分类号密级毕业设计(论文)码垛机器人设计所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班级11机自x班姓名学号指导老师2015年3月31日1摘要机器人码垛机非常适合用于柔性包装流水线，大大缩短了包装周期时间。
具有极高的精度，再加上卓越的传送带跟踪性能，不论是固定位置操作，还是运动中操作，其拾放精度均为一流。
体积小、速度快，配有全套辅助设备（从集成式空气与信号系统至抓料器）。
可配套使用包装软件，机械方面集成简单，编程更是十分方便。
从效率上说，码垛机器人不仅能承担高负重，而且速度和质量远远高于人工。
关键词：机器人，码垛IIAbstractThe robot palletizer is very suitable for the flexible packaging production line, greatly shorten the cycle time of packaging. With high precision, and excellent tracking performance of conveyor belt, whether fixed position operation, or movement in the operation, the pick and place precision are first-class. Small size, fast speed, equipped with a full set of auxiliary equipment (from the integrated air and signal system to catch feeder). Supporting the use of packaging machinery integration software, simple programming, it is very convenient. From the efficiency, palletizing robot can not only bear the high load, and the speed and quality is much higher than that of artificial.Key Words:palletizer3目录第一章前言1.1机械手概述 (1)1.2机械手的组成和分类 (2)1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第二章机械手的设计方案2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第三章手部结构设计3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3动力设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第四章手腕结构设计4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．195.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．205.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 第六章机械手的PLC控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2546.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.1可编程序控制器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.2可编程序控制器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 第七章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275摘要在设计手臂时考虑到工作要求并不高，承重也不大，所以在设计中优先考虑用同步电机驱动，其中底盘第一轴电机选择动力较大的马达，第二轴选择力度适中的马达第三轴选择了力度比前2个较小的马达，底盘考虑用压铸模做，因为底盘一定要重才行，否则很可能会整个机器侧翻，手臂选用钣金做，一个是考虑钣金加工简单，成本低，可塑性强，在轴的位置选择用轴承来固定旋转，固定轴承的部件用车床加工。
至于手指用CNC铣出来。
在设计时第一轴底盘旋转中才用3个齿轮传动减速，原打算2个可是空间不允许，所以才用4:1:1的降速，第一个和第二个配合达到4:1减速作用，第二个第三个配合起到一个一比一转速目的是为了加大空间。
然后第三个齿轮上开几个螺丝孔，用来固定转盘。
第二轴的旋转轴固定在底盘转盘上，选择了一对小轴承做轴心，传动上使用了第一齿轮直接固定在电机上来带到第二个固定在手臂上的齿轮,达到3:1的降速。
第三轴手肘部分采用跟第二轴同样原理，只是在齿轮设计上采用的是3:2的减速配合。
限位方案一：才有行程开关限位，即到了极限位置后触动开关使马达断电。
限位方案二：才有传感器控制，本设计中比较适合的是光耦传感器，即红外发射信号，物体运动到极限位置时，发射器给接受器一个信号，传感器接收信号后传给控制器，使马达停止转动。
限位方案三：采用的是硬性限位及挡板碰撞限位，机械手臂的运动范围手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自动停止。
考虑到简单方便本设计中直接用该方案。
第一章前言1.1 机械手概述：机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。
也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。
工业机械手机器人的一个重要分支。
6种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。
特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点.1.2 机械手的组成和分类1.2.1.机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
机械手组成方框图:1-1(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
1、手部:即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。
常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。
而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。