工业码垛机器人机构设计与运动学分析.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加工技术No．52011年5月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMay．2011文章编号：100l一2265(2011)05—0031—03工业码垛机器人机构设计与运动学分析姚猛h，韩宝玲h，罗庆生，孙祥溪，王斌(1．北京理工大学a．机械与车辆工程学院；b．机电学院，北京100081；2．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100081)摘要：研究与探讨了新型工业码垛机器人机构设计和运动学分析问题，对于机器人的核心机构设计问题进行了详细的数学推导，并通

2、过实验数据对分析结论进行了验证，还根据数学推导结果计算出了机器人的工作空间，且通过Matlab对机器人的三维工作空间进行了仿真分析，仿真分析结果与机器人实际运行结果完全吻合。所做工作对开展新型工业码垛机器人理论研究与工程探索具有重要意义。关键词：新型工业码垛机器人；机构设计；运动学分析；仿真分析；工作空间分析中图分类号：TH123文献标识码：BMechannicalDesignandKinematicAnalysisofaNewKindofPalletizingRobotYAOMeng，HANBao—ling，LUOQing．sheng’，S

3、UNXiang—xi，WANGBin(1a．SchoolofMechanicalandVehicularEngineering；Ib．SchoolofMeehatronics，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China；2．MaterialsScienceandEngineeringSchool，BeiHangUniversity，Beijing100081，China)Abstract：Problemsaboutmechanicaldesignandkinemeticanalysisar

4、eresearched．Theresearchproposesadetailedalgorithmaboutmechanicaldesignandteststhealgorithmthroughdatawhichiscollectedviaex-periments．ThispaperalsocalculatestheworkingspaceofrobotthroughthosedataandsimulatestheworkingspaceviasoftMatlab．Theresultsofthesimulationarethesameasth

5、epraticalworkingresults．Theconclusionofthispaperissignificanttothethoreticalresearchandengineerexploitationofindustricalrobot．Keywords：newkindofpalletizingrobot；mechanicaldesign；kinematicanalysis；analysisofsimulation；a。nalysisofworkingspace上给出了码垛机器人机构学完整的推导公式，并在0引言此基础上用实验验证

6、了其理论推导的正确性。机器人码垛技术在物流自动化领域应用越来越1工业码垛机器人机构设计广泛，由于目前中国还是一个劳动密集型国家，很多工作需要由人工来做，因此码垛机器人的研究具有图1为本课题组所开发的码垛机器人，其有四很大的应用价值，其最直接的影响就是降低劳动成个自由度分别由四个电机控制。图2所示为该机器本，提高生产效率。¨。人的结构示意图。由图2可知，抓手旋转驱动轴为1目前有很多研究机构致力于码垛机器人的机构号轴，垂直运动驱动轴为2号轴，水平运动驱动轴为学及运动学，虽然都取得了一些成就但同时也存在3号轴，主体转动驱动轴为4号轴，机器人上部结构

7、一些不足之处。有些科研单位在其发表的论文中虽通过竖直轴系、谐波齿轮减速器、圆锥滚子轴承、深然给出了码垛机器人的机构学与运动学的理论推沟球轴承以及其他支撑件与底座相连，在4号轴驱导剖但不完善，因此本文在目前已取得的研究成果动电机及同步带的驱动下实现水平面内的转动，同收稿日期：2010—10—25：修回日期：2010—11—25作者简介：姚猛(1987一)男，河北人，北京理工大学机械与车辆工程学院硕士研究生，研究方向为机器人机构学，机器人运动学，机器人控制等，(E—mail)yaomengo22@126．COIll。·32·组合机床与自动化加工技

8、术第5期时起到支撑机器人完成码垛作业的作用；机器人大、小臂是由滚珠丝杠带动连杆机构实现其运动的，小臂与大臂铰接，大臂由两个平行的杆件组成，两杆一端分别与小臂铰接，同