现有的卷烟产品码垛机器人夹紧装置存在设计不合理、控制效果差等不足,无法满足卷烟制造业的可持续发展要求。在原有装置基础上对夹紧装置进行再设计,构建夹紧装置动力学模型,分析夹紧装置运行规律,完成了控制器设计与部件选型。结合夹紧装置的特性编写控制程序,并进行了夹紧装置控制对比实验。实验结果显示,与现有控制器相比,设计的控制器控制夹紧装置夹紧力偏差与位移偏差较小,码垛精度更高。

根据目前烟草配送中心作业的异型烟分拣需求量增大、分拣效率低下的问题。以某烟草公司为例,项目团队研发了一套安全高效全自动异型烟分拣流水线。设计了基于eM-Plant软件的仿真模型,模拟了订单输入到自动分拣、合单、码垛、裹膜系统的作业流程。实现了全自动异型烟分拣系统的功能并详细论述了系统的特点、原理及关键技术,并依据仿真结果,提出了作业系统流程优化的思路和方案,改进后的系统分拣效率提升15%。通过现场的安装调试,全自动异型烟分拣流水线运行性能良好,完成了对异形烟全自动分拣流水线的要求。

为降低码垛机器人小臂质量,提高其动态性能,降低能耗。基于有限元静力学分析、模态分析,以质量最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一阶固有频率不降低、最大合位移和最大等效应力允许值为约束条件,利用实验设计和响应面法建立目标函数和约束函数的代理模型;通过优化求解,得到小臂的优化模型。通过对比分析,在保证固有频率、结构刚度和强度在允许范围内的情况下,小臂的质量减轻了41.89%。文中提出的优化设计方法具有明显效果。

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用“5-3-5”轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。

针对码垛机器人运动控制和实际应用问题，对码垛机器人运动学与轨迹插值进行了深入的研究。首先利用码垛机器人平行四边形结构特点，建立了连杆相互之间的坐标系，进行了正运动学描述。其次利用了位姿分离法简化了运动学方程，同时使用牛顿迭代法解决了运动学反解的问题。再次，对四自由度码垛机器人进行了数据采集分析，验证了牛顿迭代法解决运动学的正确性。最后，讨论了散乱节点插值算法在机器人轨迹规划中的应用，利用该算法对机器人路径轨迹进行插值以使得机器人运动轨迹更为平滑。实验结果表明，牛顿迭代运动学算法和散乱点插值算法具有很好的鲁棒性，对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。

综述了国内码垛机器人的发展过程和应用现状, 探讨了我国码垛机器人在工业应用上实现进一步替代人工码垛作业的可能性, 并针对国内卷烟行业卷烟包件自热缩膜包装机封装后的人工码垛作业这一环节, 提出建立码垛自动化工业线的解决方案.基于该方案, 利用V一REP进行三维仿真, 论述该方案的可行性,为码垛机器人在工业生产中的进一步应用和发展提供借鉴性参考.