智能物料搬运小车毕业设计.docx

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1、摘要目前工厂的自动化程度不断提高，但工厂的生产效率并没有得到大幅度提高，而限制生产效率的主要原因是：生产线毛坯与成品的搬运均采用工人手工完成，而搬运是一件费时费力的事情。针对上述现象，本文针对上述现象重点研发一套物料搬运智能机器人，该机器人集物料抓取、物料移动、物料放置于一体,主要研究内容如下：本文设计的物料搬运小车需要精准实现物料的搬运工作，因此本文设计的物料搬运小车选择四轮式传动。红外反射时一般是漫反射，到遇到不规则物体时，其反射信号不一定能被小车接收到，本文最终选择超声波避障的方式。本文设计的物料搬运小车需要满足不同工况的使用要求，因此本文设计的通信方式最终选择连续式通信，具体的类别为w

2、ife传输。物料识别最终也采用机器视觉技术,搬运装置选择气压式驱动的方式。行走装置控制系统选用AT89C51单片机作为中心控制单位，采用可编程序控制器(PLC)对机械手臂进行控制。经过最大力矩和工作转速，最终选择行走装置直流电机的型号为：Z2-11小型直流电动机；本文设计的行走装置电源类型选择铅酸蓄电池，电压为12V,电池数量为2个。经过计算，回转电机选择：藤印象微形直流电机，回转齿轮的模数为圆整为2。大臂电机的型号为：3D30GN-24,小臂电机的型号为：XD-3420-2,机械爪电机的型号为：XD-15GB555,经过计算，上述所有电机的输出扭矩大于所需要的工作扭矩。验算合格。对物料搬运小

3、车进行虚拟模型建立，首先是要所有的零部件进行三维建模，建模完毕之后，对物料搬运小车进行虚拟模型装配，整个三维模型分为行走装置和搬运装置两个，分别利用配对，同心，对齐等命令将上述机构进行装配。关键词：物料搬运小车、超声波避障、行走装置、虚拟建模AbstractAt present, the degree of automation of the factory continues to improve, but theproduction efficiency of the factory has not been greatly improved, and the mainreason for

4、 limiting the production efficiency is that: the handling of the blank andfinished products of the production line are completed by manual workers, and thehandling is a time-consuming and laborious thing. In view of the above phenomenon,this paper focuses on the development of a set of material hand

5、ling intelligent robot,the robot set material capture, material movement, material placement in one, themain research content is as follows:The material handling car designed in this paper needs to accurately realize thematerial handling work, so the material handling car designed in this paper choo

6、sesfour-wheel drive. Infrared reflection is generally diffuse reflection. When an irregularobject is encountered, its reflected signal may not be received by the car. In this paper,ultrasonic obstacle avoidance is finally chosen. The material handling car designed inthis paper needs to meet the requ

7、irements of different working conditions, so thecommunication mode designed in this paper finally chooses continuouscommunication, and the specific category is Wife transmission. Material identificationeventually also uses machine vision technology, handling devices choose pneumaticdrive way. The wa

8、lking device control system AT89C51 single chip microcomputer asthe central control unit, and uses PLC to control the mechanical arm.Choose the model of the DC motor of the walking device: Z2-11 small DC motor;The power supply type of the walking device is lead-acid battery with the voltage of12V an

9、d the number of batteries is 2. Handling device hand clamping cylinderdiameter is 65mm, the diameter of the piston rod is 18mm, the wrist rotary cylinderdriving moment is, greater than the inertia moment, the arm lifting cylinder drivingforce is 3799N, and the need to overcome the force is 356N, che

10、ck qualified. Tovirtual model of material handling vehicles, first of all is to all components of 3 dmodeling, modeling, virtual assembly model of material handling vehicles, the whole3 d model is divided into two, walking device and handling device with matchingrespectively, concentric, such as com

11、mands will be assembling these organizations.Key words: material handling trolley, ultrasonic obstacle avoidance, walkingdevice, virtual modeling目录第1章绪论11.1 课题的研究背景与意义11.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状1.2.2 国内研究现状1.3 本文研究内容第2章物料搬运小车总体方案设计2.1 物料搬运小车技术要求确定42.2 行走装置方案设计4221传动机构方案设计42.2.2 避障方案设计42.2.3 路径导引方案设计52.

