码垛机器人多功能末端执行器的设计

为满足码垛机器人完成不同类型和规格包装件的码垛作业要求,提出了一种新型的码垛机器人多功能末端执行器的设计方案。该方案采用气动驱动,通过夹持机构、抓取机构和吸附机构,实现各类包装件和托盘以及垫纸等的夹持、抓取、吸持等动作。在总体方案的基础上,通过详细设计分析与计算,完成了末端执行器的结构设计,并在SolidWorks软件平台上建立了末端执行器的三维CAD模型,最后进行了气缸选型和气动系统设计。该末端执行器设计合理,迎合了实际情况和需求,具有良好的应用前景。     

码垛机器人多箱抓取末端执行器设计与实现

目的为了提高码垛效率,设计一种能够满足多种产品规格的码垛机器人末端执行器多箱抓取装置,并通过编程实现码垛控制。方法详细分析末端执行器的结构设计,借助Solid Works软件平台完成执行器的三维模型。完成真空吸附回路的设计以及真空吸盘的选型计算,最后通过PLC编程完成产品位置点的计算,并进行实验验证。结果末端执行器依垛型规划软件的垛型高效地完成了多箱抓取任务。结论此真空吸附式末端执行器具有较高的实用性,能提高码垛效率。     

高效重载码垛机器人末端执行器力学特性分析

目的为了提高码垛生产线的效率,实现高效重载码垛的功能,设计一种具有大负载能力的末端执行器。方法详细分析该末端执行器的结构设计及原理,并完成其三维模型的建立与设计。对快速定位机构、重载夹紧机构进行运动学分析及计算,并建立机构的运动学参数模型。利用ADAMS对不同楔块斜角的重载夹紧机构进行动力学仿真分析。结果获得了45°,30°,15°楔块斜角对应的楔块和顶板的力、位移、速度、加速度特性曲线;分析得知楔块斜角在15°左右时,末端执行器具有较好的力学特性。结论该末端执行器能够满足工作要求,对木板有较小的冲击破坏,能够提高码垛的效率及稳定性。     

包装码垛机器人嵌入式控制系统设计

目的为了提高码垛机器人运行精度,改善控制系统的通用性,以确保包装物品的生产效率。方法在分析包装码垛机器人基本结构和工作流程的基础上,基于ARM设计一种码垛机器人控制系统,同时提出一种Hough-链码视觉识别算法,用于提高码垛精度、满足视觉功能需求。通过原点定位实验和重复定位实验验证所述控制系统的有效性。结果实验结果表明,包装码垛机器人定位精度较高,其中原点定位误差小于0.20 mm,重复定位误差小于0.8 mm,完全满足设计要求。结论该控制系统能够满足实际作业需求,对于提升包装效率、降低成本具有一定意义。     

基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

目的为了提高包装搬运机器人的定位精度,提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。方法基于OpenCV设计一种视觉标定算法,该算法包括摄像机标定和位姿标定,可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统,同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究,包括原点定位和重复定位。结果实验结果表明,所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度,原点定位误差约为0.14 mm,重复定位误差约为0.6 mm。结论该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。     

基于真空吸盘提升技术实现瓦楞纸箱自动码垛

目的研究在自动线包装末端如何将包装件快速、准确地放置在预定位置。方法采用真空吸盘提升码垛技术,建立提升运行系统,完成包装箱抓取、搬运、平移、升降等动载运作。建立透气度、真空度、时间模型,确定运行系统各参数关系值。结果当已知真空泵抽速即所能达到的最大真空度,可确定纸箱的最大透气度,反之,当已知纸箱透气度,可确定所需的最小真空度。结论采用真空吸盘提升技术,防透气涂布瓦楞纸箱可广泛应用于自动包装线末端的自动码垛。     

中医推拿机器人末端执行器工作空间分析

 构造了一种新型中医推拿机器人末端执行器的结构形式．通过坐标变换,建立了机构的运动学模型,并进行了反解分析．针对推拿机器人的手法要求,探讨了结构参数对该并联机构工作空间的影响规律,为工作空间的综合提供了依据．基于蒙特卡罗原理,通过MATLAB编程对此并联机构的工作空间进行了数值解的描绘．并利用Pro/E建立末端执行器机构的三维模型,导入ADAMS就其运动轨迹进行模拟和分析,仿真结果表明中医推拿机器人末端执行器的设计符合推拿要求,验证了机构设计的正确性．推拿机器人末端执行器的工作空间内部工作点密集且分布均匀,满足推拿动作高效作业的要求,为中医推拿机器人的实用化提供了理论依据．     

