自动立体仓储系统码垛机器人设计开题报告(5)
在机器人系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于码垛机器人系统控制性能要求较高，因此码垛机器人的机械传动装置不仅是用来解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题，还要提高系统的伺服控制性能。为提高码垛机器人机械系统的伺服控制性能，要求机械传动部件的转动惯量小、摩擦小、阻尼比合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、重量轻、高速、低噪声和高可靠性等要求。所以合理地设计驱动方式和机械传动是保证整个码垛机器人伺服控制性能的基本要求。
4.2 码垛机器人的基本构成
本次设计为自动立体仓储系统码垛机器人单元设计，所以设计此码垛机器人时应考虑其实际的工作特性。鉴于此，自动立体化仓库码垛机器人的基本构成可由执行机构、驱动系统、控制系统、传感器等组成。
码垛机器人的执行机构和驱动系统按照控制系统的要求进行驱动和码垛，按照一定的执行方式将货物放上货架或者从货架上取出。在此过程中，为了保证码垛的精准性，在码垛机器人的组成上还需添加位置检测装置，如合适的位置检测用传感器。码垛过程中如若出现故障，控制系统可发挥自身的自动化特点给予检测和更改方案，从而减少人为作业。
下图是根据设计要求初步定下的设计简图，包括立体仓库及码垛机器人单元。立体仓库的框架结构和固定结构分别采用铝型材ef3030、ef3060和DCB2430-6、NT06M6。
自动化立体仓库系统
4.3 码垛机器人的机械结构及控制系统
1、码垛机器人单元的机械结构
码垛机器人的机械结构包括基座、腰部电机、腰部减速机构、水平滑台、垂直滑台、腕部电机、腕部减速机、机械叉。机械结构简图如下。鉴于立体仓库的货架特性，在机械抓手那一块改成机械叉，用于托取货物放置在货架上，或从货架上取出放在指定位置。
2、码垛机器人单元的控制系统，采取点位式。
4.4 电机、变频器、电动缸的选择
1、伺服电机、变频器的选择
（1）确定机构部
码垛机器人单元基座的运动机构选择滚珠丝杠机构，虽然成本较齿形带高，但考虑到整体的合理结构及为满足运行的精度要求，基座的运行部分选取滚珠丝杠结构。电机外部采取防护式。
工件部分的质量： = 5 kg
滚珠丝杠的长度： = 2200m（改成齿形带传动型式）
滚珠丝杠的直径： =0.02m
滚珠丝杠的螺距： =0.02m
滚珠丝杠的效率=0.9
移动距离=2100mm=2.1m
联轴器的惯量： =10× kg•m²
螺母形式选内循环双切边法兰单螺母。
（2）运转模式：
加速时间 0.2s
匀速时间 4s
减速时间0.2s
循环时间 5.4s
移动距离=2100mm=2.1m
（3）滚珠丝杠的质量 =ρ×π× ）²× π= × ²2.2
=1.738 kg
（4）负载部分的惯量 =
= + × ²+
=0.00001+ 1.738×0.02² + 5×0.02²/
=1.476× kg•m²
（5）预选电机 若选200W，则 =0.14× kg•m²
（6）惯量比 =1.476× /0.14× =10.469倍 < 30倍
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