摘 要

现代科技的高速发展引起了产业结构的本质性变化，主要体现在现代企业生产的自动化进程中。随着自动化进程加快，控制系统的不断改进和优化，工业机器人逐渐取代部分劳动力而普及到了各类行业，包括制造业、食品包装业甚至农业等等。工业机器人在食品包装上的应用主要体现于对物体的搬运与码垛，解决了大批量生产中劳动力不足的问题，同时提高了生产效率和企业经济效益，对经济发展也重大意义。机器人末端执行器是安装在机械手腕末端，与被工作对象直接接触的执行机构，从末端执行器的结构可以直观看出机器人的功能。

鸡蛋是人类日常生活中常见的食品，需要量很大。所以禽蛋产业规模化生产需要机器人来来提高生产提高效率。本文综合查阅的文献和市场调查，结合在禽蛋产业中鸡蛋托的形状要求，设计出一种夹持型机器人末端执行器结构，并在solid-works中对结构进行运动分析和动力分析，再根据负载计算数据选择成品机器人。另外，将对末端执行器的控制系统进行简单概述。控制系统以PLC为控制核心，配合伺服电机、各种传感器等元件，实现对鸡蛋托的搬运与码垛。

关键词：工业机器人，末端执行器，控制系统，鸡蛋托搬运与码垛

Abstract

With the rapid development of modern technology, the essential changes of industrial structure are mainly reflected in the process of modern enterprise production. With the acceleration of the automation process , thanks to the continuous improvement in control system, industrial robots are able to gradually replace part of the labor force and are quickly in service in various industries, which including manufacturing, food packaging industry and agriculture. The application of industrial robot in food packaging mainly in material handling and palletizing, which save the labor cost and improve the production efficiency. The robot end effector is the actuator that is directly exposed to the object, and the function of the robot can be seen intuitively.

Egg is a common food in human daily life that has large production. However handling individual egg for packing is a nuisance things and labor intensive,so it is a exact case that the industry robots can be in good usage. After comprehensive review of the literature and market survey, combined with the special requirements of the product, the overview of the end effector control system is carried out. A clamping type end actuator with detail is designed, and kinematic analysis and dynamic analysis of the structure is carried out based on the load . To clarify the concept, a demonstration system with egg tray handling and palletizing is also designed which uses PLC as control system. 

Key words: industrial robot manipulator control system, egg tray handling and palletizing

目 录

第一章 绪论 5

1.1研究背景与研究意义 5

1.2机器人在现代包装设备中的应用 7

1.3码垛机器人的发展现状及趋势 7

1.4主要研究内容 10

第二章 机器人通用机械手结构的确定 11

2.1机器人机械手方案比较 11

2.2机械手通用结构设计 11

2.3机械手驱动方式的选择 13

2.4对机器人的一些基本参数的确定 14

第三章 生产线上其他机械设计方案确定 16

3.1机械设计基本要求 16

3.2运输线简要设计 16

3.3对装蛋搬运装置的介绍 18

第四章 末端执行器的设计 19

4.1结构的比较和选择 19

4.2驱动方式的比较和选择 20

4.3气缸的选型及活塞杆校核 21

4.4末端执行器设计 25

第五章 控制系统的概述和选择 26

5.1控制系统的概述 28

5.2控制方式的选择 28

5.3控制系统工作大致方案 29

第六章 总结与展望 30

参考文献 32

绪论

21世纪以来，机器人以超乎想象的速度进入人们的视野，各种用途的工业机器人出现在了各个企业的生产车间里。伴随着时间的推进，机器人的应用不仅仅局限于工业领域，慢慢地，在农业领域的应用逐渐增加，出现了形状各异的采摘型机器人；同时在食品包装产业结构中起到至关重要的作用食品，包装技术能够飞速发展起来，原因很简单，包装机器人悄然出现在了各类包装车间，尤其是码垛机器人的出现使得效率更加提高，获得广大企业的青睐。而在禽蛋类产业结构里，工业机器人配合简单的末端执行器结构便能实现对鸡蛋托的装载与卸载，完成搬运和码垛任务。

1.1研究背景与研究意义

20世纪末以来，机器人技术发展尤为迅猛，不仅仅是工业机器人，其他类型的机器人应用也层出不穷。机器人技术是一种集合了力学、传感器技术、机构学、自动控制技术等一系列高科技的综合性技术。它是现在高科技发展的象征，是当前各个国家科技研究的热门方向。工业机器人的应用范围很广泛，它可以代替人类完成主要焊接、装配、搬运、喷涂、码垛等各类复杂繁重甚至有危险的的工作，工业机器人代替劳动力已经成为了未来自动化生产的必然趋势。与此同时，对于不同作用的末端执行器的设计与研究已经迫在眉睫，同时多功能末端执行器的研发是重中之重。

机器人从使用的环境情况来说可以大致分为两类，即工业机器人和其他类机器人。工业机器人就是应用在工业领域完成生产工作的多自由度机械手。在我们国家，工业机器人的应用范围主要还是在汽车、电器、工程机械、石油化工等大型重工业。但由于工业机器人工作效率很高，一些大型轻工业企业对其需求量也日益增大。一般小型企业，会选择简单的机器人结构来完成简单的工作任务。但随着时间推进，各类中小型企业对工业机器人的需求量逐年增加。据不完全统计，在工业机器人参与的生产线上，已经很少有人类劳动力甚至很少有单一的机器人。