• 码垛机器人的优势

随着21世纪工业的蓬勃发展，对产品精度的要求不断提高，机器人参与生产正逐渐普及。码垛是将物料按照一定模式，一件件堆成码垛，以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动，随着工业化大生产规模的扩大，码垛实现自动化，以加快物流的速度，保护工人的安全和健康，同时也能获得整齐一致的物垛，减少物料的破损和浪费，已成为一种发展趋势。随着生产规模的扩大和自动化水平的提高，码垛机器人柔性、处理能力及可靠性正在不断地升级，应用场合也逐渐在扩大，因此开发高性能、低成本、人性化的码垛机器人将有广阔的市场前景。

码垛机器人的优势可以概括为：增加生产的自动化程度，提高生产效率，减少生产成本；将操作者从枯燥、危险或恶劣的生产环境中解放出来，保护了劳动者等等。

• 国内外的码垛机器人发展情况

码垛机器人是随着工业机器人应运而生的，国外的工业机器人的研究可以追溯到20世纪60年代，我国研究工业机器人的时间要晚于国外一个年代，在上世纪70年代才开始研究与应用。

国外在20世纪60年代，开始了对工业机器人的研究和应用。随着工业机器人技术日趋成熟，码垛机器人出现了。对于它的研究，很多发达国家都取得了一定的成就，比如，美国、日本。日本和瑞典是最早将工业机器热恩技术应用到码放与搬运的两个国家。20世纪70年代，日本第一次将工业机器人应用于码垛操作。瑞典则在1974年制造出了第一台全电控式工业机器人IRB6，主要用来对工件或产品的取件、搬运。日本、瑞典、德国等的码垛机器人主要是4-6轴机器人，一般由固定底座、连杆、臂部、腕部、末端抓手等部分构成，利用CAD、FEM等有限元技术进行结构优化。码垛机器人的机身一般采用轻巧的铸铝材料，结构形式多为连杆式关节型。

总的来说，首先，在发达国家中，码垛机器人本身开始采用新的结构，控制系统的性能也优于过去，融入了很多高新技术。此外，码垛机器人在很多行业广泛被应用。比如，物流、包装、化工、医药。从某种意义上，国外的码垛机器人已经使相应的生产能力以及企业经济效益得到了极大地提高。

我国是在20世纪70年代开始研究和应用工业机器人的。但由于受到很多因素的阻碍，我国工业机器人的发展速度一直很缓慢，研究和应用方面的水平根本没法国外相比。码垛机器人技术是在改革开放以后才得到了迅速发展。

我国目前的码垛机器人大多为直角坐标型、关节型。直角坐标型码垛机器人为4轴机器人，具有定位精度高、控制简单、空间轨迹方便求解等优点，但是有占据空间大、相对工作范围小、灵活性差等缺点。关节型码垛机器人与直角坐标型码垛机器人相比，具有操作灵活、机身轻巧、应用范围大等优点。同时，科学家们纷纷对码垛机器人进行完善，并研制新型的工业码垛机器人。在应用现状方面，我国码垛设备以及机器人的使用并不像国外那么畅通无阻，受到了一些因素的限制。比如，劳动力廉价、科研人才短缺。所以，对于码垛机器人的应用，也只是在一些大型知名企业中被应用。同时，在我国，码垛机器人主要应用于生产量和劳动强度比较大而工伤事故率又高的企业。比如，烟草、食品、物流。

2. 研究的基本内容与方案

基于matlab软件，通过SimMechanics_Links插件将在solid works软件中建立的码垛机械手的三维模型导入到SimMechanics仿真环境中，通过给同关节施加加速度，实现码垛机械手的速度调节，运动测试与抓取实验。并根据仿真结果，利用matlab的图形显示功能对机械手的执行结构的轨迹进行位移、速度及关节所受力和力矩的分析。

1. 码垛机械手的运动形式确定

常见的机械手有四种运动形式：分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式。下表为机械手各类运动形式的分析，选择关节坐标式。