1. 研究目的与意义（文献综述）

• 码垛机器人的优势

随着21世纪工业的蓬勃发展，对产品精度的要求不断提高，机器人参与生产正逐渐普及。码垛是将物料按照一定模式，一件件堆成码垛，以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动，随着工业化大生产规模的扩大，码垛实现自动化，以加快物流的速度，保护工人的安全和健康，同时也能获得整齐一致的物垛，减少物料的破损和浪费，已成为一种发展趋势。随着生产规模的扩大和自动化水平的提高，码垛机器人柔性、处理能力及可靠性正在不断地升级，应用场合也逐渐在扩大，因此开发高性能、低成本、人性化的码垛机器人将有广阔的市场前景。

码垛机器人的优势可以概括为：增加生产的自动化程度，提高生产效率，减少生产成本；将操作者从枯燥、危险或恶劣的生产环境中解放出来，保护了劳动者等等。

• 国内外的码垛机器人发展情况

码垛机器人是随着工业机器人应运而生的，国外的工业机器人的研究可以追溯到20世纪60年代，我国研究工业机器人的时间要晚于国外一个年代，在上世纪70年代才开始研究与应用。

2. 研究的基本内容与方案

基于matlab软件，通过SimMechanics_Links插件将在solid works软件中建立的码垛机械手的三维模型导入到SimMechanics仿真环境中，通过给同关节施加加速度，实现码垛机械手的速度调节，运动测试与抓取实验。并根据仿真结果，利用matlab的图形显示功能对机械手的执行结构的轨迹进行位移、速度及关节所受力和力矩的分析。

1. 码垛机械手的运动形式确定

常见的机械手有四种运动形式：分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式。下表为机械手各类运动形式的分析，选择关节坐标式。

2. 码垛机械手自由度确定

工业机械手自由度数目越多，其动作将会越灵活，应用将会越广，然而也使控制系统和结构更复杂，机器人定位精度难以保证，整机造价高、重量大。因而在设计工业机械手时，应按实际需求，选用尽量少的自由度数，国内外目前现有工业机械手的自由度数目大多是4~6 个，7 个以上的自由度将属冗余自由度，一般是用来避障的。根据现有的码垛机械手模型，如下图所示，自由度选为4。

码垛机械手3D模型图

3. 研究计划与安排

第1-2周：文献查阅，包括著作、期刊、会议论文、网络资源等；

第3周：完成开题报告、论文提纲；

第4-5周：完成对现有的码垛机械手的分析和建模；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李成伟, 朱秀丽, 贠超. 码垛机器人机构设计与控制系统研究[j]. 机电工程, 2008, 25(12):81-84.

[2] 刘清, 韩宝玲, 罗庆生,等. s7-200可编程控制器在新型智能码垛机器人中的应用研究[j]. 制造业自动化, 2008, 30(7):39-43.

[3] 张丰华, 韩宝玲, 罗庆生,等. 基于plc的新型工业码垛机器人控制系统设计[j]. 计算机测量与控制, 2009, 17(11):2191-2193.