论文总字数：23440字

摘 要

近年来，随着科学技术的突飞猛进，各种高科技产品不断改善着人们的生产和生活，尤其是工业自动化水平大幅提升。在成批量生产制造的企业工厂内，机器人搬运码垛已经成为了生产线上的重要环节，影响着整条生产线的生产效率。本文围绕着一个搬运卷形包装物搬运机器人的手腕和夹持器的设计分析展开。

先由线圈的生产线上的工作要求，初步制定了机器人的基本各项技术参数。并在参考多种相关类型的机器人产品基础上，设计了机器人手腕和夹持器的机械结构和整体方案，选用合适的电机，进行传动机构设计，最后校核关键零件。

针对搬运成卷电线的作业要求，对机器人手臂和夹持器的运动过程进行分析，大致制定了搬运运动规划。

关键词：搬运；机器人；运动规划

Design and Operation Motion Planning of Robot Clamper for Handling Volume Packaging

Abstract

In recent years, with the rapid development of science and technology, various high-tech products have continuously improved people's production and life, especially the level of industrial automation has been greatly improved. In the factories of batch manufacturing enterprises, robot palletizing has become an important part of the production line, affecting the production efficiency of the whole production line. This paper focuses on the design and analysis of the wrist and gripper of a rolling packaging handling robot.

Firstly, according to the working requirements of the coil production line, the basic technical parameters of the robot are preliminarily formulated. On the basis of referring to a variety of related types of robotic products, the mechanical structure and overall scheme of the wrist and gripper of the robot are designed, the appropriate motor is selected, the transmission mechanism is designed, and the key parts are checked at last.

Aiming at the operation requirement of carrying coiled wire, the movement process of robot arm and gripper is analyzed, and the movement plan of handling is roughly formulated.

Key word: Robot; Transport; Movement Planning

目录

第一章 绪论 1

1.1. 课题的来源、背景及意义 1

1.2. 搬运机器人的发展现状及趋势 1

1.2.1. 概述 1

1.2.2. 搬运机器人国外发展现状 1

1.2.3. 搬运机器人国内发展现状 2

1.2.4. 搬运机器人的发展趋势 3

1.3. 本文主要工作 3

第二章 搬运机器人手腕及夹持器结构设计 4

2.1. 引言 4

2.2. 手腕部分结构 5

2.2.1. 介绍 5

2.2.2. 手腕部分设计要求 5

2.2.3. 腕部驱动方式及减速器的选择 6

2.2.4. 手腕部分关节传动方案确定 7

2.2.5. 电机及减速器的设计计算 8

2.2.6. 同步带传动的设计 11

2.2.7. 轴的校核 13

2.3. 手部夹持器结构设计与计算 16

2.3.1. 手部夹持器介绍 16

2.3.2. 手部夹持器设计要求 17

2.3.3. 驱动方式选择 18

2.3.4. 夹持器力学分析 18

1.1 小结 19

第三章 搬运机器人的运动规划 20

3.1. 引言 20

3.2. 运动规划 20

3.2.1. 空间整体布局 20

3.2.2. 作业描述 21

3.2.3. 过程描述 22

3.2.4. 运动学反解 23

3.3. 小结 23

结论 24

1.研究设计机器人的手腕机构和夹持器结构 24

2.搬运机器人的运动规划 24

致谢 25

参考文献 26

绪论

课题的来源、背景及意义

在制造车间，不可避免地需要处理各种原材料、零部件和成品。如果是手工操作，往往费时费力，人力资源的承载范围非常有限，也会造成人力资源的极大浪费。因此，利用机械来完成物料搬运工作已被广泛应用了很长一段时间。近二十年，人力资源成本的不断提高，企业生产成本不断增加，但机器人价格却呈现相反的趋势，因此越来越多的企业不得不考虑，通过投资机器人设备来减缓劳动力成本的增加。

据资料显示，在国内的小产品生产线上，产品加工的时间仅仅占到了产品生产时间的5%，而75%的时间花费在了产品的搬运和运输过程中。繁杂的产品装卸、搬运工序占据了产品生产的大部分时间，为了提高物流线搬运效率，因此研发了码垛搬运机器人。近年来，国外电线电缆企业在电线电缆生产和搬运过程中越来越多地将搬运机器人进行高频应用，以削减生产成本，确保包装尺寸及质量，保证产品的高质量和快速交付。

随着工业机器人的不断创新和发展，码垛和搬运机器人逐渐装备到现代企业生产线的末端，以加快生产速度，同时，智能化、自动化成为了工业生产的趋势。机器人的市场需求伴随着工业生产制造智能化进程的加快会越来越大，所以研发卷形包装物搬运机器人在电缆电线生产行业中意义深远。

搬运机器人的发展现状及趋势

概述

码垛机器人将工件按一定码放规则码放在一定尺寸的木制或者塑胶材料的托盘等上，进行自动堆码，便于叉车运至仓库储存存储以及物垛的搬运、装卸、运输。码垛机器人是集自动控制与信息处理技术、机械电子工程技术、传感器技术、人工智能技术等多学科于一体的机电一体化产品。对码垛机器人的自动化控制能够提高企业的生产效率和经济效益，对保证产品质量、优化作业布局和改善劳动条件也具有突出贡献。

工业机器人按运动形式分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、极坐标机器人和多关节机器人。按其应用领域可分为装配、堆放、喷涂、焊接、机械加工等类别。工业机器人的典型应用包括焊接、车身装配、喷涂、物料输送自动化、加工等。该搬运机器人适用于生产线物料输送的自动搬运过程。根据机械结构的不同，装卸机器人可分为三种形式：笛卡尔式、旋转关节式和门式起重机。

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