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自动化煤气罐码垛工作站仿真设计

摘要

着眼当前时代,由于中国科技、经济的持续发展,以及随着供给侧结构性改革

不断推进,对产品的需求也愈来愈高,造成企业公司内部存在着劳动力供应紧张、

生产成本增加的现状。为在高效率的同时,提高生产的品质,从而达到全机器智能

化制造,工业生产机器人被广泛应用了开来。尽管工业生产机器人一直是上个世

纪的重要技术发明成果,过去也有六十几年,但随着电子技术的提升以及智慧制

造业的应用普及,制造业机器人已经成为企业提升、生产力、市场竞争力、以及

促进产业提升的主要方法,因此更多制造企业进行了升级转型,并开始大量投资

于制造业机器人。企业生产规模的不断扩大以及智能化程度的日益提升,工业机

器人在各行各业都有了日益深入的运用。

本文是基于ABB工业机器人码垛搬运工作站为研究背景，并同时对煤气罐码

垛自动化流水线的工艺流程进行分析；考虑到减小对煤气罐产品的损坏，设计建

模了真空吸盘式末端执行器，对真空吸盘的数量、大小和直径进行了计算选型；

为了保证产品能够平稳输送到抓取点，设计建模了皮带式输送机，同时也设计了

挡管让产品准确到达输送带末端；并且对其他外围设备（机器人控制柜、真空泵、

机器人底座、托盘底座、搬运叉车、围栏、光电传感器）进行了选型和建模。

最后，在RobotStudio软件里导入SolidWorks建好的模型，选用ABB公司生产

的IRB4400工业机器人，建立了虚拟工作站，并通过设计输送带和末端执行器的

Smart组件，搭建机器人I/O输入输出信号，编写码垛程序，实现设计要求的码垛

工艺任务。

本文基于ABB工业机器人码垛搬运工作站的研究，符合现今各大工厂企业的

码垛任务要求，能够满足大部分产品的码垛搬运工艺。

关键词：码垛机器人、真空吸盘、RobotStudio、Smart组件

第1章绪论

自从二十世纪六十年代开始，随着科学家们的不断探索，机器人技术也在不

断地发展，而工业机器人的应用也越来越广泛。

《麦卡诺》杂志报道了一种由电机和机械结构构成的移动机器人，它能运送

特定重量的物品。1950年代，Unimation开发了世界上第一个被称为Unimat的可

编程数字工业机器人，其液压驱动方式实现了0.000-254厘米的精确定位，并应

用于日本GKN、川崎公司。

随着科学技术的进步，工业机器人的用途也越来越广泛，例如1969年开发的

斯坦福机械手，它能够灵活地调节机械手的运动轨迹。1973年，瑞典Mag-nusson

公司大量购买了世界上第一台带有微处理器的IRB6工业机器人，并被用来对衬管

弯头进行研磨和抛光。此后，工业机器人的应用范围扩大到汽车、冶金、金属建

筑等，取代了手工操作。

我国在上个世纪七十年代就开始了工业机器人的研究，由于技术和经验的制

约，在早期的自主探索中没有取得明显的效果。80年代以来，国家在国家政策的

支持下，大力发展工业机器人，实施了“863”、“九·五”等科技攻关项目，

并在技术上取得了重大突破。到现在，我们已经形成了一条完整的产业链，我国

许多城市有了自己的工业区。

1.1课题研究背景及意义

随着工业技术的进步，工业生产的效率和质量得到了极大的改善，对其功能

和性能的要求也越来越高，随着工业机器人技术的不断发展，工业机器人的高精

度、智能化、自动化成为其发展方向[1]。

随着物流自动化的发展，企业需要更高的物流效率和更高的物流成本，再加

上中国人口老龄化的临近，工人的工资也越来越高，企业用工的成本越来越高。

搬运码垛机器人是一种在工业生产中用于搬运、码垛等作业的工业机器人。

在搬运机器人的作用是取代手工搬运物料和制品，在流水线上建立起一条高效率

的流水线，它能在狭窄、复杂的环境下工作，快速搬运，高精度拾取[2]。比如

ABB开发的IRB7600六轴机器人最大承载能力为650公斤，可进行大型零件吊装、

车体旋转等工作；日本川崎重工业公司开发的MX700N六轴机械手采用纵向多关节

式设计，最多可承载700公斤的负重，一次可承载大量的工件，而且其下半部分

的旋转半径和作用范围很小，可以在狭小的空间内进行搬运。

目前国内的搬运码垛机器人大部分都是国外的，自主品牌的数量很少，因此

国产搬运码垛机器人的开发意义很大，而国内的搬运码垛机器人将会更便宜，技

术也更适