【正文】 31(6):3841.[23][J].設(shè)計與研究，2008,8:1921.[24][D]廣東:華南理工大學機械與汽車工程學院，2011.[25]劉極峰, 丁繼斌. 機器人技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2012.[26]李金泉, 楊向東, 付鐵. 碼垛機器人機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計. 北京：北京理工大學出版社，2011.[27]劉瑩, 吳宗澤. 機械設(shè)計教程. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.[28]成大先. 機械設(shè)計手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2010.附 錄1. 英文文獻原文消費品行業(yè)中的碼垛機器人摘要：FlexPalletizer IRB640是ABB公司開發(fā)的一種新的碼垛機器人，為了滿足消費品行業(yè)，特別是那些食品和飲料行業(yè)的特殊需要，并因此而命名。它有每小時碼垛1,200周期和160公斤的處理能力，確保快速回收投資資本?，F(xiàn)代軟件工具，不僅提高了工作效率，同時也降低了機器人的營運成本。例如PalletWizard，允許用戶創(chuàng)建自己的離線碼垛程序，不要求任何專業(yè)的編程知識。它工作在PC環(huán)境下，可以在新的工作周期正在創(chuàng)建的同時允許機器人繼續(xù)生產(chǎn)。該FlexPalletizer的第一識別特征便是它彎曲的上臂。機器人的其他特征包括相對較小的4個軸的和1個杠桿系統(tǒng)，還有保持軸與水平面平行的旋轉(zhuǎn)圓盤（板1）。堆垛作業(yè)的新型IRB640操作機器人系統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)有的特性,考慮到在消費品行業(yè)特殊情況，例如在汽車行業(yè)，工人的每小時率只有它們的一半。以下這些特點的結(jié)合滿足了整個范圍的重要需求：。更短的周期和一個由25％到30％ 的處理能力的增加，這也是超越早期的機器人的設(shè)計的主要的原因。同樣重要的是，該碼垛程序可以離線寫，因此該機器人可以保持在生產(chǎn)的同時創(chuàng)建新的工作周期。；省時的編程，對用戶只有適度的要求。 PalletWizard是一個由ABB公司開發(fā)的軟件工具，它為用戶提供了一個快速的圖形界面，沒有特別的專業(yè)編程知識或計算機技術(shù)要求，用戶可以輕松地創(chuàng)建碼垛方案。，安全性和可靠性。IRB640碼垛機器人具有高達99％的可用性。由于其節(jié)省空間的設(shè)計，它也可以安裝在天花板較低的房間。機器人的多功能性使企業(yè)能夠以低成本快速適應新的工作條件。在一個大的工作范圍的高生產(chǎn)率和精確的動作FlexPalletizer板1 IRB640 FlexPalletizer 每小時160千克和高達1200工作周期的處理能力，保持鉸接系統(tǒng)平行于水平面的旋轉(zhuǎn)圓盤，通過替換通常但復雜的彎曲回復功能和手腕軸使它成為在今日市場上表現(xiàn)最好的機器人之一。高精度對運動的序列是最重要的。機器人的路徑定義，例如，通過接觸不到的地方的角落區(qū)域的半徑，加上垂直和水平位移。所謂TrueMove的函數(shù)可不管選擇的速度確保機器人完全跟隨編程路徑。該機器人系統(tǒng)具有非常大的工作范圍。*176。旋轉(zhuǎn)的全部角度。即使在其最大彎曲回位置下臂，其有效工作區(qū)域可以保持在總角度（圖1）內(nèi)完全自由。