摘 要

在工业领域中，机器人有着弥足轻重的地位，工业机器人的技术水平和应用程度，在一定程度上体现了一个国家的工业化水平。当前，工业上用于主轴承的机械手具有非常大的可重复性，并且在焊接，喷涂，处理和码垛方面费力。在本文中，考虑到码垛包装生产线效率低下，我们将设计一种5公斤袋装大米码垛机器人的设计。

通过计算和校核，机械手能够正常运作。

关键词：机械手；码垛；CAD

Abstract

In the industrial field, robots have a decisive position. The technical level and application degree of industrial robots reflect the industrialization level of a country to a certain extent. Currently, industrial manipulators for main bearings are very repeatable and laborious in welding, spraying, handling and palletizing. In this article, considering the inefficiency of the palletizing packaging production line, we will design a 5 kg bagged rice palletizing robot design.

Through calculation and verification, the manipulator can operate normally.

Key Words：manipulator; palletizing；CAD

目录

第1章 绪论 1

1.1 机械手的概述 1

1.2 机械手的作用和意义 1

1.3 机械手的国内外研究现状及设计目的 2

1.2.1 工业机器人的国内外研究现状 2

1.2.2 机械手设计的目的及意义 3

1.3 机械手的技术发展方向 4

1.4 本设计的主要内容及任务 4

1.5 机械手的坐标形式与自由度 5

第2章 袋装大米码垛机器人的总体设计 6

2.1 机器人的总体方案设计 6

2.2 机器人各部位驱动方式以及减速器的选择 6

2.3 机器人工作流程和码垛规则 6

第3章 袋装大米码垛机器人的详细设计 8

3.1 机器人各部位的结构设计 8

3.1.1 机器人抓手的结构设计 8

3.1.2 机器人腕部的结构设计 9

3.1.3 机器人臂部的结构设计 9

3.1.4 机械手腰部的结构设计 10

3.1.5 机械手底座的结构设计 10

3.1.6 机器人的相关技术参数 11

3.1.7 机器人的三维模型 12

3.2 机械手各部位的电机、减速器、气缸选型 13

3.2.1 传送带电机选型 14

3.2.2 抓手气缸选型 15

3.2.3 腰部旋转电机选型 16

3.2.4 大臂摆动电机选型 17

3.2.5 小臂摆动电机选型 18

3.2.6 腕部旋转电机选型 19

3.3 码垛机器人各部位的强度校核 20

3.3.1 大臂的强度校核 20

3.3.2 小臂的强度校核 20

3.3.3 平键的强度校核 21

总 结 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 机械手的概述

上个世纪五十年代后，全球的制造业有了很大的发展，机器人产业得到了飞速发展。^[1]

机械手是模拟人的手和手臂的某些运动习惯的自动化设备，可以遵循特定的步骤来抓握，携带或操纵工具。完成各种预期操作的可编程性，结构和性能是人类和机械手机优势的特征。

最古老的工业机器人和最古老的现代机器人是机械手，机械手可以保护工人，让工人在工作时不受到伤害，还可以提高了劳动生产率，降低了人力成本，因此在汽车行业，信息产业，锻造行业，轻工业和核工业中都广泛使用了机械手。

随着时代的不断进步，机器人手臂与人类手臂的最大区别在于是否灵活和是否耐用。简而言之，该机械手的最大优点是它可以一遍又一遍地执行相同的操作，并且在正常情况下不会感到疲劳。机械臂的应用变得越来越广泛，并且机械臂是近几十年来开发的高端自动化生产装置。

机械手未来的发展必然和互联网挂钩。工业机器人是近半个世纪以来开发的高端自动化生产设备。通过电脑等的程序来完成各种事先已经准备好的工作任务是它的特点，并且在使用性和构造上分别实现人与机器的共同优点，尤其是人的聪明和学习能力。机械手工作的精准性和在任何恶劣环境下完成工作的能力在中国的不同领域范围内都有很好的发展前景。

正是机械手的出现，大大降低了现如今的生产成本，大大的提高了现在的生产效率。它的出现改变了很多人的生活，提高了很多人的生活质量，对当今社会的发展有着非常重要的影响。

1.2 机械手的作用和意义

码垛技术是现代物流自动化的一项新技术。^[2]运用码垛机械手可以使工人的数量减少、降低了生产时间成本、降低了人力成本、提高产品的使用效果、非常安全、工厂的形象也得到了改善。
　　机械手出现的最初目的是帮助人们进行一次又一次的重复工作和人力难以完成的工作，并取代他们在极端艰巨的条件下工作。因此，机械手首先用于汽车和核工业。^[3]随着机械手技术的不断发展，许多机械手已用于工业领域，例如分拣、处理和组装。

因为机械手的出现，现如今的生产成本得到了大大的降低，现在的生产效率得到了巨大的提高。它的出现改变了很多人的生活，提高了很多人的生活质量，对当今社会的发展有着非常关键的影响。

1.3 机械手的国内外研究现状及设计目的

1.2.1 工业机器人的国内外研究现状

国外研究

国外对工业机器人的研究起步大概在上个世纪六十年代。是美国AMF公司的凡尔赛特兰^[4]。生产的是有记忆装置的机器手。日本后来对此产品引进，因为它对工作效率的显著提高，吸引了不少厂家的购买。日本厂商在弄清原理后，反过来对外出口改进型的机器手。七十年代初，德国汉斯耶格公司量产了一个可编程、扩展功能额定机器人^[5]。它最多可以同时连接40个开关指令。日本FANUC制造的m-2000ia堆垛机器人高度可靠，运行可靠，使用寿命为10到15年。它采用六轴机器人结构，并使用先进的r-30ia控制单元执行控制工作。射程可以达到6.2米，工作效率可以达到1800袋/小时。同时，先进控制系统的使用大大改善了设备的整体性能。

美国一直是世界上最高的包装机生产国，也是世界上最高的消费国家，由于机械生产和计算机的紧密结合，电力机械管理正在进行中。目前德国位居世界领先技术能力维度、生产和制造领域通过各种指标,这些指标特别是汽水、啤酒和其他加工厂,特别是在公共服务方面,快速、高效、自动化、令人信服的性质和其他众所周知的世界上功能。在日本，包装机主要是中小型遥控、短程、精度、方便安装、高度自动化。意大利是第二大包装机出口国。意大利包装机主要用于食品工业，有良好的产出、生产率、廉价价格和其他优势，并在国内外都得到了评估。这四个国家的工业化水平相当的高，工业机器人的发展也非常的迅速。