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1、毕 业 设 计包装搬运机器人的设计学生姓名： 专业班级：包装工程2009级2班指导教师： 学 院：工程技术学院2013年7月东北林业大学毕 业 设 计 任 务 书包装搬运机器人的设计学生姓名： 专业班级：包装工程2009级2班指导教师： 学 院：工程技术学院2012年11月15日题目名称：包装搬运机器人的设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）设计内容：对包装搬运机器人的现状进行调研分析，归纳并总结出现有包装搬运机器人存在的问题。针对一种包装件进行包装搬运机器人的设计。使用Pro/E、AutoCAD、Photoshop CS5等设计软件，绘制所设计的包装搬运机器人的结
2、构和模型。计划进度：2012年11月15日2012年12月15日，查阅文献，准备开题。2012年12月16日2013年3月31日，毕业实习，为毕业论文搜集资料。2013年4月1日2013年4月25日，进行市场调查，了解当今机器人需求，掌握包装搬运机器人的用途特点和发展前景。2013年4月26日2013年5月10日，进行包装搬运机器人机构设计和包装搬运机器人本体方案设计。2013年5月11日2013年5月20日，设计最终设计方案，用AutoCAD设计平面结构图并用Pro/E设计其三维结构，最后用Photoshop CS5 修图美化。2013年5月21日2013年6月10日，完成毕业设计，最终定稿
3、。2013年6月11日2013年6月20日，进行答辩。其中： 参考文献篇数：说明书字数：图纸张数：20篇以上10000字以上图纸19张专业负责人意见签名：年 月 日 包装搬运机器人的设计摘要我国对食品和医药的需求量快速增长带动相关包装产业的发展。包装产业的迅速发展需要开发更加先进的包装技术。相关包装企业为提高包装设备的自动化程度和速度，进而开发出贯穿整个生产线的新型智能包装设备。包装搬运机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被包装企业所认同并采用。目前，包装搬运机器人主要承担着重复性并且劳动强度极大的搬运工作。本设计通过了解包装搬运机器人在包装产业上的应用现状，提出了具体的设计要求，并根据包
4、装搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及手部夹持器、臂部、机身的机械结构设计，通过运用AutoCAD对包装搬运机器人进行结构设计，运用Pro/E对包装搬运机器人进行三维实体造型，最后使用Photoshop CS5进行修图美化。关键词：包装；搬运机器人；设计 Design of Packaging Transfer RobotAbstractNowadays the rapid growth of demand for food and medicine in our country will promote the development of the packaging in
5、dustry. The rapid development of the packaging industry needs to develop more advanced packaging technology. In order to improve the automation degree and speed of packaging equipment, related packaging enterprises develop new intelligent packaging equipment throughout the production line. Packaging
6、 transfer robot, an important member of the automated production line, is recognized and adopted by packaging enterprises gradually. At present, packaging transfer robot is mainly responsible for transfering repetitive and labor-intensive work. Through understanding the application status of packagi
7、ng transfer robot, this design puts forward the specific design requirements. According to design principles of various parts, it also carries on the design of the overall system and the mechanical structure of hand holder, arm, body, designing the Structure by AutoCAD, designing three-dimensional s
8、olid modeling by Pro / E, and retouching by Photoshop CS5. Keywords: packaging；transfer robot；design目录摘要Abstract1 前言11.1 包装产业发展概况11.2 机器人概况21.2.1 概述21.2.2 机器人的历史、现状和应用31.2.3 机器人发展趋势41.3 本文主要研究内容51.4 本章小结52 包装搬运机器人的总体方案62.1 总体设计的思路62.1.1 系统分析阶段62.1.2 技术设计阶段62.2 自由度和坐标系的选择72.2.1 直角坐标包装搬运机器人结构72.2.2 圆柱
9、坐标包装搬运机器人结构72.2.3 球坐标包装搬运机器人结构72.2.4 关节型包装搬运机器人结构72.3 包装搬运机器人的动作过程82.4 包装搬运机器人的组成82.4.1 执行机构82.4.2 驱动机构102.4.3 控制系统分类102.4.4 传动系统112.5 包装搬运机器人的技术参数112.6 本章小结113 手部夹持器的结构设计123.1 手部夹持器123.2 手部设计基本要求123.3 选择手抓的类型及夹紧装置133.4 手爪的结构设计143.4.1 手爪的力学分析143.4.2 手部的三维结构图153.5 本章小结154 臂部的结构设计174.1 臂部设计的基本要求174.1.
