开题报告-板材码垛机器人机械结构设计.docx

毕业设计（论文）开题报告

题目名称：

板材码垛机器人机械结构设计

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指导教师：

职称/学历：

2023年11月21日

毕业设计（论文）开题报告

选题依据

国内外现状

国内：从国内来看，码垛机器人呈现出快速增长的态势，随着制造业的转型升级，越来越多的企业开始引入自动化设备，提高生产效率和品质。近些年受到疫情影响，人们活动范围受限，各个工作场地人力不足的问题凸显，码垛机器人受到了各大企业的青睐，这也反映了码垛机器人已成为未来的发展趋势。

目前，相对于日本、德国、瑞典等一些发达国家来说，国内码垛机器人的发展水平相对较低，距国外还有一定的差距。我国对应用于工业领域机器人的研究发展较为缓慢。90年代初我国开始进行码垛机器人的自主研发并可以逐渐满足国内生产需求。

沈阳新松机器人自动化公司是我国技术相对领先的机器人制造公司，作为我国第一家上市的机器人公司，拥有着相当高的技术水平。其研发的四轴码垛机器人SRM160，最高可抓取300kg货物，有效工作范围3.15m，定位精度小于0.2mm，每分钟可完成60次操作，精简的零部件及高钢性的手臂，拥有强大的负载能力，既可以应用于轻工业和还可以应用于重工业领域。新松SRM160码垛机器人在一定程度上已达到国际先进水平，在行业里发挥着巨大作用。

国外：国外市场上的板材码垛机器人在机械结构上更为复杂，功能也更加丰富。这类机器人不仅可以实现板材的抓取和堆叠，还可以进行板材的分类、排序等操作。此外，部分高端机器人还具备自动识别板材尺寸、形状等功能，大大提高了生产效率。

国外的工业机器人发展相较于国内而言已经比较成熟，码垛机器人的研发起步时间也比较早，日本和瑞典首次将工业机器人应用到码垛工作中，日本研制出最大负载500kg，码垛频率每小时一千次的码垛机器人，具有结构简单、负载大、稳定等特点，得到了广泛的应用。瑞典ABB公司研发出世界上第一台全电控式码垛机器人IRB6，并广泛应用在物料的搬运和码垛中，此后又制造出型号为IRB760的一款码垛机器人，其工作频率能够达到每小时2190次，其运行速度比同时期其他产品提升15%，成为全球最快的产品，在码垛搬运等项目里应用最多。

2.发展趋势

为了让码垛机器人更好地服务工业生产,适用于未来的技术要求，因此码垛机器人的未来的发展主要趋向于以下几个方面:

(1)自动化程度的提高。机械与电子科技相结合的技术越来越成为码垛机器人主流技术,自动化和智能化的程度是衡量码垛机器人水平的一个至关重要的指标。码垛机器人的自动化主要体现在自动控制和自动检测两个方面。码垛机器人自动化程度快速提高主要依赖于微电子、红外线、传感器等技术的应用,其中微型计算机在码垛机器人中的使用大大提高了效率和质量。

(2)高速化。在单机高速化的基础上,改进板材码垛机器人的结构设计，提高码垛机器人系统整体的高速运转。进而提高整个码垛系统的运转和生产效率。

(3)多功能码垛机器人。随着多种类、小批量商品市场的不断发展,以及中小型用户的增加,使得只能对固定批量、固定尺寸进行码垛的机器人的利用率大幅度降低,所以码垛机器人正在逐渐的向着可以应用于各种不同的环境和商品的方向不断发展和创新。

3.应用价值

板材码垛机器人可以显著提高仓储和物流行业的效率和生产力。其自动化堆垛功能减少了人工对物料搬运的依赖，降低了人力成本和搬运误差。机器人的快速响应和精准堆放可优化仓储空间利用，提高了物料堆垛的稳定性和安全性。此外，机器人可以持续工作并适应多样化工作环境，为企业提供了更灵活的生产调度和响应能力，从而提升整体生产效率和客户服务水平。

二、研究内容

1．主要研究内容、目标及拟解决的关键技术

（1）研究内容：

eq\o\ac(○,1)针对工作要求，制定板材码垛机器人的总体设计方案。

eq\o\ac(○,2)对板材码垛机器人进行结构设计。

eq\o\ac(○,3)利用SolidWorks软件对机器人进行三维实体建模并完成模型装配。

eq\o\ac(○,4)完成板材码垛机器人的运动过程仿真。

eq\o\ac(○,5)对主要零部件进行有限元分析并优化。

eq\o\ac(○,6)完成工程图的出图和设计说明书的书写。

（2）目标：

针对结构简单、经济性好、效率高、操作简单的码垛机器人进行设计。

主要技术性能与指标：

eq\o\ac(○,1)最远跨越距离1500mm。

eq\o\ac(○,2)最大搬运高度约2000mm。

eq\o\ac(○,3)最大承载能力为50kg。

（3）拟解决的关键技术问题：推动板材码垛机器人的发展，满足工业生产对自动化的需求，提升整个生产线的竞争力。

eq\o\ac(○,1