12、2.4 通信方式方案设计52.2.5 物料及颜色识别方案设计62.3 搬运装置方案设计72.3.2 搬运装置运动分析错误!未定义书签。2.3.3 驱动方式的选择错误!未定义书签。2.4 控制系统方案设计82.4.2 行走装置控制系统设计82.4.3 搬运装置控制系统设计82.5 本章小结8第3章物料搬运小车重要零部件参数计算103.1 物料搬运小车行走装置参数设计103.1.1 直流伺服电机的选型103.1.2 行走装置电源选型113.2 物料搬运小车搬运装置参数设计12321手部夹紧气缸的设计123.2.1 手腕的回转气缸设计与校核123.2.2 臂部升降气缸尺寸设计与校核错误!未定义书签。

13、3.3 本章小结15第4章 物料搬运小车虚拟模型建立184.1 物料搬运小车重要零部件建模184.2 物料搬运小车虚拟模型装配214.3 本章小结22结论23致谢24参考文献26第1章绪论1.1 课题的研究背景与意义随着“中国制造2025”以及“两化融合”的不断深入，智能化、数字化设备开始大批量投入市场，工厂的自动化程度不断提高，就目前而言，大部分工厂都逐渐实现了生产自动化与装配自动化，但是工厂的生产效率并没有得到大幅度提高，而限制生产效率的主要原因是：目前生产线毛坯与成品的搬运均采用工人手工完成，而搬运是一件费时费力的事情小引。针对上述现象，国内外学者以及科研机构研发出适用于不同场合的物料搬

14、运机器人，物料搬机器人是指通过各个关节自由度的配合，实现对物料的抓取，移动和放置。搬运机器人根据所抓取的对象不同，又可分为：轻型机械手、中型机械手以及重型机械手，根据自由度的不同，可分为三自由度机械手、四自由度机械手以及六自由度机械手等等，目前绝大部分机械手都是固定式，即机械手安装座固定在地面上，固定式机械手存在一个很大的弊端，即机械手的运动范围有限,无法实现物料长距离的搬运，这也是限制机械手广泛运用的因素之一。目前市面上成熟的机器人均是国外进口，国内自主研发很少，而国外对我国实行技术封锁，一旦国外对我国实行经济制裁，将会造成我国无物料搬运机器人可用，本文针对上述现象重点研发一套物料搬运智能机

15、器人，该机器人集物料抓取、物料移动、物料放置于一体，实现无人化控制，智能化搬运。该机器人的成功研制不仅能打破国外的技术封锁，还能提高我国机器人市场占有率，并且将工人从繁重的搬运工作中解放出来，极大程度提高企业生产效率，降低生产成本，市场前景广阔。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状国外对物料机器人的研究比较早，国外最早的一款机器人于20年世纪50年代成功研发，经过百年的发展，国外针对各种应用场合都研发了不同类型的机器人，其中D Clark等人研发了一种物料机器人，重点对运动路径进行了规划以及机器人控制系统进行了优化，优化之后，机器人能够在更少的时间，更短的距离实现物料的搬运以及抓取，并且能够自动的得到最优的路径；MBelfiore等人对机器人的大小臂进行了受力分析，主要分析了机器人在最大承重以及最大摆臂距离下，各个摆臂的应力应变分布，结果表明：在最大承重情况下，各个摆臂的应力均小于材料的许用应力，即表明机器人能够在各种工况下正常工作；MLuciw等人对设计了一款基于并联机构的机械手，该机械手能够在驱动不变的前提下，使其承载增加近一倍，特别适合用在大型物料的搬运工作，极大程度上减少了人为的参与目。