10、1 臂部应承载能力大、刚度好、自重轻174.1.2 臂部惯性小、运动快174.1.3 手臂动作应该灵活184.1.4 位置精度要求高184.1.5 其他184.1.6 总结184.2 手臂的典型机构以及结构的选择184.2.1 手臂的典型运动机构184.2.2 手臂运动机构的选择184.3 手臂直线运动的驱动力的简单分析194.3.1 手臂摩擦力的计算和分析194.3.2 手臂惯性力的计算204.3.3 密封装置204.4 活塞杆204.4.1 活塞杆强度204.4.2 活塞杆刚度214.5 臂部伸缩液压缸的三维结构图214.6 本章小结215 机身的结构设计及运动的简单分析225.1 机身的
11、整体设计225.2 机身回转机构235.2.1 回转液压缸的三维结构图235.3 机身升降机构245.3.1 手臂偏重力矩的分析245.3.2 升降液压缸的三维结构图255.4 包装搬运机器人运动的简单分析255.4.1 运动学分析255.4.2 包装搬运机器人的动作范围265.5 本章小结27结论28参考文献30附录31致谢325 机身的结构设计及运动的简单分析1 前言1.1 包装产业发展概况数字显示，中国包装产业这几年发展迅速，中国包装产业总产量已从20世纪70年代初的63亿元发展到2006年的7000亿元人民币，仅次于美国和日本。2011年我国包装产业总产量约1.4万亿元，成为第三世界包
12、装大国，仅次于美国1。包装产业相关度高、吸纳就业能力强、关系面广、技术紧凑。这几年间，一批包装产业的集团企业、产业团体迅速发展。经过国际组织和国家批准，世界包装组织亚洲包装中心成立。中国第一次利用国际组织的资源在浙江杭州建设的集金融、信息、文化、制造、商贸、科技、教育、物流、建设和服务为一体的全球包装产业中心，为全球包装界开展双边、多边和区域经济贸易合作交流提供世界级平台，也是集合各方力量和睿智的重要品牌。但是，包装产业中，国有企业、大型公司、较少，民营企业散而多，产业整个规模较小，同时，在众多国外品牌的侵入后，中国产业受到威胁，比如德国肖特集团用其精湛的技术经济实力挺进中国区市场。十二五期间
13、，通过企业收购、联合、兼并等多种方式，以致我国的包装产业进行整合，组成几个联合公司、大型企业，从而促进产业向前健康发展和技术革新。伴随着中国经济迅速地崛起，人口老龄化引起和人民生活质量提高的医疗开销增多，新药品研发强度增大，城镇居民医保的扩大和医疗保障体系改革的速度加快，包装将会持续保持快速增长的趋势。同时，包装品种和中国包材水平都低于国际标准。根据调查，发达国家中，包装占产品价值的40%，中国却不到11%。中国包装产业的快速崛起时期便是接下来的几年。包装产业“十二五”发展规划纲要(征求意见稿)显示，产业的重要组成部分之一是包装，它是接触药品的基本要素，对用药安全和药品质量影响很大。因而在产业
14、十二五的计划中，包装药品是具有同等的地位的，而不是配套产业，在国家工业规划中应给予明确。包装材料的研究应该和药品的研究同步，对包装产业的政策扶持力度要大，体现包装材料的包装规章、技术领域、发展要求、重点研发的产品领域等1。包装产业是一个独立的生产体统，第一次被指出成为国家发展计划中，“十二五”计划中的提升改革包装业中提出：“包装产业要加快发展新型包装新材料、高端包装制品及包装装备。”在中国包装业协会的统计中，每年全世界包装销售额为70008000亿美元，它占GDP的1.7%2.5%。一般情况下，发达国家中的包装产业在其国内属于第8位的样子，而发展中国家的产品和产业的年增长率达11%以上，甚至更
15、多。到了2015年，世界包装市场规模将从2008年的4291亿美元增至6300亿美元，发展速度将远超全球的经济增长速度1。包装产业的总产值从2004年2600亿元增长到2011年约13000亿元，年复合增长率为22%，足以说明中国产业发展迅速。全球包装产业看中了亚洲，尤其是中国的包装市场，逐渐向亚洲转移。在以后四到六年中，国包装总产值将迅速崛起，它的年增长率将达到23%，有望超越美国的包装总产值，至于第二世界包装大国的地位是毋庸置疑的1。1.2 机器人概况1.2.1 概述在日常工作中包装搬运机器人就是一个机器人，机器人的崛起是因为它的独特功能渐渐被我们所认识：（1）它按照一些程序步骤，生产工艺的规章、位置和时间来完成包装件的搬运；（2）它能部分的为工人工作；（3）它能进行必要的机具进行