大的工作范圍和高處理能力使安裝在最廣泛的物理配置的機器人。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，（與上臂水平說謊），從而使其能夠在低的房間操作?？捎眯愿撸僮靼踩捅O(jiān)控簡單該FlexPalletizer的高可用性是通過主要從FlexPalletizer圖1工作信封組件來實現(xiàn)。在IRB640的緊湊設(shè)計是在天花板較低的房間應用的特殊利益。該機器人具有如下高precisionthe久經(jīng)考驗的IRB6400機器人編程路徑。特別注意的是通過用一個雙通道的安全系統(tǒng)的兩個通道具有狀態(tài)信號裝備的機器人控制系統(tǒng)的發(fā)展，以操作人員的安全過程中支付，例如。安全是非常便利的緊急停止按鈕和三位使能開關(guān)進一步增強。該FlexPalletizer的控制系統(tǒng)具有多種通用功能監(jiān)測執(zhí)行生產(chǎn)的程序。這些屬于安全功能，集成故障排除功能，這使得自動重啟的故障更容易被糾正后，和設(shè)施的安裝連接到中央計算機，以便于監(jiān)控其運行情況。一個編程單元可以很容易地在網(wǎng)上查詢工作的當前狀態(tài)。隨著互動功能的幫助下，操作者可隨時了解關(guān)于產(chǎn)品，碼垛周期，和手動糾正措施應采取的騷亂事件。與常規(guī)articulatedarm機器人6軸相比，F(xiàn)lexPalletizer具有相對簡單的結(jié)構(gòu)。情況下被放置在托盤上，例如，平行于水平面。沒有必要對上臂的扭轉(zhuǎn)。手腕的bendback功能已經(jīng)被取代杠桿系統(tǒng)持有手腕驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)圓盤在水平位置在整個機器人的工作包絡(luò)線（圖1和圖2）。壓縮空氣和控制連接所安裝的第一至第四軸。此外，該機器人已被用于安裝真空系統(tǒng)的夾持器來制備。還提供了一個真空泵和真空配管的電氣連接。優(yōu)化碼垛和包裝該FlexPalletizer是設(shè)計來處理案件，板條箱，袋等，總之所有的食品和飲料工業(yè)中使用的項目。機器人也非常適合于在綜合碼垛/卸垛站，在那里可以從三個不同的托盤中自定義新的托盤，同時擔任雜志的托盤和三層床單的使用。圖2中的FlexPalletizer只需要四個軸（A1，A2，A3，A6）。這種簡化導致了顯著成本節(jié)約是對雙方都有利的投資和經(jīng)營。一個大的工作范圍，高達160公斤一個處理能力和每小時1,200個周期的表現(xiàn)是這個機器人系統(tǒng)的突出特點該系統(tǒng)的極高性能的能力使其能夠為多達四個不同的進料輸送機工作5碼垛站。感興趣的消費品行業(yè)的另一個特點是對產(chǎn)品的箱，盒和板條箱理性的包裝機器人的能力。高速機器人配備視覺系統(tǒng)識別的對象是此類應用的理想解決方案正在迅速歸還投資成本該FlexPalletizer目的是在工業(yè)部門需要安裝使用自動化，變得更具競爭力，但也必須保持投資量下降，以達到盈利目標。該系統(tǒng)由顯著降低了投資成本，同時提供廣泛的表現(xiàn)能力滿足這些邊界條件。這種能力包括適合多種應用，性能穩(wěn)定，極高的可用性和生產(chǎn)率，低要求就工廠空間和人力資源，再加上即使是最復雜的碼垛站高水平的標準化。更重要的是，經(jīng)驗表明，經(jīng)過三年的運作體系仍具有轉(zhuǎn)售價值等于原始投資額約65％。