袋装物料装卸机器人臂长的优化设计

第21卷第3期2007年7月

济南大学学报(自然科学版)

()

Vol.21　No.3

Jul.2007

　　文章编号:1671-3559(2007)03-0238-05

袋装物料装卸机器人臂长的优化设计

李长春,刘广志

(济南大学机械工程学院,山东济南250022)

摘　要:分析袋装物料的装卸现状,提出采用5自由度关节机器人装卸的方法。选择8.5t的载货汽车和50kg的水泥袋作为装卸对象,在装卸过程中机器人与车厢侧板不发生干涉,并能到达车厢的每个位置;对机器人的大、小臂长度进行了优化;讨论了大臂的仰角和运动性能,最后得到优化后的大、小臂长度尺寸。

关键词:袋装物料;机器人;臂长;装卸;优化中图分类号:TH122

文献标识码:A

自由度就能够装卸袋装物料,这5个自由度是:腰部

的回转运动1,大臂相对腰部的摆动2,小臂相对大臂的摆动3,腕部相对小臂的摆动4和腕部自身的旋转运动5,其运动示意图如图1所示。需要说明的是腕关节的仰俯运动4度上,;腕关节自5,袋装物料

。

水泥、化肥、粮食、面粉、饲料、品等粉粒状物料大都采用袋包装运输,物料产量巨大,如20049.72]

t,,达到10.64亿万t、粮食产量达到4.84亿t。卸运输方式主要是靠肩扛和小车拉,不仅装卸工人的劳动强度大、工作效率低,而且是在粉尘的环境下工作,危害装卸工人的身心健康。美国的TheCo2lumbiaMachineInc.和GoldcoIndustries公司生产的高位高速码垛机,可以对生产线上的物料进行在线

[3-4]

码垛。采用机器人装卸袋装物料具有抓取可靠、移动灵活和摆放整齐等特点,可以减小袋装物料的放

[6]

置空间,便于仓储管理,并且减轻装卸工人的劳动强度,提高装卸效率,减少环境污染。袋装物料装卸机器人既可以用在生产线上的物料搬运堆垛,也可用于汽车等运输工具的装卸堆垛。

[5]

[1]

图1　袋装物料装卸机器人运动示意图

1.2　袋装物料装卸机器人的运动规划

机器人装卸袋装物料的规划可分为两种情况,一是袋装物料装卸运输工具的规划,二是袋装物料仓库堆垛的规划。这里只讨论袋装物料装卸运输工具的规划,在某一料垛位置,机器人装车过程示意图如图2所示,该位置的袋装物料装完后,需移动机器人到下一料垛位置装车。预先测量出堆垛后的十袋袋装物料的长度、宽度和高度尺寸,根据运输工具车厢内的空间尺寸和运输袋装物料的总质量,对车厢

1　袋装物料装卸机器人的运动状况

1.1　袋装物料装卸机器人的自由度数

装卸袋装物料采用关节坐标机器人

[7]

,有5个

收稿日期:2006-11-02

基金项目:山东省教育厅科技计划(J05B02)

作者简介:李长春(1956-),男,安徽砀山人,教授,硕士生导师。

图2　袋装物料装车示意图