【正文】 31(6):3841.[23][J].設(shè)計(jì)與研究，2008,8:1921.[24][D]廣東:華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，2011.[25]劉極峰, 丁繼斌. 機(jī)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(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.[27]劉瑩, 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[28]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.附 錄1. 英文文獻(xiàn)原文消費(fèi)品行業(yè)中的碼垛機(jī)器人摘要：FlexPalletizer IRB640是ABB公司開(kāi)發(fā)的一種新的碼垛機(jī)器人，為了滿足消費(fèi)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(shí)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(shí)也降低了機(jī)器人的營(yíng)運(yùn)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(zhuān)業(yè)的編程知識(shí)。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(shí)允許機(jī)器人繼續(xù)生產(chǎn)。該FlexPalletizer的第一識(shí)別特征便是它彎曲的上臂。機(jī)器人的其他特征包括相對(duì)較小的4個(gè)軸的和1個(gè)杠桿系統(tǒng)，還有保持軸與水平面平行的旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)（板1）。堆垛作業(yè)的新型IRB640操作機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)有的特性,考慮到在消費(fèi)品行業(yè)特殊情況，例如在汽車(chē)行業(yè)，工人的每小時(shí)率只有它們的一半。以下這些特點(diǎn)的結(jié)合滿足了整個(gè)范圍的重要需求：。更短的周期和一個(gè)由25％到30％ 的處理能力的增加，這也是超越早期的機(jī)器人的設(shè)計(jì)的主要的原因。同樣重要的是，該碼垛程序可以離線寫(xiě)，因此該機(jī)器人可以保持在生產(chǎn)的同時(shí)創(chuàng)建新的工作周期。；省時(shí)的編程，對(duì)用戶只有適度的要求。 PalletWizard是一個(gè)由ABB公司開(kāi)發(fā)的軟件工具，它為用戶提供了一個(gè)快速的圖形界面，沒(méi)有特別的專(zhuān)業(yè)編程知識(shí)或計(jì)算機(jī)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(jī)器人具有高達(dá)99％的可用性。由于其節(jié)省空間的設(shè)計(jì)，它也可以安裝在天花板較低的房間。機(jī)器人的多功能性使企業(yè)能夠以低成本快速適應(yīng)新的工作條件。在一個(gè)大的工作范圍的高生產(chǎn)率和精確的動(dòng)作FlexPalletizer板1 IRB640 FlexPalletizer 每小時(shí)160千克和高達(dá)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(pán)，通過(guò)替換通常但復(fù)雜的彎曲回復(fù)功能和手腕軸使它成為在今日市場(chǎng)上表現(xiàn)最好的機(jī)器人之一。高精度對(duì)運(yùn)動(dòng)的序列是最重要的。機(jī)器人的路徑定義，例如，通過(guò)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(jī)器人完全跟隨編程路徑。該機(jī)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(jī)器人。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，（與上臂水平說(shuō)謊），從而使其能夠在低的房間操作?？捎眯愿?，操作安全和監(jiān)控簡(jiǎn)單該FlexPalletizer的高可用性是通過(guò)主要從FlexPalletizer圖1工作信封組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在IRB640的緊湊設(shè)計(jì)是在天花板較低的房間應(yīng)用的特殊利益。該機(jī)器人具有如下高precisionthe久經(jīng)考驗(yàn)的IRB6400機(jī)器人編程路徑。特別注意的是通過(guò)用一個(gè)雙通道的安全系統(tǒng)的兩個(gè)通道具有狀態(tài)信號(hào)裝備的機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展，以操作人員的安全過(guò)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(kāi)關(guān)進(jìn)一步增強(qiáng)。該FlexPalletizer的控制系統(tǒng)具有多種通用功能監(jiān)測(cè)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(dòng)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(jì)算機(jī)，以便于監(jiān)控其運(yùn)行情況。一個(gè)編程單元可以很容易地在網(wǎng)上查詢工作的當(dāng)前狀態(tài)。隨著互動(dòng)功能的幫助下，操作者可隨時(shí)了解關(guān)于產(chǎn)品，碼垛周期，和手動(dòng)糾正措施應(yīng)采取的騷亂事件。與常規(guī)articulatedarm機(jī)器人6軸相比，F(xiàn)lexPalletizer具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。情況下被放置在托盤(pán)上，例如，平行于水平面。沒(méi)有必要對(duì)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(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)在水平位置在整個(gè)機(jī)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(jī)器人已被用于安裝真空系統(tǒng)的夾持器來(lái)制備。