度是指对一给定轨迹在同一方向跟随儿次的实到轨迹之间的不一致 程度，由位置轨迹重复性和姿态轨迹重复性两个方面来确定。（6）技术要求 外观和结构：码垛机器人要求布局合理、操作方便、造型美观、便于维修；无漏油、 漏气现象；润滑冷却情况良好；机构应灵活、平稳、可靠。 电气设备：动力线与信号线尽可能分开远离，信号线应采用屏蔽、双绞等抗干扰技术; 在运动中突然停电后，恢复供电时不得自行接通；非接地处的绝缘电阻不得小于5m；电子元 器件一般应进行老化处

7、理；控制柜应具有良好的通风、散热措施；电源电压波动允许10%, 频率允许50lHZo 可靠性：采用平均无故障工作时间（MTBF）及可维修时间（MTTR）作为衡量可靠性的指标。 安全性：安全性要求应满足工业机器人安全规范（GB11291-89）的规定。2. 2码垛机器人原理设计由于某化工集团生产线上空间范I韦I有限，并从第1章的1. 3节介绍的的国内外码垛机器人 主要结构形式来比较，本设计选择圆柱坐标式码垛机器人结构，构造比较简单，精度式中，控 制比较简单。四自由度圆柱坐标型机器人由腰部的回转、水平移动、垂直移动和腕部旋转运动 构成。从原理上来说，码垛机器人主要由驱动系统、机械结构系统、控制系统

8、以及位置检测系 统等组成。（1）驱动系统驱动系统由驱动码垛机械手执行机构运动的动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的 驱动系统有液压驱动、气压驱动和电机驱动。液压驱动驱动力大，但由于密封不严，液压油 容易泄露；气压驱动价格便宜，但控制精度不够高；伺服电机驱动控制精度高，效率高，故本 设计主要采用的是电机驱动的方式。（2）机械结构系统 手部：码垛机器人为了进行作业，在手腕上配置了操作机构，有时也称为手抓或末端操 作器。 手腕：手腕是连接手部和手臂的部件，主要用来调整被抓取物件的方位，并将作业载荷 传递到手臂。 臂部：臂部联接机身和手腕，是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。主要用来改变 手部的

9、空间位置，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运 动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与驱动源（如液 压、气压或电机等）相配合，以实现手臂的各种运动。 机身：是码垛机器人的基础部分，机械手的各机械机构和驱动系统均安装在机座上，故 起支撑和连接作用，对固定式码垛机器人，直接联接在地面基础上，对移动式机器人，则安装 在移动机构上。（3）控制系统控制系统是控制着工业机械手，使其按规定的要求运动的系统。控制系统的任务是根据码 垛机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的 运动和功能，如果码垛机器人不具备

10、信息反馈功能，则为开环控制系统；若具备信息反馈，则 为闭环控制系统。控制系统支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信 息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令, 必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。（4）位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并能将末端机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定 第6页的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使码垛机器人以一定的精度达到设定位置。 根据以上分析，绘出了码垛机器人的原理简图。2. 3运动分析3.1自由度从原理图上来看，设计的码垛机器人拥有46个自

11、由度，分别是整个机体能够围绕底座轴 线的旋转自由度、臂部通过水平滚珠丝杠移动的平移自由度、臂部通过垂直滚珠丝杠移动的平 移自由度和腕部要腕部轴线的旋转自由。通过这6个自由度协调工作，机器人能够达到对编 织袋的抓取、旋转、移动和放袋功能。2. 3. 2速度分析从使用功能要达到6s/袋能力来分析，从抓取、移动、放袋到移动，到再抓取，作为一个 循环，循环周期为6s,考虑抓手的抓取和放袋依靠抓手部的气动来完成，不妨设抓取和放袋 各用时Is,则来回移动各耗时l-2s,加上运动过程中的启动、停止、加速和减速等的时间， 大约用时6so在移动过程中，6个自由度同时协调进行，下面分别对4个自由度的速度进行 分析

12、 腰部通过电机驱动，经减速后传到执行末端，码垛过程中，需要旋转的角度大约为120 度，假如用时Is,可初步确定腰部旋转的速度为20rpm； 腕部的旋转是为了按规定摆放编织袋，使编织袋能够摆放的横竖整齐，且不易倒塌， 所需要的旋转角度为90度左右，不妨也初步定为20rpm； 从第2章的功能需求分析中，得知水平需求行程为962. 79mm,假设在一次码垛中， 需要满足满行程，则水平移动路程为962. 79nun,用时1. 5s,则执行末端的水平方向运动速度 约为 0. 65m/s； 同样从第2章的功能需求分析中，得知垂直需求行程为1440mm,则一次满行程所运 动的路程为1440mm,用时2s,

