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。