還提供了一個(gè)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(jì)來(lái)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(xiàng)目。機(jī)器人也非常適合于在綜合碼垛/卸垛站，在那里可以從三個(gè)不同的托盤(pán)中自定義新的托盤(pán)，同時(shí)擔(dān)任雜志的托盤(pán)和三層床單的使用。圖2中的FlexPalletizer只需要四個(gè)軸（A1，A2，A3，A6）。這種簡(jiǎn)化導(dǎo)致了顯著成本節(jié)約是對(duì)雙方都有利的投資和經(jīng)營(yíng)。一個(gè)大的工作范圍，高達(dá)160公斤一個(gè)處理能力和每小時(shí)1,200個(gè)周期的表現(xiàn)是這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的突出特點(diǎn)該系統(tǒng)的極高性能的能力使其能夠?yàn)槎噙_(dá)四個(gè)不同的進(jìn)料輸送機(jī)工作5碼垛站。感興趣的消費(fèi)品行業(yè)的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)產(chǎn)品的箱，盒和板條箱理性的包裝機(jī)器人的能力。高速機(jī)器人配備視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別的對(duì)象是此類(lèi)應(yīng)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(mén)需要安裝使用自動(dòng)化，變得更具競(jìng)爭(zhēng)力，但也必須保持投資量下降，以達(dá)到盈利目標(biāo)。該系統(tǒng)由顯著降低了投資成本，同時(shí)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(yīng)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(fù)雜的碼垛站高水平的標(biāo)準(zhǔn)化。更重要的是，經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)三年的運(yùn)作體系仍具有轉(zhuǎn)售價(jià)值等于原始投資額約65％。另一個(gè)重要因素是，傷害提起沉重的箱子和袋子等人時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，被放逐的機(jī)器人可輕松處理高達(dá)160公斤權(quán)重S4C 一個(gè)成熟的ABB機(jī)器人控制器機(jī)器人系統(tǒng)的“大腦”是新的，但經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)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(jī)器人，配有新開(kāi)發(fā)的編程單元，使機(jī)器人語(yǔ)言RAPID使用?？刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)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(jī)器人的高性能。數(shù)據(jù)交換與其他系統(tǒng)無(wú)論是在高速，串行接口或LAN鏈路（如以太網(wǎng)）。一個(gè)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(jí)的，便攜式編程單元訪問(wèn)所有的系統(tǒng)功能。只有幾個(gè)按鈕需要被壓到甚至復(fù)雜的功能進(jìn)行編程。的半圖形用戶界面，通過(guò)菜單來(lái)指導(dǎo)操作。程序設(shè)計(jì)為了提高生產(chǎn)效率和簡(jiǎn)化編程，ABB公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用軟件產(chǎn)品，如PalletWare和PalletWizard。用這些工具的幫助下，機(jī)器人程序可以創(chuàng)建一個(gè)常規(guī)的個(gè)人計(jì)算機(jī)上離線。機(jī)器人的操作不受此。人在做編程并不需要特別的知識(shí)，只需要熟悉使用電腦和Windows環(huán)境。運(yùn)動(dòng)控制也許一個(gè)機(jī)器人的最重要的性質(zhì)是優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)控制，因?yàn)檫@直接影響循環(huán)時(shí)間和過(guò)程的準(zhǔn)確性。PalletWare一個(gè)典型的機(jī)器人工作單元的碼垛可包括IRB640 FlexPalletizer，最多五個(gè)不同的托盤(pán)站，進(jìn)料輸送機(jī)和空托盤(pán)或?qū)悠询B（圖3）。圖3典型的碼垛工作單元有三個(gè)進(jìn)料輸送機(jī)和三個(gè)托盤(pán)站（最多五是可能的）。該機(jī)器人還供應(yīng)棧空托盤(pán)和一級(jí)片。機(jī)器人首先采用一個(gè)空托盤(pán)從堆棧中，并在貨盤(pán)臺(tái)安置它，隨后拿起產(chǎn)品從進(jìn)料輸送機(jī)和根據(jù)給定的圖案將它們倒在層中的托盤(pán)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(gè)層之間。使用不同的碼垛模式是用來(lái)穩(wěn)定棧的另一種方法。PalletWare是用來(lái)控制碼垛機(jī)器人這樣的新工藝軟件工作。它使用標(biāo)準(zhǔn)的快速編程語(yǔ)言，用于ABB全面發(fā)展機(jī)器人可以被看作是一個(gè)操作員接口。以下四個(gè)特征是在它的功能完全實(shí)現(xiàn)：（1） 柔軟性。堆垛站，必須快速，方便地隨時(shí)修改改變到操作序列，涉及產(chǎn)品，喂料輸送機(jī)，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(guò)程中補(bǔ)償?shù)牟▌?dòng)，例如中在商品的大小略有變化。（3） 性能。該軟件必須確保循環(huán)時(shí)間短而精確的路徑下。（4） 變性。它必須能夠快速開(kāi)發(fā)和提供定制的碼垛細(xì)胞。該軟件的設(shè)計(jì)必須支持這一要求。 相比與大多數(shù)機(jī)器人程序，PalletWare不固定編程的崗位工作。相反，不同的站，即進(jìn)料輸送機(jī)和托盤(pán)的局部位置被定義。