重载码垛机器人总体设计(2)

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4.4 伸缩杆 26

4.5 动平台装置 27

4.6 回转销结构 27

4.7 总体结构和平行保持装置 28

结论 30

致谢 31

参考文献 32

第 II 页本科毕业设计说明书

1 绪论

1.1 课题背景及意义

机器人是一类半自动化或者全自动化的机器，能够完成人类给它安排的任务，主要分为三大类: 第一种是工业机器人，主要用于生产过程中代替人来完成一些难度较大或者危险的任务；第二种是特种机器人，主要用于一些特殊环境，比如说地下环境的安全检测，宇宙空间的探索等;第三种是服务型机器人，主要用于家庭服务，比如说清洁机器人，护理机器人等

[1]。机器人的内涵应该广义的理解为一类自动化的机器，而不是简单的理解成像人一样的机器。随着科技和经济的发展，机器人被应用到越来越多的场合中，比如说码垛，弧焊，喷涂，点焊，搬运等，其中码垛机器人是本文要研究的主要内容。论文网

码垛是按照集成单元化的思想将货物按规则摆放在一起，方便货物的搬运，拆剁，物流等过程[2]。码垛分为机器人码垛和人工码垛，当工作量比较小的时候，采用人工码垛，当工作量比较大的时候，比如码垛的物体很重，或者工作的频率太高，此时采用人工码垛的话，工人容易产生疲劳，且面对大的码垛物体要使用很多人力资源，因此宜采用机器人码垛。码垛机器人按照机械结构来划分，又分为笛卡尔式（图 1-1），龙门起重架式（图 1-2）和旋转关节式（图 1-3），与其他两种结构形式相比，关节码垛机器人结构紧凑，适应性强，动作范围大，占地面积小并且运动空间很灵活[3]。图中下方的关节型机器人就有底座装置，回转装置，平行装置和动平台，其中在回转装置的一侧还有一根杆抵住回转支座，利用力矩来平衡一部分物体对支座产生的力矩，平行装置保持了物体一直保持竖直状态不会发生倾斜，而末端旋转结构保证了末端还有一个自由度用来改变物体的位姿[4]。码垛机器人按照结构来分主要分为串联机器人和并联机器人。它们各有优缺点，本文主要任务就是根据重载码垛机器人的要求来选择合适的结构并进行相关的总体设计。

目前的机器人结构广泛采用了串联结构，串联机器人具有结构简单，成本低，控制简单，运动空间大等优点，而起步较晚的并联机器人则具有刚度大，承载能力强，精度高，末端件惯性小等优点，在高速，大承载能力的场合，与串联机器人相比具有明显优势[5]。而目前市场上能见的码垛机器人多为串联结构的，其能搬运货物重量有限。其原因是机器人所有关节均为转动副，负载力比非常大，放大了所需驱动力矩[6]。因此在机器人总结构中避开长力臂关节，采用混联结构可以顺利实现大的承载能力。本次设计核心是重载码垛机器人的设计，由于关节式码垛机器人具有更多的优点且是现在码垛机器人的主流，故选择关节型机器人，同时为了达到重载的目的，我们首先考虑的是采用并联结构的机器人，另外为了使机器人的结构更为简单，同时控制成本，我们此次设计采取混联结构，回转支座和伸缩杆手臂串联，然后两个伸缩杆手臂之间的关系是并联，这样就综合了串并联的优缺点，既满足了重载的课题要求，又简化了结构，降低了成本。