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第1章 绪论 1

0 引言 1

1．1 国外码垛机器人发展状况 1

1．1．1 研究现状 1

1．1．2 应用现状 2

1．2 国内码垛机器人发展状况 3

参考文献 5

第2章 码垛机器人驱动系统选型 7

2．1 机械工业产品的设计开发流程 7

2．2 工业机器人的设计流程 8

2．3 机器人常用减速器和伺服电动机简介 10

2．3．1 机器人常用减速器简介 10

2．3．2 机器人常用伺服电动机简介 16

2．4 机器人的减速器和伺服电动机的选型方法 20

参考文献 23

第3章 TH50码垛机器人技术参数设计与分配 24

3．1 TH50码垛机器人工作参数 24

3．2 工作循环图设计简介 26

3．3 TH50码垛机器人工作节拍 27

3．4 TH50码垛机器人各轴工作循环图 27

参考文献 30

第4章 码垛机器人运动学分析 31

4．1 D-H法简介 31

4．1．1 机器人的D-H坐标系和D-H参数 31

4．1．2 用D-H坐标系建立机器人相邻两连杆之间的运动学关系 33

4．1．3 基于D-H法的机器人运动学数学模型 33

4．2 码垛机器人任务空间分析 34

4．3 TH50码垛机器人结构分析及运动学建模 35

4．3．1 码垛机器人结构分析 35

4．3．2 机器人运动学建模 36

4．4 TH50码垛机器人工作空间分析 38

4．4．1 机器人工作空间及其分析方法简介 38

4．4．2 机器人可达工作空间分析 40

4．4．3 机器人工作空间灵活性分析 44

4．4．4 其他可实现的任务空间 44

4．5 工作空间影响系数分析 46

4．5．1 机器人工作空间影响系数的定义 46

4．5．2 工作空间影响系数应用举例 47

参考文献 48

第5章 码垛机器人动力学分析及各轴伺服电动机和减速器选型计算 50

5．1 动态静力学方法简介 50

5．2 TH50型码垛机器人动态静力学建模 51

5．2．1 机器人受力分析 51

5．2．2 机器人的动态静力学建模 53

5．3 TH50型码垛机器人J4轴电动机和减速器选型计算 56

5．4 TH50型码垛机器人J2轴电动机及减速器选型计算 57

5．5 TH50型码垛机器人J3轴电动机及减速器选型计算 58

5．6 TH50型码垛机器人J1轴电动机及减速器选型计算 59

5．7 TH50型码垛机器人D、J处轴承的受力和选型计算 59

参考文献 61

第6章 TH50型码垛机器人本体机械结构设计 62

6．1 常见减速器在机器人中的安装 62

6．2 码垛机器人机械结构设计注意事项 62

6．3 码垛机器人本体机械结构 63

6．3．1 国外常见码垛机器人机械结构（图6-1～图6-5） 63

6．3．2 TH50型码垛机器人机械结构 64

6．4 TH50型码垛机器人本体机械结构设计分析与总结 67

参考文献 67

第7章 码垛机器人关键零部件的有限元静力学校核 68

7．1 Ansys简介 68

7．2 Ansys与Pro／E接口简介 71

7．3 Ansys静力学分析方法简介 73

7．3．1 静力学分析类型 73

7．3．2 结构线性静力分析的基本步骤 73

7．3．3 单位的选取 75

7．4 TH50型码垛机器人中间臂有限元校核 75

7．4．1 边界条件 75

7．4．2 建立有限元模型 76

7．4．3 加载求解 78

7．4．4 后处理 79

7．4．5 结果分析 83

7．5 TH50型码垛机器人上臂有限元校核 83

7．5．1 边界条件 83

7．5．2 计算结果 84

7．5．3 结果分析 88

7．6 TH50型码垛机器人J3轴拉杆有限元校核 88

7．6．1 边界条件 88

7．6．2 计算结果 88

7．6．3 结果分析 92

7．7 TH50型码垛机器人旋转底座有限元校核 92

7．7．1 边界条件 92

7．7．2 计算结果 93

7．7．3 结果分析 97

7．8 TH50型码垛机器人中间臂优化设计 97

7．8．1 提高机器人手臂的抗扭措施 97

7．8．2 优化后的中间臂有限元校核 98

7．9 TH50型码垛机器人旋转底座优化设计 102

参考文献 107

第8章 码垛机器人末端执行器的研究与开发 108

8．1 码垛机器人末端执行器概述 108

8．2 TH50型码垛机器人末端执行器的设计要求 109

8．3 TH50型码垛机器人末端执行器的方案设计 109

8．3．1 被码放物料的特点分析 109

8．3．2 末端执行器机械系统方案设计 110

8．3．3 末端执行器工作循环图设计 111

8．3．4 末端执行器驱动系统方案设计 113

8．4 TH50型码垛机器人末端执行器的载荷分析 113

8．4．1 末端执行器的结构设计 113

8．4．2 末端执行器的载荷分析 114

8．5 TH50型码垛机器人末端执行器驱动元件的选型设计 125

8．5．1 侧板开合机构驱动元件的设计与选型 125

8．5．2 手指开合机构驱动元件的设计与选型 130

参考文献 133

第9章 码垛机器人控制系统设计 135

9．1 控制系统结构 135

9．2 机器人编程 137

9．3 任务规划与运动规划 139

9．4 伺服控制 142

参考文献 145