該程序的在線計(jì)算實(shí)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(pán)的數(shù)量，層配置或拾/放操作模式）可以手動(dòng)輸入，盡管這種軟件背后的想法是，它應(yīng)當(dāng)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(gè)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(lái)控制機(jī)器人的每個(gè)新的碼垛作業(yè)。用戶只需要 熟悉電腦的運(yùn)作，節(jié)目沒(méi)有真正的知識(shí)是必要的，也沒(méi)有對(duì)機(jī)器人本身來(lái)進(jìn)行任何的編程。所有的編程工作是常規(guī)的個(gè)人計(jì)算機(jī)上執(zhí)行離線。當(dāng)節(jié)目完成它們轉(zhuǎn)移作為從軟盤(pán)RAPID模塊或通過(guò)LAN連接到機(jī)器人的控制系統(tǒng)。 提供了少量的預(yù)備條件都滿足，PalletWizard可以用來(lái)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(pán)模式和圖層，托盤(pán)站和進(jìn)給新組合輸送機(jī)以及所有類(lèi)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(zhǔn)的物理位置的測(cè)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(gè)層的圖案的產(chǎn)品。在該模型屏幕首先顯示一個(gè)空托盤(pán)。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(duì)線，一個(gè)水平和另一垂直，并定位產(chǎn)品有關(guān)的活動(dòng)。通過(guò)點(diǎn)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(kāi)或旋轉(zhuǎn)到所希望的位置（圖4）。圖4中的對(duì)象可以精確地在x軸方向和y軸為基準(zhǔn)線的幫助下被對(duì)準(zhǔn)，也可以旋轉(zhuǎn)到所需的位置。通過(guò)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(dāng)托盤(pán)對(duì)象的尺寸在工作過(guò)程中改變的風(fēng)險(xiǎn)。為了使操作者的工作更容易，預(yù)定義模式，可以選擇它們自動(dòng)適應(yīng)各自的產(chǎn)品的尺寸。易于使用的程序代碼 當(dāng)完整的托盤(pán)周期已經(jīng)進(jìn)入和工作單元已被定義與它的所有組件，將生成該機(jī)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(pán)或通過(guò)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(jī)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(dòng)執(zhí)行在存儲(chǔ)層模式的調(diào)整。一系列基于機(jī)器人碼垛的好處 碼垛機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供比其他技術(shù)更廣泛的好處。機(jī)器人，除了具備高可靠性，是比任何其他自動(dòng)化機(jī)器更加靈活。托盤(pán)搬運(yùn)機(jī)器人的自動(dòng)化提高了生產(chǎn)能力和靈活性，同時(shí)也提高了成品托盤(pán)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(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施事故預(yù)防保障措施來(lái)改善工作條件。致　　謝終于完成了大學(xué)四年中的最后一項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也標(biāo)志著我在北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院學(xué)習(xí)生涯的結(jié)束，即將將踏出校園步入社會(huì)。雖然在大學(xué)的這短短四年很快就結(jié)束了，但我相信我在這里學(xué)到的不管是做人做事還是專(zhuān)業(yè)知識(shí)都會(huì)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(shí)平臺(tái)以及學(xué)習(xí)環(huán)境，讓我們沐浴在知識(shí)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(duì)我們生活和學(xué)習(xí)的無(wú)微不至的關(guān)懷和幫助，為我們打開(kāi)了知識(shí)殿堂的大門(mén)。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成離不開(kāi)楊競(jìng)導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，不管是在剛開(kāi)始時(shí)的課題的選擇，到后來(lái)二維工程圖紙的修改，還是最后設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(shí)踐知識(shí)讓我我獲益匪淺，除了跟本課題的相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，也從他那里學(xué)到了關(guān)于許多做人做事方面的知識(shí)；還有他的熱情和平易近人，一絲不茍和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)工作作風(fēng)，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(duì)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(lè)。最后，還要對(duì)那些我們朝夕相伴，一起生活學(xué)習(xí)了四年的大學(xué)同學(xué)們說(shuō)一聲謝謝，謝謝你們的陪伴，還有，對(duì)那些在學(xué)習(xí)和生活上對(duì)我給予過(guò)關(guān)心和幫助的同學(xué)們也致以誠(chéng)摯的謝意。 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