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1、毕业设计报告（论文）报告（论文）题目： 物料包装线模型 码垛推动机构的设计 作者所在系部： 机械工程系 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 毕业论文摘 要码垛机是根据其结构特点和具体的工作环境要求对其进行设计的，它可代替人们繁重劳动，从而提高了生产的效率。本论文主要是根据码垛机器人的末端执行器工作的任务进行分析，设计出一款码垛机器人，并且给出该机器人的三维模型，并计算出该机器人的自由度和传动比，根据码垛机器人的相关数据选用合适的电机、齿轮和轴。并对相应承担扭矩的齿轮和轴进行了校核。现在的码垛机器人可
2、用于代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。大部分的码垛机器人都运用了堆叠法，堆叠法是一种强大的机器学习技术，通过基于交叉验证的元模型智能地结合其他方法的预测结果。关键词：码垛机 轴的扭矩校核 AbstractThe palletizing machine is designed according to its structural characteristics and specific working environment requirements, which can replace peoples heavy labor, thus improving the efficien
3、cy of production. In this paper, we mainly analyze the task of the end effector of the palletizing robot, design a palletizing robot, and give the three-dimensional model of the robot to calculate the freedom and transmission ratio of the robot. According to the stacking robot Use the appropriate mo
4、tor, gear and shaft for the relevant data. And the corresponding commitment to the torque of the gear and shaft were checked. Stacking robots can replace peoples heavy labor to achieve the mechanization and automation of production, but also the use of the stack method, stacking method is a powerful
5、 machine learning technology, based on cross-validation of the meta-model intelligently combined with other methods of prediction results.Keywords: palletizing machine shaft torque checkingII毕业论文目 录摘要IAbstract.II第1章 绪论11.1码垛机的研究背景11.2 码垛机器人在国内外研究现状11.3 码垛机器人的主要发展趋势31.4 本课题研究的主要内容4第2章 码垛机器人的概要设计52.1总
6、体设计参数52.2 设计原理52.3 传动设计52.3.1 底座传动52.3.2腰关节的传动62.3.3上臂的传动62.3.4 夹持装置的传动62.4总体结构设计7第3章 传动装置的设计83.1液压缸的选择83.2确定所使用的电动机103.3 关键轴的计算113.3.1 计算关键轴的转速、转矩和输入功率113.3.2 确定关键轴的具体尺寸123.4 齿轮参数的确定153.4.1 压力角的选择163.4.2 模数和齿数的选择163.4.3 齿宽系数的计算163.4.4 确定齿轮传动的精度163.4.5 齿轮的校核17第4章 总 结20致 谢21参考文献22第1章 绪论1.1码垛机的研究背景码垛作
7、业因其工作方式单调、体力消耗较大、作业批量化等特点，为码垛机机器人的引用提供了充足的理由和绝佳的应用场合。1码垛机是以机械、电子、仿生学和计算机等多种先进学科技术为一体的现代化的高新技术产品，其中机电技术的日益成熟为工业机器人技术和相关产业的发展提供了的动力。码垛机采用PLC控制技术、变频器技术、检测元件和触摸式人机界面等优良控制技术与控制元件，实现全自动包装码垛机对包装控制单元的控制要求2。它现在也作为衡量一个国家工业自动化水平的重要标志之一。现在各行各业都广泛采用了码垛机，它不仅可以提高产品的生产质量与数量，而且对于解决劳动力不足、提高劳动生产效率、节约原材料消耗、降低生产成本和工人劳动强