另一個重要因素是，傷害提起沉重的箱子和袋子等人時的風險，被放逐的機器人可輕松處理高達160公斤權(quán)重S4C 一個成熟的ABB機器人控制器機器人系統(tǒng)的“大腦”是新的，但經(jīng)過充分驗證的S4C控制系統(tǒng)[1]。這 控制器，它現(xiàn)在被安裝在所有的ABB機器人，配有新開發(fā)的編程單元，使機器人語言RAPID使用。控制器的優(yōu)點包括體積小，高可靠性的功能和高度靈活性硬件和通訊在該系統(tǒng)的核心是微處理器為基礎(chǔ)的控制電子產(chǎn)品，保證了機器人的高性能。數(shù)據(jù)交換與其他系統(tǒng)無論是在高速，串行接口或LAN鏈路（如以太網(wǎng)）。一個CAN總線用于與分布式I / O單元的通信。編程單元操作員可以經(jīng)由輕量級的，便攜式編程單元訪問所有的系統(tǒng)功能。只有幾個按鈕需要被壓到甚至復雜的功能進行編程。的半圖形用戶界面，通過菜單來指導操作。程序設(shè)計為了提高生產(chǎn)效率和簡化編程，ABB公司開發(fā)的專用軟件產(chǎn)品，如PalletWare和PalletWizard。用這些工具的幫助下，機器人程序可以創(chuàng)建一個常規(guī)的個人計算機上離線。機器人的操作不受此。人在做編程并不需要特別的知識，只需要熟悉使用電腦和Windows環(huán)境。運動控制也許一個機器人的最重要的性質(zhì)是優(yōu)化的運動控制，因為這直接影響循環(huán)時間和過程的準確性。PalletWare一個典型的機器人工作單元的碼垛可包括IRB640 FlexPalletizer，最多五個不同的托盤站，進料輸送機和空托盤或?qū)悠询B（圖3）。圖3典型的碼垛工作單元有三個進料輸送機和三個托盤站（最多五是可能的）。該機器人還供應棧空托盤和一級片。機器人首先采用一個空托盤從堆棧中，并在貨盤臺安置它，隨后拿起產(chǎn)品從進料輸送機和根據(jù)給定的圖案將它們倒在層中的托盤上。以穩(wěn)定堆疊產(chǎn)品，由紙，紙板或塑料層的片材可放置在各個層之間。使用不同的碼垛模式是用來穩(wěn)定棧的另一種方法。PalletWare是用來控制碼垛機器人這樣的新工藝軟件工作。它使用標準的快速編程語言，用于ABB全面發(fā)展機器人可以被看作是一個操作員接口。以下四個特征是在它的功能完全實現(xiàn)：（1） 柔軟性。堆垛站，必須快速，方便地隨時修改改變到操作序列，涉及產(chǎn)品，喂料輸送機，堆垛站或堆疊安排，成為必要。（2） 寬容。該系統(tǒng)必須能夠在過程中補償?shù)牟▌樱缰性谏唐返拇笮÷杂凶兓?。?） 性能。該軟件必須確保循環(huán)時間短而精確的路徑下。（4） 變性。它必須能夠快速開發(fā)和提供定制的碼垛細胞。該軟件的設(shè)計必須支持這一要求。 相比與大多數(shù)機器人程序，PalletWare不固定編程的崗位工作。相反，不同的站，即進料輸送機和托盤的局部位置被定義。該程序的在線計算實際位置所在的產(chǎn)品將被拿起又放下。為此需要的數(shù)據(jù)（例如，層的上托盤的數(shù)量，層配置或拾/放操作模式）可以手動輸入，盡管這種軟件背后的想法是，它應當連同嶄新的編程工具中使用，PalletWizard。PalletWizard 一種新的編程工具 PalletWizard是一個軟件工具，使用它用戶可以快速，方便地生成所有的所需要的數(shù)據(jù)來控制機器人的每個新的碼垛作業(yè)。用戶只需要 熟悉電腦的運作，節(jié)目沒有真正的知識是必要的，也沒有對機器人本身來進行任何的編程。所有的編程工作是常規(guī)的個人計算機上執(zhí)行離線。當節(jié)目完成它們轉(zhuǎn)移作為從軟盤RAPID模塊或通過LAN連接到機器人的控制系統(tǒng)。 提供了少量的預備條件都滿足，PalletWizard可以用來完全重新設(shè)定碼垛單元。