四自由度碼垛機(jī)器人設(shè)計、承載能力分析與優(yōu)化研究.pdf

1、目前隨著國內(nèi)的勞動人口的下降和老齡化人口上升,過去的廉價勞動力將不復(fù)以往,很多企業(yè)面臨著人力成本上漲的危機(jī)。在物流自動化行業(yè)中,機(jī)器人碼垛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工碼垛已成為一種趨勢,現(xiàn)階段我國工業(yè)機(jī)器人在研究和應(yīng)用方面離發(fā)達(dá)國家還有一定的差距,因此,對機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計以及開發(fā)高性能的物理樣機(jī)對于降低機(jī)器人的成本和提高國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)自動化的水平具有重大的意義。
　　本文在國家“863”課題的資助下,設(shè)計了一款四自由度的碼垛機(jī)器人并對其開

2、展了以下相關(guān)技術(shù)研究:
　　(1)對碼垛機(jī)器人的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包括腰座、底座、臂部、腕部等進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計,并闡述了各個部件的運(yùn)動特點;借助于solidworks三維實體造型軟件,建立碼垛機(jī)器人整機(jī)的三維數(shù)模。
　　(2)結(jié)合ANSYS Workbench有限元分析軟件,以機(jī)器人在實際工作過程中在最大工況載荷下具有代表性的四個工作極限位置為分析對象,對整個碼垛機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)強(qiáng)度和剛度分析計算。
　　(3)選取碼

3、垛機(jī)器人處于工作極限位置時,對其臂部并聯(lián)機(jī)構(gòu)做整體的模態(tài)分析,獲得了前六階的固有頻率和振型,為后續(xù)的分析提供依據(jù)。
　　(4)在對碼垛機(jī)器人靜力學(xué)分析及模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,選擇了臂部并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于相對危險的位置,利用ANSYS Design Xplorer快速優(yōu)化工具,對碼垛機(jī)器人關(guān)鍵部件小臂、前大臂、后大臂進(jìn)行了輕量化優(yōu)化設(shè)計,在保證這三個關(guān)鍵部件的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計要求的前提下,減輕其質(zhì)量,有利于提高碼垛機(jī)器人的整機(jī)結(jié)構(gòu)性能,同時