13、则执行末端的垂直方向运动速度约为0. 72m/s。2. 4总体结构设计根据以上功能需求分析和原理设计和运动分析后，用三维软件SolidWorks设计出三维模 型。码垛机器人总体结构包括底座、回转支承、主驱动箱、臂部和腕部等。其中，除底座固定 在地面上，其余部件都可绕底座轴线回转；臂部依靠水平和垂直滚珠丝杠在水平和垂直方向上 移动，从而使抓手能够达到规定范围内的任意点；腕部可使抓手绕腕部轴线旋转。2.5小结本章对码垛机器人的行程、速度、负载簇毋贫了需求分析，并根据需求，对码垛机器人进行原理性设计和运动分析，设计出了码垛机器人的原理图，初步确定了四个自由度的运动速度, 最后用三维造型，设计出了码垛

14、机器人的三维构造。应的垂直和水平运动。从题意 手臂端点Q的运动规律。 定义Q和Q支点的坐标为：支点的水平运动和Q支点的上下运动，就可确定第3章码垛机器人关键结构设计分析与选型3.1臂部臂部结构臂部结构形式如图3-1所示，主要包括大臂、前臂、后壁等，抓手功能的实现，就靠着 臂部的伸缩俯仰，既要能够灵活运动，又要有足够的强度和刚度。臂部臂长设计（1）建立各杆之间的联系则其于各支点的坐标为:e.=X,=K =X,=X, = X-/、cos。乂 = /,sin。x4 =，cos。乂 =LsinQ +)，乂 =十（乂_乂）+ 乂上式中，13、，4、15、17为各杆的长度，为连杆/3与X轴负方向的夹角。(

15、3-1)(3-2)(3-3)(3-4)(3-5)建立各支点的坐标方程码垛机器人的臂部结构可简化为所示的连杆机构其中， 4 ,且支点Q ,是x轴丝杆上的线性滑块，同时也是连杆.= 5890/V在水平方向上，受力平衡，得：F2x= Fl Feos 79 = 8194.3N根据以上所求，作出大臂的轴力图、剪力图和弯矩图，如图3-5所示。819R3N捆力图b) Oc) W捆力图d) Oe) W1r iiiiiiQ5890NrrnrnTnrrmWlM图3-5大臂的轴孑力图剪力囹-.暗矩图综合分析，在b点处所受的轴力、剪切力和弯矩都是最大，所以b点处的截面为危险截面。 所以，B点截面处的最大应力为(3-1

16、0)对于B点处的截面形状如图3-6所示，由于不是常见的截面形状，惯性矩不易求解，于是 利用Auto CAD软件代替手算。图3-6 B点处的截面形状在CAD软件中，绘制出截面形状，再利用面域的质量属性来显示出此截面的惯性矩,得到=5.35x10AT ,另外可求得截面离中性轴最远的点的距点5 = 119 是5.35x10 七5.35x10 七0.119=4.5 x 10 ni而且易知截面面积ATOXIC）%?因此，由公式310得,nipanipaF _ 叫 _ 8194.3 _ 1.68x10 _-4.13UH 1.42x10+4.5xl(T 一-3.15而臂部选用的材料为Q235,其许用应力A

17、 = 46.875* 4.3 mpan 8因此，大臂的强度是足够的，能够满足码垛机器人的强度要求。3. 2滚珠丝杠副的选型计算3. 2. 1水平滚珠丝杠副的选型计算（1）确定滚珠丝杠的导程根据电机的额定转速和水平方向平移的最大速度，计算滚珠丝杠的导程。根据设计，电 机转速，电机与丝杆之间有一个的同步带减速传动。按设计需求，水平最大运动速度为 mm/mino则丝杆的导程为Ph= Vmax i / max（3-11）（2）滚珠丝杠副的载荷及转速计算由于滚珠丝杠和滑块配合使用，从臂部传递来的力主要由滑块来承受，而滑块和导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0. 004,静摩擦系数与动摩擦系数差别不大，此处

