毕业设计论文-基于CAN总线控制伺服的码垛机器人系统2.pdf

第卷第期机电工程..
年月& .
码垛机器人机构设计与控制系统研究
李成伟,朱秀丽,负超。
.北京航空航天大学机械人研究所,北京;.北京航空航天大学理学院,北京
摘要:针对物流自动化行业中对箱包高速码垛的需求,并依据搬运机器人的性能要求,设计了一
种四自由度的码垛机器人。重点分析了码垛机器人的运动学研究,推导了运动学正反解公式及最
大工作空间的判断且规划了运动路径,进行了图形仿真,验证了运动轨迹的正确性,利用分布式二
级控制结构实现系统的监控和作业管理,协调各关节的运动,准确地跟踪轨迹规划并自主开发码
垛机器人控制软件。通过盒控制方式,实验结果表明,所设计的机器人已可满足在物流自动化的
目标要求。
关键词:机器人机构;运动学分析;控制系统;图形仿真
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———

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渐在扩大,因此开发高性能、低成本、人性化的码垛机器
引言
人将有广阔的市场前景。
随着世纪工业及经济的蓬勃发展以及对产品本研究主要介绍码垛机器人机构设计与控制系统
精度的要求不断提高,机器人加工逐渐成为一种被普的设计。
遍应用的加工方法,而码垛是物流自动化技术领域一
机器人结构
门新兴技术,码垛按照一定模式,一件件堆成码垛,以
便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等码垛机器人的具体结构如图所示,该机器人的
物流活动,随着工业化大生产规模的扩大,促使码垛自手臂固定在腰部上,在该部分内小臂通过前大臂、后大
动化,以加快物流的速度,保护工人的安全和健康,同时臂的搬运和码垛作业,且机械系统主要由个关节部分
也能获得整齐一致的物垛,减少物料的破损和浪费。随组成,能实现种运动:腰部旋转、大臂上下运动、小臂前
着生产规模的扩大和自动化水平的提高,码垛机器人柔后运动和手腕回转运动,并全部由交流伺服电机驱动,因
性、处理能力及可靠性正在不断地升级,应用场合也逐此这种结构的机器人完全可以满足生产线上的需求。
收稿日期:——
作者简介:李成伟一,男,台湾高雄人,主要从事机械设计及理论及机电控制软件方面的研究.·
通信联系人:负超,男,教授,博士生导师.—:.
机电工程第卷
. 腕部及机器人手爪的结构设计
腕部关节及手爪机械结构图如图所示。腕部电
机控制手爪连接盘带动机器人手爪旋转。本研究以对
箱状物机械手控制为例进行分析,该机构主要完成码
垛操作中夹紧箱状物体的动作,机器人手爪底部安装
气源入口及气源处理和压力继电器,工作时侧夹板开
合由通电磁阀控制汽缸活塞杆缩回,带动两侧板互相
图总体机械结构图靠近,从而完成夹紧动作,手爪板完全打开时,可以使
张开的手爪之间的宽度大于包装箱的宽度;而另一个
. 水平及垂直关节的结构设计通电磁阀控制气缸实现手爪开合,以保证机械手的手
水平、垂直关节机械结构图如图所示,由于机架爪准确、可靠地落于生产线运输辊之间或拖盘上。
零件会阻挡到其他零件的说明,在图中没显示出来。腕部托架腕部电机
水平及垂直关节部分都各有一个电机,每个电机