目前在用的工业码垛机器人种类繁多，但根据其多轴控制系统的技术特点一般可分为三种类型：1）基于PLC的多轴控制系统；2）基于PC的多轴控制系统；3）基于总线的多轴控制系统。其中，总线控制系统具有数字信号传输、系统完全开放等优点，得到广泛的应用。笔者通过研究发现，基于现场总线，尤其是CAN总线的工业码垛机器人在实际应用中具有便于组网、

采用D-H法得到局部闭链码垛机器人运动学正逆解,利用MATLAB绘制其可达工作空间。基于任务需求及生产现场布置方案,完成机器人弧线过渡路径规划。依据路径规划结果,以机器人在目标轨迹上运行周期时间最短为目标,选择正弦、多项式及修正梯形3种加速度运动规律进行优选。在此基础上,通过运动学逆解将操作空间轨迹规划映射到关节空间,得到机器人各关节在目标轨迹上的位移、速度和加速度时变关系。结果表明:在弧线过渡模式下,采用修正梯形运动规律能有效缩短运行周期。

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。

为了降低机器人的制造成本,设计了一种4自由度经济型码垛机器人,具有结构简单、机身紧凑的特点,满足轻量化和低成本设计要求。采用几何法建立了码垛机器人的正、逆运动学模型,并且基于工业现场码垛要求建立了码垛机器人与码垛托盘之间的数学模型。同时考虑码垛物体对机器人的常用垛型进行了详细分析,并设计了垛型计算方法和机器人的码垛轨迹。最后进行了码垛机器人实验,仿真及实验结果验证了码垛机器人机构设计及码垛算法的有效性,满足码垛机器人的设计及实际应用要求。

为了提升包装物品生产效率，降低企业生产成本，在充分分析包装码垛机器人的基本结构和工作流程的基础上，设计了一种基于PLC和触摸屏的包装码垛机控制系统。通过威纶触摸屏实现码垛机器人的控制和实时监控，以横河FA—M3PLC为码垛机器人控制系统核心。并根据包装码垛作业的需要和工作流程，完成了机器人软件编程；实际运行结果表明，该码垛机器人控制系统可靠性高、稳定性强，同时具有很强的可扩展性，便于维护。该控制系统能够满足啤酒码垛作业的实际需要，对于提升产品包装生产效率，降低生产成本具有重要意义。

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于单维拉线测量系统对该机器人的运动学标定方法进行了研究.采用环路增量法构造了码垛机器人平行四连杆的误差模型,并建立了带关节变量比例系数的运动学误差模型,从而对关节传动误差进行补偿.通过对影响机器人末端位置精度的几何误差参数进行敏感性分析,将几何误差源简化为11项,可有效提高辨识效率.结合单维拉线测量系统的特点,建立了末端运动误差与几何误差源的映射关系,进而提出了一种基于距离测量的参数辨识模型.通过计算机仿真和标定试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明,标定后码垛机器人位置误差3？值由11.73,mm减小至1.79,mm,运动精度提升84.7%,.

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。

码垛机器人的小臂是机器人的重要部件，其刚度和强度影响到系统的抓取载荷和控制精度。针对某仓储设备公司要求，利用有限元分析软件ABAQUS对其研发码垛机器人小臂进行有限元分析，在工作条件下求出最大应力与应变，确定了其结构的安全性与合理性，为下一步整体结构的设计与优化提供了理论支持。

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.

托盘存储和输送设备是机器人自动码垛生产线的重要周边设备，本文详细介绍了该设备的气动系统及其控制的特点。