2-RPU/UPS并联机构自由度和位置分析

目的 针对目前包装流水线末端需要对大量物品进行码垛和搬运,而生产线末端自动化程度不高等问题,提出一种2-RPU/UPS并联机构,并应用于包装流水线上后期物品拾取和码垛来提高工作效率.方法 首先用SolidWorks软件画出机构的三维图,然后用螺旋理论对该机构进行自由度分析,并用修正的K-G公式对该机构的自由度进行验证.用封闭矢量法求出该机构的位置逆解,并根据位置逆解和该机构之间的相互约束条件,运用Matlab软件编程求出该机构的可达工作空间.结果 2-RPU/UPS并联机构具有两转(绕x轴y轴的转动)一移(沿z轴方向的移动)3个自由度,拥有较大的工作空间,并且在运动过程中没有出现奇异点.结论 该机构具有较大的工作空间,自由度多,运动灵活,运动性能良好,可以应用于包装领域的码垛与搬运.     

基于PLC的自动包装码垛生产线的研究与设计

目的 为了提高固体颗粒物料的包装及包装袋码垛效率,降低企业工人的劳动强度。方法 以西门子PLC S7-1200为控制核心,结合数字输入SM321、数字输出SM322等模块,设计一套自动包装码垛生产线,用于粮食、化肥等物料的自动包装和码垛。通过设计伺服电机驱动、传感器输入模块、触摸屏人机交互界面等来实现对生产线的自动控制。结果 在完成生产线固体物混料装置、包装袋称量装置以及码垛机器人的基础上,进行化肥的包装实验,记录了包装袋称量误差以及码垛的中心误差,分析发现中心抓取误差小于0.2 mm。结论 该生产线系统可靠性强、包装码垛精度高,能够大大提高包装和码垛效率,具有很大的市场应用前景。     

基于视觉引导的自动码放生产线设计

目的针对现代包装加工企业产品多样化发展趋势,实现包装码垛自动生产线上不同型号产品的分类码放,有效提高生产效率、降低生产成本、改善工作环境。方法对PE粒子、PVC、粮食等颗粒状物料的包装码放要求进行系统分析,采用视觉引导方法对自动分类码垛系统进行研究。结果根据不同生产线的实际状况对码放流程进行优化设计,提出了以PLC为主控制器控制工作流程、机器人控制搬运轨迹的组合码放方式,并完成了相应的硬件及软件系统设计;经检测,生产线的平均无故障运行时间为960 h,满足实际生产需求。结论生产实践表明,该系统结构严谨、运行稳定、生产效率高,能很好满足企业生产要求。     

一种多垛型机器人码垛系统的设计

目的实现码垛设备能够满足多种垛型和特殊复杂垛型码垛的作业要求。方法研制一种多垛型机器人码垛系统,根据具体的设计要求,选用合适的工业机器人;采用一次抓取分批次放置的整体方案,设计具有分箱单独夹持功能的机器人夹具;研究各种垛型图样的共性,提出一种基于垛型数据结构的机器人码垛编程方法。结果该码垛系统能够适应多种垛型和各种复杂垛型码垛的工艺要求,运行稳定可靠,大大提高了生产效率;所设计的垛型数据结构包含了机器人搬运过程中的全部信息,更改和修改垛型时,无需更改机械结构,只需在线或者离线更新垛型数据结构即可。结论该码垛系统对垛型的适应能力强,对相关码垛设备的研制具有一定借鉴意义。     

冗余度机器人运动学容错性能同一性问题的研究

以退化条件数为容错性能指标,对两种结构的空间4R冗余度机器人进行了运动规划,同时考察了关节速度突变这一容错指标,分析了这两种不同结构的机器人的Denavit—Hartenberg参数和末端初始位置对这两个容错指标的影响;另外,利用ADAMS和PowerCube机器人进行仿真和实验,分析讨论了故障时刻关节速度突变对机器人关节力矩和末端操作精度的影响。研究结果表明,能使机器人退化条件数和关节速度突变这两个容错指标同时达到最优的结构特征是存在的;与其他尺寸参数相比,机器人各偏置的臂长比例关系对其容错性能的影响更为突出;机器人初始姿态对各容错指标同一性程度影响显著;在故障关节锁定时刻,机器人关节速度突变越大,其关节力矩突变越大,且末端操作误差越大。     

