自动立体仓储系统码垛机器人设计开题报告(2)
2.2. 设计方法：
码垛机器人属于点位式，只考虑末端执行器运动目标点，不必关心其运动轨迹。码垛机器人系统由多个运动组成，各运动是在运动控制器的协调下运动，这是一个典型的机电一体化系统。本系统的设计主要由机械、气动、控制、传感器四大部份组成。其中机械部分主要是机器人的机械传动设计、机械结构设计，传送装置的设计；气动部分主要是整形装置、机器人的末端执行器的动作设计，由电磁控制阀和气缸组成；控制部分主要是由运动控制器、电机驱动器、人机界面、计算机等组成；传感器主要分部在三个部位：一是安装在定位传送带上，检测需码跺产品是否到位，可采用光电传感器：二是在各运动轴的极限位置，用以控制机器人的最大运动范围：三是采用闭环或半闭环的运动系统，则需要安装位置检测传感器(如测速发电机、光电编码器)来检测运动轴的位置并把位置信息反馈给运动控制器。其中关健控制系统可由控制伺服电机，步进电机、变频器、气动／液压伺服缸或者是这几种执行机构的任意组合而成，并具备PLC功能，每个控制器上都带有一定数量的可进行编要进行扩展，能完成逻辑控制功能。总体系统组成如下图所示。
运动控制系统硬件组成
此袋式抓取码垛机器人在当今的工业生产领域应用相当普遍。在一代又一代的更新与改进后，五轴吹冰轴等先进的码垛机器人也相继出现。随着科技工业自动化的发展，很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.尤其是食品工厂，后道包装机械作业使用一些成套设备不仅效率提高几十倍，生产成本也降低了。这不仅是工业生产领域的推陈出新，也是解放生产力的一大巨变。袋式抓取码垛机器人用于电子、食品、饮料、烟酒等行业的纸箱包装产品和热收缩膜产品码垛、堆垛作业，不仅大大地节约了人力，也大幅度地降低了生产成本提高了生产效率。它结构简单、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保养文修简单、所需库存零部件少。此外占地面积少既有利于客户厂房中生产线的布置，又可留出较大的库房面积以供他用。而当客户产品的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变化时只需在触摸屏上稍做修改即可，不会影响客户的正常的生产。而机械式的码垛机更改相当的麻烦甚至上是无法实现的。码垛机能耗低从而大大降低了客户的运行成本。
2.3. 主要构件的典型结构：
码跺机器人机械结构总成图
上图是码跺机器人的整体机械结构图，腰部功能是让上部整体机构作旋转运动。四个自由度独立控制，臂部和腕部绕腰部做旋转运动，上下移动臂和伸缩臂的运动都能改变末端执行器的位置。腕部运动方式类同腰部，带动机械抓手快速旋转。上图的机械抓手是以袋式抓手为例的，该机可以根据产品的不同更换对应的机械抓手。执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，根据需要还可增设行走机构。腕部是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位即姿势。手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。卸垛机器人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。立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降或俯仰运动均与立柱有密切的联系。卸垛机器人的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。当卸垛机器人本体需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现卸垛机器人的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。机座是砖窑卸垛机器人本体的基础部分，机器人执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
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