随着技术的不断发展,人已成为现代物流中不可或缺的一部分。机器人的动力学分析,对提高机器人动力学性能,改善其工作效率至关重要码垛机器。针对铝锭连铸生产线上的4自由度码垛机器人,首先对柔性关节模型进行描述并通过图论法分析其结构,给出了确定其准确的结构模型的方法。其次从Hamilton原理出发推导动力学方程,通过龙格-库塔法对动力学方程求解。结果表明,在大负载、高速的工作状态下其小臂关节的变形对码垛机器人的末端精度将产生重大的影响,载荷的冲击是造成关节变形的主要因素。

现有的卷烟产品码垛机器人夹紧装置存在设计不合理、控制效果差等不足,无法满足卷烟制造业的可持续发展要求。在原有装置基础上对夹紧装置进行再设计,构建夹紧装置动力学模型,分析夹紧装置运行规律,完成了控制器设计与部件选型。结合夹紧装置的特性编写控制程序,并进行了夹紧装置控制对比实验。实验结果显示,与现有控制器相比,设计的控制器控制夹紧装置夹紧力偏差与位移偏差较小,码垛精度更高。

对单平行四边形和双平行四边形两种构型码垛机器人作了运动学与静力学对比分析。首先建立单平行四边形码垛机器人的D-H连杆坐标系,并推导运动学正解和逆解表达式;接着分析了双平行四边形码垛机器人主平行四边形机构对各轴物理轴角的约束关系;然后在典型位姿下分别分析这两种构型码垛机器人各轴的静平衡力矩;最后通过实例计算和仿真验证,验证了所有分析的正确性。结果表明这两种码垛机器人的运动学算法是一致的,只是轴角的表达形式不同;在典型位姿下,双平行四边形码垛机器人第2轴的静平衡力矩显著小于单平行四边形码垛机器人,但第3轴的静平衡力矩相差不大。

针对烟草物流行业中纸箱包装品种多、物流量大以及物流空间封闭和狭窄等特点,结合机器视觉、机器人等先进技术,采用自动轨迹规划以及自适应的多阶S型曲线速度控制方法,研发了一种自适应的六轴双臂协作码垛机器人。测试结果表明该码垛机器人的适应性强,码垛平稳快速,大大提高了烟草物流行业的码垛效率。

为降低码垛机器人小臂质量,提高其动态性能,降低能耗。基于有限元静力学分析、模态分析,以质量最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一阶固有频率不降低、最大合位移和最大等效应力允许值为约束条件,利用实验设计和响应面法建立目标函数和约束函数的代理模型;通过优化求解,得到小臂的优化模型。通过对比分析,在保证固有频率、结构刚度和强度在允许范围内的情况下,小臂的质量减轻了41.89%。文中提出的优化设计方法具有明显效果。

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用“5-3-5”轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。

为了降低机器人的制造成本,设计了一种4自由度经济型码垛机器人,具有结构简单、机身紧凑的特点,满足轻量化和低成本设计要求。采用几何法建立了码垛机器人的正、逆运动学模型,并且基于工业现场码垛要求建立了码垛机器人与码垛托盘之间的数学模型。同时考虑码垛物体对机器人的常用垛型进行了详细分析,并设计了垛型计算方法和机器人的码垛轨迹。最后进行了码垛机器人实验,仿真及实验结果验证了码垛机器人机构设计及码垛算法的有效性,满足码垛机器人的设计及实际应用要求。

为了提升包装物品生产效率，降低企业生产成本，在充分分析包装码垛机器人的基本结构和工作流程的基础上，设计了一种基于PLC和触摸屏的包装码垛机控制系统。通过威纶触摸屏实现码垛机器人的控制和实时监控，以横河FA—M3PLC为码垛机器人控制系统核心。并根据包装码垛作业的需要和工作流程，完成了机器人软件编程；实际运行结果表明，该码垛机器人控制系统可靠性高、稳定性强，同时具有很强的可扩展性，便于维护。该控制系统能够满足啤酒码垛作业的实际需要，对于提升产品包装生产效率，降低生产成本具有重要意义。

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于单维拉线测量系统对该机器人的运动学标定方法进行了研究.采用环路增量法构造了码垛机器人平行四连杆的误差模型,并建立了带关节变量比例系数的运动学误差模型,从而对关节传动误差进行补偿.通过对影响机器人末端位置精度的几何误差参数进行敏感性分析,将几何误差源简化为11项,可有效提高辨识效率.结合单维拉线测量系统的特点,建立了末端运动误差与几何误差源的映射关系,进而提出了一种基于距离测量的参数辨识模型.通过计算机仿真和标定试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明,标定后码垛机器人位置误差3？值由11.73,mm减小至1.79,mm,运动精度提升84.7%,.

码垛机器人的小臂是机器人的重要部件，其刚度和强度影响到系统的抓取载荷和控制精度。针对某仓储设备公司要求，利用有限元分析软件ABAQUS对其研发码垛机器人小臂进行有限元分析，在工作条件下求出最大应力与应变，确定了其结构的安全性与合理性，为下一步整体结构的设计与优化提供了理论支持。