码跺机器人机构设计说明书--四坐标圆柱形机器人[带图纸].doc

码跺机器人机构设计-1-项目:码跺机器人机械设计码跺机器人机构设计-2-目录摘要.-3-Abstract.-4-1绪论.-5-1.1研究背景.-5-1.1.1传统码垛模式.-5-1.1.2现代机器人码垛技术.-7-1.2现代机器人码垛机的发展状况.-8-1.3研究目的和意义.-9-1.3本文主要研究工作.-9-2.码垛机器人介绍.-10-2.1常用码垛系统介绍.-10-2.2码跺机器人构成介绍.-18-3码垛机器人整体设计.-19-3.1码垛机器人原理及方案确定.-19-3.2圆柱坐标型机器人工作原理.-20-3.3码垛机器人运动控制系统方案设计.-22-3.4码垛机器人结构设计及原理.-24-3.4.1码垛机器人整体结构.-25-3.4.2码垛机器人腰部设计.-26-3.4.3码垛机器人臂部设计.-27-3.4.4码垛机器人腕部设计.-28-3.4.4码垛机器人机械抓手设计.-29-4.码跺机器人主要部件选型设计.-31-4.1直流伺服电机的选型.-31-4.2齿轮减速器的设计计算.-33-4.3滚珠丝杠的选型.-34-4.4导轨的选型.-35-小结.-37-参考文献.-38-码跺机器人机构设计-3-摘要码垛机器人作为现代码垛系统中最重要的设备，它的操作范围、码垛速度、稳定性等工作能力决定了整个码垛系统设计的成败。本文根据码垛系统的应用确定码垛机器人的工作空间范围、码垛能力等性能参数。本论文中主要研究有四大部分内容：一、分析了常用码跺机器人的结构，综合优化后确定本码垛系统中机器人的机械设计结构；二、四坐标圆柱形机器人的机械结构设计及关键零部件的选型与设计：三、通过对直流伺服电机控制特性分析，应用PWM调速技术对直流伺服电动机调速，本文设计了转速电流双闭环电机调速系统及其参数；四、建立机器人三维模型，可在Simulink环境下对机器人机电系统控制性能进行仿真。本文重点详述了研制的4自由度垂直关节型机器人的机构原理和结构设计，并对其运动学、运动解耦性及机构放大原理进行了分析。关键词：四坐标圆柱形机器人；码垛系统；机器人设计；机械手码跺机器人机构设计-4-AbstractPalletizingrobotasmodernpalletizingsystemisthemostimportantequipment,itsoperationscope,palletizingspeed,thestabilityoftheentireworkabilitydecidethesuccessorfailureofpalletizingsystemdesign.Accordingtotheapplicationofpalletizingsystemtodeterminethescopeoftheworkingspaceofpalletizingrobot,palletizingabilityperformanceparameters.Thisthesismainlystudieshavefourmostcontent:a,analyzestherobotstructureusedyardsstomped,comprehensiveoptimizationindeterminedafterthispalletizingsystemofmechanicaldesignstructure；robotTwo,fourcylindricalrobotcoordinatethemechanicalstructuredesignandkeycomponentsselectionanddesign:three,throughthedcservomotorcontrolcharacteristicanalysis,applicationtechnologyofPWMspeeddcservomotorspeedcontrol,thispaperdesignedaspeedthecurrentdoubleclosedloopspeedsystemanditsparameters；motorFour,buildrobotsinSimulink3dmodel,undertheenvironmentofelectromechanicalsystemofrobotcontrolperformancesimulation.Thispapermainlydescribedthefourdegreesoffreedomisdevelopedtherobotverticaljointsprincipleandstructuredesign,organizationanditskinematics,sportsdecouplingsexandinstitutionsamplificationprincipleisanalysed.Keywords:fourcoordinatescylindricalrobot；Palletizingsystem；Robotdesign；manipulator码跺机器人机构设计-5-1绪论1.1研究背景1.1.1传统码垛模式所谓码垛就是按照集成单元化的思想，将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动。码垛有人工码垛和自动码垛之分。80年代前，码垛工作都是由人工堆垛，人工码垛主要应用在物料轻便、物料轻便、尺寸和形状变化大、吞吐量小的场合。当码垛吞吐量在10件min以上，人们采用一些自动码垛方案来提高码垛效率。自动码垛不仅可以加快物流速度，保护工人的健康和安全而且可以获得整齐一致的物垛，减少物料的损伤，提高叉车的搬运效率，增强处理的柔性。传统的自动码垛方式主要是为了在吞吐量恒定的情况下，从人机工程学的角度考虑，为了减轻工人在长时间地进行人工码垛作业时的弯腰疲劳和重复劳动疲劳，增加一些符合人机工程学方面的设施，例如托盘操纵机、剪式升降台、工业操作机械手等。托盘操纵机的外形见图1-1，该操