18、计算取静摩擦第13页毕业设计说明书（论文）设计（论文）题目工业机器人搬运码垛设计专业：工业机器人技术班级：学号.姓名：指导教师：2020年6月30日系数为0.006,则导轨静摩擦力：Fo=PoMg+r(3-12)式中：M一一加在滚珠丝杠上的质量，估计约为;f 一一导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力位5N o由于码垛机器人在运动过程中，不承受剪切力，其阻力主要来自于主要来自于导轨和 滑块的摩擦力。则有：(3-13)(3-14)滚珠幺幺杠副的当量载荷:(3-15)滚珠丝杠副的当量转速:n +n ._ mm min*2(3-16)（3）滚珠丝杠预期额定动载荷(3-17)/2,v.=6OO

19、r/min;式中：孔当量转速，Lh预期工作时间，码垛机器人选择为小时;负荷系数，根据表3-11,无冲击、平稳，选兀;精度系数，根据表3-12,7级精度选;可靠性系数，一般选取负荷系数无冲击、平稳轻微冲击伴有冲击和振动A1-1.21.2-1. 51.5-2表3-1负荷系数(4) 4：计算滚珠丝杠副的螺根据水平运动行程为，可计算出两个固定支承的最大距离:精度系数4.5710fa1.00.90.80.8Lq(11.2)/ + (I0I4)R(3-18)丝杆安装方式一端固定一端游动，则丝杠螺纹的底径为：d、=0.078, W 山000 名(3-19)(5) 滚珠幼.杠副规格的选定根据以上分析，选择精度

20、等级为7级，丝杆导程为dh ,丝杆底径办,公称直径的，额定动载荷C，额定静载荷2. 2垂直滚珠丝杠副的选型计算(1) 确定滚珠丝杠的导程根据电机的额定转速和垂直方向平移的最大速度，计算滚珠丝杠的导程。根据设计，电 机转速为，电机与丝杆之间有一个的同步带减速传动。按设计需求，垂直最大运动速度为。 则丝杆的导程Ph= vmax -i / nmax(3-20)(2) 滚珠丝杠副的载荷及转速计算由于滚珠丝杠和滑块配合使用，从臂部传递来的力主要由滑块来承受，而滑块和导轨承 重时的滑动摩擦系数最大为0. 004,静摩擦系数与动摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系 数为0. 006,则导轨静摩擦力：&=用(

21、3-21)式中：M一一加在滚珠丝杠上的质量，估计约为g；f导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力位5/V o由于码垛机器人在运动过程中，不承受剪切力，其阻力主要来自于主要来自于导轨和滑块的摩擦力。则有：EnaxOmi/滚珠丝杠副的当量转速:滚珠丝杠副的当量转速:(3-22)(3-23)（3）滚珠丝杠预期额定动载荷c = U如/ am V n 00 f f式中：nw当量转速，nw心一预期工作时间，码垛机器人选择为0小时；fw一一负荷系数，根据表3-11,无冲击、平稳，选儿,二1；h一一精度系数，根据表3-12,7级精度选九二0.8；X可靠性系数，一般选取Z=lo（4）计算滚珠丝杠副的螺纹

22、底径根据水平运动行程为460mm,可计算出两个固定支承的最大距离:(3-25)Wl.l1.2)/ + (1014)R丝杆安装方式一端固定一端自由，则丝杠螺纹的底径为：d2n由以上分析，选择精度等级为7级，丝杆导程为，丝杆底径，公称直径，额定动载荷CaC,n ,额定静载荷C O3. 3电机选型计算码垛机器人的驱动方式为伺服电机驱动，在整个系统中，有腰部旋转电机、水平驱动电机、 垂直驱动电机和腕部旋转电机，对于电机的选型计算，方法类似，本小节主要对水平驱动电机 进行选型计算。初选水平电机为，其功率为kw,额定转矩为Nm,转子转动惯量为您 cP o而平运 动的承载最大值约为kgo（1）外部负荷的转动

