基于ER20-C10工业机器人的纸箱套装系统研究

摘要

冰箱的装箱工序在整个生产过程中有着非常重要的作用，其质量、速度的差异直接影响生产效率的高低。传统的冰箱装箱方式采用人工装箱，装箱难度及劳动强度都很大，但装箱质量和装箱效率却很低。因此，基于工业机器人纸箱套装系统研究对冰箱包装企业提升自动化水平、降低成本、提高包装质量和效率具有重要的实际应用价值。
　　首先，根据企业对冰箱套箱的实际要求，对冰箱自动化装箱系统的方案进行了研究，主要包括机器人本体、输送装置、精确定位装置、冰箱、纸箱等，通过对冰箱套箱动作的分析，对输送装置进行了选型，对精确定位装置进行了设计；其次，根据纸箱夹持装置的设计要求，进行了夹持装置方案的研究，提出了一种基于纸箱吸附与夹持的方案，进行了详细的结构设计，并通过夹持装置的吸附夹持动作，分析确定了机构设计方案的可行性，并对关键设备进行了分析和选型；再次，对机器人运动学进行了分析，建立了ER20-C10机器人的运动学模型，并对机器人正逆解进行了推导和验证；再次，对纸箱夹持中心进行了轨迹规划，主要包括系统的布局，夹持装置夹持中心轨迹点及对应轨迹点处夹持装置位姿的设定，并对各段轨迹的规划算法进行了研究并确定其算法表达式；最后，对纸箱夹持中心轨迹规划的合理性进行了验证，先是运用MATLAB软件建立机器人运动学模型，对机器人模型的正确性、轨迹规划算法的正确性及合理性进行了验证，另外，运用ER-Robotstudio软件对整个系统运行轨迹合理性进行了仿真，同时为实际验证纸箱套装系统中机器人夹持中心运行轨迹规划的合理性，对ER20-C10工业机器人进行了编程和实验验证。
　　基于ER20-C10工业机器人纸箱套装系统的研究具有良好的应用前景。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

2 机器人纸箱套装系统设计

2.1 纸箱套装系统介绍

2.2 机器人机械本体介绍

2.3 冰箱输送装置选型

2.4 冰箱精确定位装置设计

2.5 本章小结

3 纸箱夹持装置设计

3.1 纸箱夹持装置设计要求分析

3.2 纸箱夹持装置方案设计

3.3 真空系统的分析与选型

3.4 本章小结

4 机器人运动学分析

4.1 位姿描述与坐标变换

4.2 机器人运动学方程建立

4.3 机器人正运动学分析

4.4 机器人逆运动学分析

4.5 本章小结

5 纸箱夹持中心轨迹规划

5.1 纸箱套装系统的布局

5.2 纸箱夹持中心运行轨迹点的设定

5.3 纸箱夹持中心分段轨迹规划

5.4 轨迹规划算法的计算

5.5 本章小结

6 纸箱夹持中心轨迹规划合理性验证

6.1 基于MATLAB的轨迹规划合理性验证

6.2 基于ER-Robotstudio的轨迹规划合理性验证

6.3 基于ER20-C10机器人的轨迹规划合理性验证

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 总 结

7.2 展 望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要成果