码垛搬运机器人的设计与仿真分析

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1、分类号：TP242.210710-2015125085硕士学位论文码垛搬运机器人的设计与仿真分析罗杰导师姓名职称吴坚讲师申请学位类别硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年4月8日论文答辩日期2018年5月22日学位授予单位长安大学DsignandSimulationAnalysisofPalletizingRobotAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuoJieSupervisor：Lectuer.WuJianChang’anUniversity,Xi’an,China摘要机器人具有高

2、柔性、高效率与高精准性，使得机器人在不同的生产领域都得到了广泛的应用。尤其在自动化物流生产线上，码垛搬运机器人的出现大大节省了人力、物力，加快了生产速度，成为企业普遍引进的对象。同时码垛搬运机器人也成为国内外近年来的研究热点，但国内应用领域与国外相比仍有一定差距。为了加快国内机器人的配备，本文主要针对中小企业末端生产线物料搬运设计的一款码垛搬运机器人，实现物料的自动化码放、搬运。主要研究内容和结果概括如下：（1）本文首先充分调研国内外码垛搬运机器人的发展状况。以搬运板材为例，根据工作空间和工作任务，分析机器人的不同结构形式，确定为四自由度关节型码垛搬运机

3、器人，并设计了机器人主要关节结构参数。最后运用三维软件SolidWorks详细设计机器人整体机械结构，根据负载和工艺流程完成了驱动系统电机和减速器的选型。（2）采用D-H法建立码垛搬运机器人连杆坐标系，依据其推导出机器人运动学的正解和逆解。然后调用Matlab中的RoboticsToolbox工具箱编程，实现了码垛搬运机器人的可视化仿真，直观的反映了机器人各关节变量与末端位姿间的关系，验证了运动学模型的有效性。最后利用动态静力学方法建立了机器人动力学模型。（3）运用ANSYS软件对机器人的机械臂进行了有限元分析，得到了应力、应变云图，根据静力学分析结果对

4、机械臂结构进行了结构优化设计。之后按照工作流程规划机器人关节空间的运动轨迹，利用ADAMS动力学仿真软件，对机器人进行了运动仿真分析，得到了各个关节角的速度、加速度的运动曲线以及末端执行器的位移曲线图，验证理论设计方案的正确性和可行性，为机器人的设计奠定基础。关键词：码垛搬运机器人，机械设计，有限元分析，动力学仿真iAbstractRobothashighflexibility,highefficiencyandhighaccuracy,makingrobotswidelyappliedindifferentproductionfields.Especi

5、allyinautomationlogisticsproductionline.Theappearanceofpalletizingrobotgreatlysavesmanpowerandmaterialresources,speedsuptheproductionspeed,hasbecometheobjectofgeneralintroductionofenterprises.Atthesametime,palletizingrobothasalsobecomearesearchhotspotathomeandabroadinrecentyears,

6、butthereisstillacertaingapbetweendomesticapplicationsandforeigncountries.Inordertospeeduptheequipmentofdomesticrobot,thispapermainlyaimsatapalletizingrobotdesignedformaterialhandlingoftheterminalproductionlineofthesmallandmediumenterprises,realizestheautomationandtransportofmater

7、ial.Themaincontentsandresultsaresummarizedasfollows:(1)Inthispaper,wefirstfullyinvestigatethedevelopmentofpalletizingrobotathomeandabroad.Takingthemovingplateasanexample,accordingtoworkingspaceandtask,analyzingthedifferentstructuralformsofrobots,thefourdegreeoffreedomjointtypepal

8、letizingrobotisdetermined,andthemainjoin