23、惯量丝杆部分的转动惯量式中：P一一滚珠丝杆的密度，lr滚珠丝杆的长度，db滚珠丝杆的直径因此，可计算出，J直线运动平台和负载转动惯量总负荷惯量总负荷惯量(3-28)(3-28) 加在电机上的转动惯量 加在电机上的转动惯量(3-29)(3-29)(2)负荷转矩计算轴向负荷：(3-30)式中：Fa工作轴向外力负载, a移动方向与水平方向夹角， 负载转矩：(3-30)式中：Ph滚珠丝杆的导程,n机械传动效率i传动比，所以，得：(3) 预紧力产生的摩擦扭矩式中：Fp滚珠丝杆副间的预紧力,(4) 加速度产生的负荷扭矩式中：n滚珠丝杆的最大转速t滚珠丝杆转速从0加速大最大速度所用的时间则， 60/（5）电

24、机总扭矩TK（3-34）综上，电机总扭矩小于电机额定扭矩，所选的电机扭矩符合使用要求。3. 4线性滑块选型计算滚珠直线导轨副除具有抗上下、左右四方向的力以外，还能承受左右扭转、前后翻转 和平面扭转三个方向的扭矩。在选用时，除了需对受力状态（水平、竖直，侧卧等），受 力结构（受力点与支撑间产生的扭矩）以及起停时的惯性力等进行受力分析外，还需对运 动过程的受力变化对导向系统产生的影响进行评估。本码垛机器人在水平和垂直处采用直线导轨机构如图3-7所示，从选型计算来看，两处 的计算方法类似，本小节主要涉及水平线性滑块的选型计算，垂直线性滑块可根据同样方法计算 出。从产品的应用领域来看，主要用于搬运，依

25、据选型手册，初选HG系列，因此初步选用水平线性 滑块型号为IIGII30CA系列。额定动载荷C = 38.74W ,额定静载荷C（）= 52.l9kN。（1）计算载荷从模型实体分析知，线性滑块副在两侧受力均匀，但在前后受力不均匀，可间化成如 图所示结构的受力状态。并通过测量，确定载荷YX图3-9线性滑块受力分布图因此4个滑块分别承受的负荷，可依据公式求出;nWFFCFBP =+ + 442C2。nWFFafb442c2d=匕空顼4 4 2c 2d(3-35)(3-36)(3-37)(3-38)式中：W一一滑块自重，根据，可查的,F一一承受的外负载b-外负载的作用力点到滑块支承的几何中心的距离,

26、c 滑轨跨距，d一一滑块跨距，所以，(2)平均负荷的计算在运行过程中，滑块承受的负荷有时是不均等，因此需求出运行中的平均负荷以计算 寿命。根据负荷变动种类不同，可按不同公式计算平均负荷。对于载荷呈阶梯式变化时，平均负荷力E=V(gL + RZ+.+EZ)/L(3-39)式中：Pc平均负荷P变动负荷L总运行距离Ln受P”负荷的运行矩P.=（心 + 2皿）/3对于载荷呈线性变化的情况，Pc可简化成:(3)计算额定寿命滚珠直线导轨副寿命的衡量标准为：在允许的环境条件中，在承受负载等于额定动载 荷C (KN)的情况下，连续导向行程达到50Km (基准行程寿命)095% (基准可靠度)不 产生材料疲劳破

27、坏。可依据选用直线导轨的基本动额定负荷及工作负荷，推算出使用寿命。 若不考虑环境因素影响，寿命计算如所示CL = (-)3-50kmP(3-40)式中：L额定寿命C基本动额定负荷P工作负荷如需要考虑直线导轨的使用环境因素，其运动会随运动状态、珠道表面硬度及系 统温度而有所变化。寿命计算公式如所示式中；L额定寿命A硬度系数c基本动额定负荷/；温度系数Pc工作负荷fw负荷系数由于直线导轨的使用，需要考虑环境因素的因素的影响，因此，用公式计算寿命其中，直线导轨的要求，一般皆为心，硬度系数力z根据图3-io m 方=1.0 ；温度系数依表3-3,查得ft = 1.()；负荷系数依表3-4查得为=1.4

28、 ,所以L( 38.74 A x 5() = 2423如1.4x7.5 刃图 3-10fh1 III 1 11.0 0.6Ti r0.3 0.20.10.03表3-3工作温度HRC6050II4030II2010I,一I .nrriri fHRC 605040302010fh 1.0 0.60.3 0.20.10.03表3-3工作温度工作温度（C）100150100150100150ft1.000. 900.730. 60表3-4或荷系数fw工作条件无外部冲击和 振动,速度W15 m/min无外部冲击和振 动,速度1560 m/min无外部冲击和振 动,速度60 m/minft1. 01. 5