重編程可以采取的賬戶新產(chǎn)品，托盤模式和圖層，托盤站和進給新組合輸送機以及所有類型的拾取/放置操作。前提條件包括不同的站和將要使用的工具校準的物理位置的測量。此外，一些userroutines的必須被編程用于與外圍設(shè)備的通信。層圖案 用戶可以自由地定義每個層的圖案的產(chǎn)品。在該模型屏幕首先顯示一個空托盤。垂直和水平參考線繪制在定義了產(chǎn)品的物理位置。然后用戶選擇的一對線，一個水平和另一垂直，并定位產(chǎn)品有關(guān)的活動。通過點擊屏幕上的底部欄按鈕，用戶可以調(diào)整沿x軸和y軸的精確位置，此外，它們可以被打開或旋轉(zhuǎn)到所希望的位置（圖4）。圖4中的對象可以精確地在x軸方向和y軸為基準線的幫助下被對準，也可以旋轉(zhuǎn)到所需的位置。通過選擇兩種產(chǎn)品的不同的參考線，用戶可以創(chuàng)建空間他們之間。這將確保有重疊每當托盤對象的尺寸在工作過程中改變的風險。為了使操作者的工作更容易，預定義模式，可以選擇它們自動適應各自的產(chǎn)品的尺寸。易于使用的程序代碼 當完整的托盤周期已經(jīng)進入和工作單元已被定義與它的所有組件，將生成該機器人系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊。這些模塊可以被轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)或從軟盤或通過鏈接。所生成的數(shù)據(jù)模塊為新的工作程序，可以直接采用上機器人。如果需要的話，操作員可以用編程單元的幫助下在亞特日期改變產(chǎn)品的尺寸，在這種情況下，系統(tǒng)自動執(zhí)行在存儲層模式的調(diào)整。一系列基于機器人碼垛的好處 碼垛機器人產(chǎn)業(yè)提供比其他技術(shù)更廣泛的好處。機器人，除了具備高可靠性，是比任何其他自動化機器更加靈活。托盤搬運機器人的自動化提高了生產(chǎn)能力和靈活性，同時也提高了成品托盤的質(zhì)量。產(chǎn)品損壞是最小的。操作人員也受益于較低的傷害風險，實施事故預防保障措施來改善工作條件。致　　謝終于完成了大學四年中的最后一項實踐環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計的完成也標志著我在北京科技大學機械工程學院學習生涯的結(jié)束，即將將踏出校園步入社會。雖然在大學的這短短四年很快就結(jié)束了，但我相信我在這里學到的不管是做人做事還是專業(yè)知識都會使我終身受益的，在這里要特別感謝母校這幾年為我們提供的良好的知識平臺以及學習環(huán)境，讓我們沐浴在知識的海洋里，還要感謝那些言傳身教的各位老師們，是他們這幾年對我們生活和學習的無微不至的關(guān)懷和幫助，為我們打開了知識殿堂的大門。我的畢業(yè)設(shè)計的完成離不開楊競導師的悉心指導，不管是在剛開始時的課題的選擇，到后來二維工程圖紙的修改，還是最后設(shè)計說明書的修改及定稿，楊老師都傾注了大量的心血。楊老師那深厚的理論素養(yǎng)，豐富的實踐知識讓我我獲益匪淺，除了跟本課題的相關(guān)的專業(yè)知識外，也從他那里學到了關(guān)于許多做人做事方面的知識；還有他的熱情和平易近人，一絲不茍和嚴謹求實工作作風，積極向上的生活態(tài)度都給我留下了深刻的印象，這些也深深地影響著我，在此，對楊老師表示深深的感謝，祝楊老師在今后的工作生活中，身體健康，一切順心，合家歡樂。最后，還要對那些我們朝夕相伴，一起生活學習了四年的大學同學們說一聲謝謝，謝謝你們的陪伴，還有，對那些在學習和生活上對我給予過關(guān)心和幫助的同學們也致以誠摯的謝意。 54