适于电商物流蛋类产品的包装设计

目的研究EPE材料包装电商物流鸡蛋的缓冲结构。方法采用EPE材料,设计圆形、方形和梅花形等3种蛋托缓冲结构,外包装采用瓦楞纸箱,利用跌落试验机对包装件进行模拟跌落试验。结果通过对3种包装进行跌落试验,得到最大响应加速度分别为31.26g,43.76g,46.25g,均小于鸡蛋的脆值50g,其中圆形蛋托跌落的最大响应加速度最小,对鸡蛋的保护性最好。结论只要EPE缓冲结构设计合理,完全能够满足蛋类产品的电商物流包装要求。     

玻璃和云母复合封接SOFC电池堆性能

封接技术是影响平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)发展的关键技术之一。实验中用云母和Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy(R=K,Zn,Al2O3,etc.)玻璃复合,将电解质(氧化钇稳定氧化锆,YSZ)支撑的电池和金属连接体(SUS430不锈钢)封接在一起,对封接后电池堆的封接性能和开路电压以及各组元热膨胀性能进行测试。结果表明:云母在室温到720℃的平均热膨胀系数为8.5×10-6 K-1,Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃20℃到520℃的平均热膨胀系数为11.0×10-6/K,与YSZ和金属连接体匹配。云母的层状结构可以缓解因热膨胀系数不同而产生的应力,在高温状态下云母还能起到固定软化玻璃的作用。通过气密性和电性能测试,在电池堆工作状态下气密性良好,在操作温度为800～900℃下运行28小时,电池堆的开路电压(OCV)维持在1.0V以上,复合封料及其两边材料中的元素没有明显扩散。因此,云母和玻璃Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy复合封接技术可适用于高温SOFC的封接。     

Stability criteria for column stacks

Today, column stacks in the warehouse usually consists of unit loads and are regarded generally as being sufficiently stable. But the stability of such stacks may vary according to the compression resistance of an individual unit or by the toppling stability of the complete column. To evaluate the stability of a given column, or to calculate the critical stack dimensions, different methods are described and compared on the basis of the elastic modulus in compression, the inclination angle of an individual unit under a central test load, or the natural frequency of a freely oscillating complete stack after a previous lateral deviation. This results in a variety of useful procedures to give an approximate estimate of the toppling stability of stacked unit loads and packages.     

全瓦楞纸板的红酒包装内衬设计及跌落分析

目的为了更加便捷地运输和包装红酒等易碎玻璃制品,赋予其运输安全性、销售展示的美观性和一体性的功能。方法以750 mL溜肩红酒瓶为例,选择A型和B型瓦楞纸板,利用瓦楞纸板的挺度和折叠性对内衬结构进行造型设计,从而实现内衬结构的一板折叠成型。对红酒运输包装件进行跌落试验,得到红酒瓶的最大加速度曲线,然后利用Pro/E软件建立实体模型,导入有限元软件ABAQUS进行跌落仿真,得到包装件响应加速度曲线。结果 z方向最大加速度为215.33 m/s~2,比水平方向的冲击加速度低很多,即z方向跌落冲击缓冲性能好于水平方向。与跌落试验结果相比,误差均在可接受的范围内,表明有限元模型的建立是合理的,能够较好地反映所设计的红酒包装件在跌落过程中的动态缓冲特性。结论内衬结构全部采用环保的瓦楞纸板材料,易于加工成型。瓦楞纸板良好的缓冲性能和包装特性降低了红酒在运输过程中的破损率,这种全瓦楞纸板的内衬结构设计不仅克服了红酒传统运输包装的缺陷,而且弥补了纸质红酒包装结构单一的缺点,对产品最大响应加速度的分析表明该结构设计能够满足红酒瓶直立放置时的冲击防护要求。     

鸡蛋安全快递包装结构设计

目的设计一种适用于小批量多批次运输的鸡蛋快递安全缓冲包装。方法通过经典的缓冲包装六步法,设计拉伸形式的缓冲结构,计算了缓冲垫的面积与厚度,对包装件进行了强度校核,并根据ISTA3A标准对包装件进行了跌落与随机振动试验,以验证包装件的缓冲效果。结果对5箱鸡蛋进行了不同面跌落、楞跌落和角跌落的3组重复测试,结果表明其破损率远远低于目前市场上的鸡蛋缓冲包装的破损率(10%),具有良好的保护效果;随机振动试验显示,缓冲包装中鸡蛋无一破损。结论该结构具有良好的缓冲性能,能保证鸡蛋在快递运输环境下得到有效保护,具有较好的应用前景。