29、1. 5 2. 02. 0 3. 53. 5同步带传动选型计算在整个结构系统中，共有三组同步带传动，分别是水平驱动同步带传动、垂直驱动同步带 传动和腰部旋转同步带传动，由于水平和垂直的同步带传动减速比都是3,主带轮转2000rpm, 安装中心距不同，所以，小节只对水平驱动同步带传动和腰部旋转同步带传动进行选型设计计算。3. 5. 1水平同步带传动选型计(1) 原始设计资料 原动机和工作机的类型： 每天运转时间： 需传递的名义功率： 小带轮转速 大带轮转速 初定中心距(2) 确定设计功率PdP(t=KAP(3-42)式中：K,工作情况系数P一一需传递的名义功率由JB/T 7512.2中表1查的K

30、故可得：Pd= K.P(3) 选择带型可根据同步带传动的设计功率七和小带轮转速，由同步带选型图(JB/T7512.2中图1)来确定所需采用的带型。其中，查表选取带型为。(4) 计算传动比ii = nj n2(3-43)(5) 确定带轮直径带轮齿数l Z?小带轮齿数按Z, Zmin原则确定，由JB/T 7512.2中表3查看即可。 确定带轮直径带轮节圆直径山、d2和外径 如、d点由JB/T 7512.2中表4,按齿数和查得,带的节线长度Lp和确定实际中心距。计算带的初定节线长度舄L = 2c/+1.57 (J +J)+ (d-d)2/4a选择带的标准节线长度如,姊根据，从表3-5中选取，表3-

31、5节线长度L,长度代号节线齿数64564512967067013469569513971071()142表3-9带的基本宽度&带型3M5M8M14M20Mbso692040115(6)按Pa(6)按Pab，ui m(3-48)式中:bs从表3-10中选取，且bso=9选取b =20o所以带轮的标准带宽为20o并从JB/T7512.2表3中，查得带宽为: b, =21.3,久=25.0。（7）计算压轴力Q压轴力Q的示意图如图3-11所示压力轴示意图3-11适当的张紧力(3-52)(3-52)f = t/64第1章绪论11.1研究背景21.2码垛机器人机发展状况 31.4本设计的主要任务 4第2章

32、码垛机器人总体方案设计 42.1码垛机器人功能需求分析62.2码垛机器人原理设计62.3 运动分析 7自由度7速度分析 72.4总体结构设计 72.5小结7第3章码垛机器人关键结构设计分析与选型 83.1臂部9臂部结构9臂部臂长设计9大臂校核123.2滚珠丝杠副的选型计算 15水平滚珠丝杠副的选型计算 15垂直滚珠丝杠副的选型计算173.3电机选型计算163.4线性滑块选型计算 213.5同步带传动选型计算23求得：f=2. 71根据GB/T7512.3表12,规定的安装力G=9. 8N,调整中心距，使其扰度f与计算值。腰部同步带设计(1) 原始设计资料 原动机和工作机的类型 每天运转时间：

33、需传递的名义功率： 小带轮转速 大带轮转速 初定中心距(2) 确定设计功率PdPd = bn式中：ka工作情况系数P 需传递的名义功率由JB/T 7512.2中表1查的L得：(3) 选择带型可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速，由同步带选型图(JB/T7512.2中图1) 来确定所需采用的带型其中，查表选取带型为5M。3. 6本章小节本章主要对码垛机器人的关键结构进行了设计选型与分析，包括对臂部臂氏的设计和大臂 的强度校核、水平和垂直滚珠丝杠的选型计算、水平驱动电机的选型计算、水平线性滑块的选 型计算、水平和腰部的同步带传动设计计算等。2：空工作站中导入机器第4章 基于robotstud

34、io软件中搬运码垛机器人仿真4. 1:搬运码垛机器人工作站的搭建1：新建工作站3：利用建模创建一个正方体4：导入一个传送链5：倒入模型库中选择合适位置放置25页4. 2程序编辑WaitTime 1;MovcJ Offs(p 1,0,0,200), v 1000, fine,toolO;MoveLpl. vl000, fine, toolO;WaitTime 1;WaitTime 1;Set zk;WaitTime 1;MoveL Offs(p 1,0,0,200), v 1000, fine, toolO;MovcJ 0ffs(p24,0,0,200), vlOOO, fine, toolO;