8、度、能极大的改善工人的工作环境等等3。码垛机与计算机、网络技术一样，码垛机的应用不但改变着人类的生产，还改变着人类的生活方式。因此推动了许多传统及新兴科技公司对码垛机进行研制开发。至今，码垛机已经取得了巨大成就，并研发出许多高性能的码垛机。由于在各个领域中，人们的工作环境有时会产生对人体有害的物质，甚至有可能会危害到人们的生命安全，在这样的情况下码垛机诞生了。根据堆垛的形式（重叠式堆垛、纵横交错式堆垛和压缝式堆垛等等）进行开发，不仅对提高码垛机的物料搬运装卸的效率，而且还能有效节的节省存储的空间4。它对于保证产品完好，有着十分重要的意义。1.2 码垛机器人在国内外研究现状工业机器人技术在国外起
9、步较早，最早在搬运行业中引入工业机器人的是日本和瑞典，他们是在1970年左右引入的。首次将人类从繁重而枯燥的搬运工作中解放出来。它是一个非常有发展前景的行业，就目前而言，世界各发达国家的机器人公司主要针对各种载荷、运行空间和运行环境进行研制5。在工业发达的国家，已相继研制出半自动、全自动的码垛机，后来也在结构和机型方面进行了不断作改进和完善。国产码垛机至今已经研制了几十年的时间，到目前为止，我国生产的码垛机在性能、机型、品种规格和产品质量的方面，已经有很大的进步，并在许多方面已逐渐接近到国外同类型的码垛机，现在，基本上可以满足大中型企业对产品包装码垛机的需求。码垛机器人是一个有前景的行业，国外
10、有许多有名的生产码垛机器人的公司如：发那科（FANUC）、波士顿动力公司、Fuji、KUKA 等，码垛机器人是对其多方面进行研究，如对机器人机构设计的研究、运动学分析、控制系统的研究以及机器人智能化方面的研究等。针对机器人本体结构的研究，是更好的实现各自的功能，如有 Fuji 的平行四边形连杆机构、Motoman 的多节机器人等。20世纪80年代，德国库卡机器人公司在中国发展出KR180PA和KR50PA两个型号的码垛机器人，其高刚度、高定位精度、基于Windows界面设计的控制系统和低廉的使用和维护陈本代表了当时机器人技术的先进水平6。经过几十多年的发展，码垛机器人的应用在制造业中的各个领域
11、内，尤其是在搬运的领域中，码垛机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工中的焊接、热处理、装配、化工及仓库堆垛等作业中，还有再物流行业和电子电气行业等等，人工作业已经渐渐的被机器人代替7。近年来，大量“机器人员工”已经被引入到许多会对人体有害的领域。20世纪60年代末以来，机器人开始逐步进入工业领域。从目前看，码垛机器人的应用领域正向电子信息产业、橡胶和塑料行业和物流等领域延伸，中国、印度等国家作为机器人的新兴市场也出现显著增长，其中出现在一线生产岗位的机器人操作更准确，而且还降低了生成本和工人的劳动强度。而且，我国的聚丙烯产量占世界产量的10%以上，而长期以来国内聚
12、丙烯产品的包装却一直处于人工套袋的半自动包装状态，针对PP树脂的特点，专门设计了全自动包装码垛生产线工艺流程8。我国对工业码垛机器人示教在现技术进行了研究与改进，提出了一种新的示教再现方法；按照文中所述方法，任一货物在码放放过程中，其码垛轨迹经过的四个空间点只有一点需要经过示教获得，其余三点均可通过文中提出的算法程序根据货物参数获得；所建立的示教再现方法原理简单了、过程灵活精确、结果简洁高效，能够大大提高工业码垛机器人示教再现的效率9。为了使码垛机器人完成对不同类型和规格包装件的码垛作业要求，提出了一种新型的码垛机器人多功能末端执行器的设计方案10。该方案采用气动驱动，通过夹持机构、抓取机构和
13、吸附机构，实现各类包装件和托盘以及垫纸等的夹持、抓取、吸持等动作11。码垛机器人还可以将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘上，进行自动堆码，可堆码多层，然后退出，便于叉车运至仓库储存。码垛机采用PLC+触摸屏控制，实现智能化操作管理12。专家预计，未来码垛机器人年均增速有可能会越来越快点，可能达到百分之三十左右，用于搬运的移动机器人每年都会有一定的增幅，机器人将成为未来市场至关重要的领域，为此世界各国都在抢占先机，希望可以赢在起跑线上。在1990年末，我国就已经建立起7个科研基地和9个机器人产业化基地。它为我国建设机器人产业化带来了希望，也为我国机器人产业的发展奠定了基础。目前，我国已基本
14、掌握了机器人操作机的设计制造技术、运动学仿真和某些典型工业机器人机构分析软件方面取得了进步。现在我国已经能生产具有国际先进水平的装配机器人、水下机器人、服务机器人、军用机器人、搬运码垛机器人等一系列产品，有些机器人已经可以实现了小批量生产13。我国的沃迪机器人智能装备事业部源于智能食品装备发展趋势的推动，专注于国产工业搬运机器人的研发及产业化。事业部设有专门的机器人和工程技术应用研究院，包括机器人技术工程中心、实验分析检测中心、工程试制部等等，承担着国家和市级多项机器人新实验室，规划占地面积为2000平方米，具备恒温和模拟各种各种使用环境的条件，拥有完善的测试平台和检测设备，将用于对新型机器人的研发和验证14。其搬运机器人设计年产大约为2000台，目前已拥有了自主知识产权的，并且是国内最具规模的码垛机器人工业化生产企业，主要竞争对手为日本、德国及瑞典的国际行业巨头。目前国内一些科研、设计和生产单位，已拥有一批专门从事科研、设计和制造码垛机的技术队伍，他们通过近20年的左右的摸索、研制和生产实践已积累了较丰富的经验，现在已具备设计和研制出符合国情和先进水平的码垛机所必需的条件
