集装箱装车机器人结构设计及优化

发布时间：2020-08-05 21:07

【摘要】：码垛就是按照集成单元化的思想,将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛,以便实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动,集装箱装车机器人是一种在集装箱内部进行码垛作业的特种设备。目前在国内货物装车技术发展处于半自动化阶段,人工结合机器一起完成这个工作流程。夏天集装箱内部温度高,工人工作环境恶劣。随着我国经济发展,人们生活条件越来越好,企业面临高薪无法招聘工人的困境。为了解决这一困境同时降低生产成本提高发货效率,企业急需使用机器人代替人工完成这个工作流程。集装箱装车机器人的设计开发主要解决货物自动装车问题。本文首先根据货物装车工作要求制定设计任务,为装车机器人设计方案提供目标依据。然后在参考相关机械设备的基础上,设计了两种装车机器人功能方案,并通过两种方案优缺点的对比确立最终方案。根据工作要求初步确定装车机器人机构重要参数,采用D-H法建立装车机器人运动学模型,通过相关推导得到运动学的正解,并通过Matlab计算出机器人工作空间,验证机器人工作空间是否满足工作要求。接着根据机械原理设计机器人伸缩臂零部件尺寸,选取升降装置、转盘轴承、滑块滑轨、主动关节电机和减速器型号。采用牛顿-欧拉法建立机器人动力学模型,然后通过ADAMS进行仿真,得到机器人关节驱动力,目的是为了验证机器人电机及减速器的选型是否满足设计要求。然后是通过ANSYS对装车机器人伸缩臂进行静力学分析,是为了验证机械臂的强度和刚度是否满足工作要求。接着是建立机械臂的质量方程、最大弯曲应力方程和最大形变位移方程,并通过Matlab分析机械臂厚度和高度尺寸对方程的响应。最后借助ANSYS对机械臂截面尺寸进行参数化建模,对机械臂截面进行优化设计。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242
【图文】：

码垛机,集装箱

图 1-1 集装箱内部使用的码垛机[8]Fig.1-1 Palletizer used inside containers帆[9]等人申请了集装箱快速自动装车码垛机如图 1-2 所示。该码形机架、输送带、升降导轨、左右横移托板和翻转式推料机构等垛机，该码垛机具有左右横移托盘机构，可以满足不同宽度尺寸该码垛机托盘可以同时码垛多箱货物，提高了码垛效率。该码垛部位置，在装高层货物时，需要空托板返回底部，比较费时。

码垛机,自动装车,集装箱

图 1-1 集装箱内部使用的码垛机[8]Fig.1-1 Palletizer used inside containers 年张帆[9]等人申请了集装箱快速自动装车码垛机如图 1-2 所示。该码垛式框形机架、输送带、升降导轨、左右横移托板和翻转式推料机构等。计码垛机，该码垛机具有左右横移托盘机构，可以满足不同宽度尺寸集时该码垛机托盘可以同时码垛多箱货物，提高了码垛效率。该码垛机架底部位置，在装高层货物时，需要空托板返回底部，比较费时。

装车机,袋装货物

广州大学工学硕士论文成本，减少了污染。该装车机器人主要针对敞篷货车货物码垛，改装成适应集装箱货物码垛难度大成本高。2018 年青岛科技大学[11]开发了一种袋装货物装车机如图 1-7 所示，该装车机主要是实现封闭车箱货物装车自动化。该装车机体积较小，适合在车箱有限空间开展工作。该装车机可使用领域饲料、水泥、粮食等领域产品装车。该装车机在码垛过程中需要空车返回，降低了码垛效率。

【参考文献】