工业机器人自动堆垛玻璃系统的研究

摘要

随着科学技术的进步，在玻璃行业：对质量的要求越来越高，而现有的堆垛设备均存在一定的缺陷，迫切的需要研发一种性能可靠、高效、高精度的堆垛系统。因此，本文对工业机器人自动堆垛玻璃系统进行研究，主要研究内容及成果如下：
　　对工业机器人自动堆垛玻璃系统进行总体设计及关键部件开发。根据任务需求及功能分析，确定系统的工作原理及工作流程，制定主要技术参数。在此基础上对关键部件进行开发，主要内容包括：基于多任务的终端抓取及检测系统的真空系统、机械结构、检测系统及检测算法；多工位可旋转平台及复杂定位系统的机械结构、运用坐标转换原理结合测距传感器研究的工件坐标系定位系统。并利用Inventor软件建立系统的三维实体模型，通过软件中的检测功能验证部件装配的正确性。
　　对机器人堆垛过程进行离线编程。基于RobotStudio以满足最小周期小于10s为要求，获得了较为理想的机器人堆垛运动程序。
　　建立机器人的运动学仿真模型，对在RobotStudio中建立的机器人堆垛运动过程进行运动学仿真及有限元分析。用D-H法建立机器人的运动学模型，并求得其逆解；用五次多项式插值的关节空间规划法对其进行轨迹规划，并结合Inventor软件的仿真模块对机器人堆垛运动进行仿真分析。将仿真过程中终端抓取装置及工件的极端状态输入InventorStress Analysis有限元模块中进行应力分析，研究了其应力、刚度的变化，并以此为基础对终端抓取装置的结构及机器人运动姿态进行局部优化；实现了结构最轻、轨迹最优，验证了堆垛运动的可靠性。
　　设计工业机器人自动堆垛玻璃控制系统。包括：编制控制系统结构图、关键硬件选型、设计电气原理图、I/O配置和PLC编程等。
　　最后，对系统进行综合试验，达到了预期目的。

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第一章绪论

1.1课题来源及意义

1.2 工业机器人国内外研究现状

1.3 在玻璃生产领域堆垛机的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 工业机器人自动堆垛玻璃系统设计

2.1 总体设计

2.2 关键机械部件设计

2.3 小结

第三章 基于 RobotStudio 环境的工业机器人运动仿真及有限元分析

3.1 RobotStudio离线编程

3.2基于D-H矩阵法的工业机器人运动学分析

3.3机器人堆垛运动过程的仿真及有限元分析

3.4 小结

第四章 工业机器人自动堆垛玻璃控制系统设计

4.1控制系统结构图及关键元件选型

4.2 电气原理及PLC编程

4.3 小结

第五章 系统测试

5.1 硬件安装与测试

5.2控制系统测试

5.3运动轨迹调试及最终堆垛精度检验

5.4小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 本文的不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文