自动立体仓储系统码垛机器人设计开题报告(3)
1.码垛机器人腰部设计
码跺机器人腰部结构
机器人腰部旋转运动克服的负载转动惯量很大，所以在负载和驱动电机之间需要有大传动比的减速装置。考虑到机器人体积结构、传动精度和经济性，减速装置采用摆线针轮减速器。摆线针轮减速具有传动比大，单级传动比可达119，结构简单、体积小、重量轻；效率高，达0.9-0.95，运转平稳，过载能力大，工作可靠，使用寿命长等优点，能满足机器人传动高精度。机器人的腰部结构如图3-6所示。法兰接盘与旋转输出轴固接，旋转输出轴在摆线针轮减速机带动下及轴承的支承下转动，带动法兰接盘连接的构件旋转。
2.码垛机器人臂部设计
码跺机器人垂直升降、水平移动臂结构
机器人的臂部是移动关节，有很高的定位精度要求，采用伺服电机丝杆机构，由滚珠丝杠把旋转运动变换为直线移动，使工作台在滚动导轨上移动。机器人的垂直臂部结构、水平伸缩臂部结构如图3-7所示。使用滚珠丝杠和滚动导轨的目的使工作台运动具有更好的动态响应特性，定位精度。其可以引用现阶段的两轴机器人的标准模块成熟产品。水平臂机构可以在垂直臂丝杆动力和导轨组件支承下作上下即Z向运动。水平臂作水平方向运动。过渡法兰盘与腰部法兰接盘用螺栓固联。
3.码垛机器人腕部设计
码跺机器人腕部结构
机器人的腕部是旋转轴，主要功能是为抓手改变姿态提供动力，功能是克服负载的转动惯性，有位置精度要求。要求腕部体积较小，并在保证受力良好状态下质量最小，可采用电机经行星轮减速器带动负载的传动方案，并提供连接抓手的物理接口，其结构如图3-8所示。抓手接口与旋转轴通过螺纹和螺栓固联，旋转轴由行星轮减速机减速带动及轴承的支承下转动，带动抓手接口及其连接件旋转。抓手接口方便更换各种机械抓手。
4.机械抓手设计
很多需码跺的产品是软包装产品，在作业过程中容易撕裂、破损和变形，搬运时易产生抓取部位的变化，这种工件不宜采用真空吸盘，需专门设计末端执行器。在码垛机器人系统中，末端执行器相对于人的手指功能，本文设计的末端执行器为指式末端执行器，其原理如同3-9所示。其工作原理为：当定位传送带上传感器检测到需码跺产品时，反馈信号到运动控制器，运动控制器发出指令使控制气缸阀门的电磁阀关闭，气缸迅速动作，末端执行器手指张开；手指张开后，末端执行器位置下降，使手指伸进传送带两辊子空隙，完全定位后，气缸复位，手指合闭，抓取产品；为保证一定的抓取力，手指之间可以加一弹簧相连；另一方面，末端执行器放置产品的过程与抓取产品过程类似。
本案例码跺机器人机械抓手结构
码垛机器人应用案例实现方法总结
以上引用的应用案例是由四个自由度独立控制的袋式抓取码垛机器人单元。码垛机器人主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。位置检测装置中放置的各种传感器解决了码垛机器人在抓取货物时定位和定向的问题。执行机构、驱动系统和控制系统保证了码垛机器人工作的顺利进行，按预定要求将其搬运到指定的位置。其中控制系统主要目的是进行机器人四个运动轴的位置控制和系统运行中的故障处理。它有一套较为完善的闭环控制系统，以及时对码垛工作中出现的各种突发状况自行调节和制定合适的工作方案。
3、课题难点
难点一：所码货物的承重力学分析。对于一个码垛机器人，它所码的货物的规格决定了码垛机器人的结构组成。设计码垛机器人的机械结构时除了要考虑一些基本配件，还要考虑这些机构的力学性能以及对整机使用效果和寿命的影响。针对这一问题，需对所码货物的规格有所了解，然后针对货物在机械托盘上的受力对整机和滑座的影响。在反复校验和反复修改机构后，最终确立合适的整机结构。并且，在校核的过程中，仍然要本着节约占地面积和仓库空间且不影响码垛机器人本身的使用性能的理念完成这一改动。此外，在码垛机器人关键部位的选材方面也应合理选择，既能满足力学要求、有较长的使用寿命，又能节约所在仓库的空间资源。
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