一种高速重载码垛机器人设计开发

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供

2、查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要本文针对杭州娃哈哈集团数十条饮料生产线码垛工序的自动化实现问题，在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高速搬运机器人及其物流生产线关键技术与示范应用”的资助下设计开发了一种四自由度关节式高速重载码垛机器人，深入研究了其静力学分析、伺服电机参数预估、控制系统设计几个方面，全文取得了以下研究成果：1.针对码垛机器人静刚度问题，对其重要零部件与整机进行了静力学分析。

3、利用SolidworksSimulation有限元分析工具完成了模型中零件腰部、腕部的受力分析并根据分析结果优化结构；然后对整机在满载情况下的几个典型位姿进行分析，得到了整机在工作空间内的应力、应变、位移分布云图，并进一步优化了杆类零件壁厚。对零件的优化提高了码垛机器人的静刚度和动力学性能，对整机的分析得到了码垛机器人在工作空间内的静刚度分布特性。2.利用D-H法对码垛机器人进行运动学分析，建立了其位置正逆解矩阵，然后采用S型曲线运动规律，针对娃哈哈公司果奶生产线的现场布局和速度、加速度要求对码垛机器人进行了笛卡尔坐标空间轨迹规划，

4、最后通过SolidworksMotion分析平台对规划的轨迹进行了运动仿真，并根据仿真结果预估伺服电机参数，为伺服电机的选取提供了理论依据。3.根据码垛机器人的控制功能需求与软件功能需求分析，提出了基于SimotionD435的控制系统的硬件总体方案，完成了控制系统硬件平台搭建，并开发了码垛机器人控制软件，同时设计出相关的人机界面。4.根据娃哈哈公司果奶生产线的现场布局与码垛方式，针对两种不同箱型的产品进行了码垛调试，调试结果使码垛过程中的载荷、速度、精度等参数都满足生产要求。关键词：码垛机器人，伺服电机参数，静力分析，控制系统IA

5、BSTRACTWiththeaidoftheNationalScienceandTechnologyMajorProject,Designa4-DOFarticulatedhigh-speedheavy-loadpalletizingrobottoautomatizethepalletizingprocessofthebeverageproductionlineinHangzhouWahahaGroupCo.,Ltd.Thisthesisinvestigatesintosomeissuesonstaticanalysis,servo

6、motorparametersandcontrolsystem.Thefollowingworkshavebeenaccomplished.1.Usingfiniteelementanalysistool-SolidworksSimulation,tomakestaticanalysisforpartsofthemodelandoptimizetheirstructurebasedontheresultsofanalysis.Thenfurtheroptimizethewallthicknessofrodpartsandgetthe

7、stress,strain,displacementcontoursbyanalyzingforseveraltypicalpositionandorientationundermaximumloadcondition.Optimizationofthepartsimprovethestaticstiffnessanddynamicpropertyofpalletizingrobot,analysisoftheentiremachinegetthedistributionfeatureofthestaticstiffnessinth

8、eworkplace.2.BasedonthekinematicsanalysiswithD-Hmethodofpalletizingrobot,establishitsforwardandinversesolutionmatrix.