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1、课题目的及意义随着经济的飞速发展以及工业科技的不断创新与进步，为了提高工业生产效率降低商品的生产成本，自动化立体仓库应用日益广泛。码垛机器人属于典型的机电一体化高科技产品，它对于企业提高生产效率、增进经济效益、保证产品质量、改善劳动条件、优化作业布局的贡献巨大，其应用的数量和质量标志着企业生产自动化的先进水平。所谓码垛就是按照集成单元化的思想，将输送线或传送带上源传输的单一物件，按照一定的堆放模式，一件件地堆码成垛，并实现单元化物垛的搬运、存储、装卸、运输等物流活动。最新型的码垛机器人可同时负责4条进料输送带、2个货盘料垛、1个滑托板料垛和4条堆垛出料线的相关物件码垛工作，其码垛的速度和质量是人工码垛方式望尘莫及的。我国在20世纪90年代开始码跺机器人的研发工作，目前正处于技术探索期。21237
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由于一款优秀的码跺机器人不仅能独立地在复杂工作环境中长期、稳定地执行高强度码垛作业，也能作为一个子系统轻松并入生产设备控制系统完成生产线所有自动控制。在恶劣的作环境中以及危险工作场合的作业是一种有害于健康，并危及生命或不安全因素很大而不适宜于人去干的作业。此外，在自动化生产领域，码垛机器人可用来上下料、码垛、卸货以及抓取零件重新定向等作业。一个简单抓方作业机器人只需较少的自由度，一个给零件定向作业的机器人要求具有更多的自由度，增加其灵巧性。工业机器人具有减少劳动力费用、提高生产率、改进产品质量、增加制造过程的柔性、减少材料浪费、控制和加快库存的周转、降低成本、消除了危险和恶劣的工作岗位。论文网
2、课题调研
根据本课程设计要求以及为了对课题本身的探索和了解，遂广泛阅读相关资料查阅码垛机器人单元应用案例的知识以加强自身对于本课题的深入认识，为后期的设计与问题的解决打下坚实的基础。通过查阅大量资料翻阅相关书籍，选取下列一种袋式抓取码垛机器人作为应用案例进行调研、分析、学习和研究。根据调研的情况和题目的设计要求对其进行文献综述，具体如下：
2.1. 功能原理：
四自由度圆柱坐标型机器人传动结构原理如下图所示，四个自由度独立控制，臂部和腕部绕腰部做旋转运动，上下移动臂和伸缩臂的运动都能改变末端执行器的位置。腰部的旋转由电机经减速器驱动，减速比的设计需要根据负载转动和电机转子转动惯量的比来确定，由于负载转动惯量相对于电机转子转动惯量来说是巨大的，所以腰部电机与负载之间将需要一个很大的减速比。臂部的上下、伸缩运动由电机经减速器和丝杠实现，减速器的设计是为了使负载转动惯量和电机转子惯量的匹配，另一方面，使用同步齿形带减速可以隔离电机振动，丝杠的作用是把电机的旋转运动转换为臂的移动。腕部的旋转运动方案与腰部类似，主要考虑因素是负载转动惯量。本案例的垂直和水平臂直接引用MISUMI厂家两轴机器人标准模块。
1、 基座 2、腰部电机 3、腰部摆线针轮减速机 4、立柱 5、水平臂电机
6、水平臂 7、垂直臂电机8、垂直丝杆 9、水平丝杆 10、腕部电机
11、腕部减速机 12、机械抓手
圆柱坐标型机器人传动系统结构原理图
驱动系统是驱动卸垛机器人执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。控制系统是支配着工业机器人按规定的要求运动的系统。目前工业机器人的控制系统一般由程序控制系统和电气定位或机械挡块定位系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机器人的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。