35、MoveL p24, v 1000, fine, toolO;WaitTime 1;Reset zk;WaitTime 1;MovcJ 0ffs(p24,0,0,300), vlOOO, fine, toolO;regl := reg I + 1;IF reg I 14 THENMoveAbsJ homeXNoEOffs, v 1000. fine, toolO;Slop;ENDIFENDPROCPROC main()WHILE dicpdw = 0 DO WaitTime 0.5;ENDWHILEnaz;kpl;ENDPROCPROC naz()PROC kpl()TEST reglCASE

36、 1:p24 := Offs(p3,0,280,0);CASE 2:p24 := Offs(p3,0,560,0);CASE 3: p24 := Offs(p3,-500,0,0);CASE 4: p24 :=Offs(p3,-500,280,0);CASE 5: p24 := Offs(p3,0,0,150);CASE 6:p24 := 0ffs(p3,0,280,150);CASE 7:p24:= 0ffs(p3,0,56(),150);CASE 8:p24 := 0ffs(p3,-500,0,150);CASE 9:p24 := 0ffs(p3,-500,280,150);CASE 10

37、p24 := 0ffs(p3,0,0,300);CASE 11:p24 := Offs(p3,0,280,300);CASE 12:p24 := 0ffs(p3,0,560,300);CASE 13:p24 := Offs(p3,-500.0.300);CASE 14:p24 := 0ffs(p3,-500,280,300);CASE 15:p24 := 0ffs(p3,250,350,300);ENDTESTENDPROC4.3：仿真运行和调试第5章总结与展望4. 1全文总结（1）本文主要研究设计了用于码垛的四自由度圆柱坐标式码垛机器人。以生产实际需 求为基础，建立码垛机器人的系统模型。通

38、过，确定了码垛机器人的总体方案，的研究实 现了机械手自动、半自动、手动搬运工件的功能，实现了人机交互管理，满足了降低劳动 强度和提高生产效率的要求。在提高整个生产线的自动化水平以及柔性制造方面起到了不 可替代的作用，通过研究国内外码垛机器人发展状况主要结构形式，和对码垛机器人的功 能需求分析和原理性设计后，确定本码垛机器人的总体设计方案。本码垛机器人的结构类 型是具有四自由度的圆柱坐标式机器人。（2）在总体方案确定的基础上，基于生产需求，本文对机械手进行了结构设计。提出 了码垛机器人的结构方案，并进行了腰部，臂部和腕部等的结构设计。本文主要采用SolidWorks 软件对机械手进行了模块化参数

39、化设计，使机器人的设计难度大大降低了，提高了设计的 效率，并对关键零部件进行了合理的选型设计。（3）最后对码垛机器人进行了强度/刚度校核和运动学分析，保证机器人能够正常的工作， 完成设计要求的动作。4.2展望虽然本论文对机械手的结构和性能进行了研究，并取得了一些成果。但是从码垛机人 的结构到传动方式都有很大的发展和改进空间，为了更好地适应生产实际要求，笔者认为 还应在以下儿个方面进一步研究：1）机器人各部位的灵活性、稳定性和可靠性要进步提高，在允许的情况下，减小冲击、降 低噪音，提高运动速度，确保能够适用于搬运。2）本文在设计过程中，忽略了一些与实际工作环境有关的防尘结构，需要进一步满足设 计

40、要求。3）从优化设计来看，还需进一步研究结构设计中存在的冗余问题，做到设计最优化。4）在机器人的外形设计上还需下功夫，设计出既美观又实用的机器人结构。总之，码垛机器人机构设计与分析中存在问题，需要我在以后的工作实践中，更加深入的学习, 不断地完善存在的不足。参考文献1 王承义.机械手及其应用M.北京:机械工业出版社，1981-06.2 李允文.工业机械手设计M.北京：机械工业出版社，1996-04.3 齐朝晖.多体系统动力学M.北京:科学出版社，2008-07.4 谢存福，张铁.机器人技术及其应用国.北京：机械工业出版社,2005.5 雷春丽，芮执元.码垛机械手运动学分析J.现代制造工程,2009-03余晓明.四自由度码垛机器人设计及其控制系统性能研究D.成都：西南交通大学,2008.6 任洪广，刘聪，张检发.六自由度机械臂的运动规划J.数学的时间与认识,2008-14胡洪国，高建华.码垛技术综述J.组合机床与自动化加工技术,2000 (6 7、97 濮良贵，纪名刚.机械设计(