基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究中手爪运动学仿真分析（下）

码垛机器人夹持手指末端辊轴在竖直方向的位移随时间的变化曲线如图3.12所示。

上图所示的位移是辊轴相对于安装板的原点而言，因此其值为负数。在整个抓取过程中辊轴位移的最大变化范围为22mm，抓取前末端辊轴应距离面粉袋底面5mm，在0.3秒辊轴运动到最底部，并且在底部有一小段的平缓阶段，该阶段正是夹持手指开始抓取面粉袋的初期阶段，有利于面粉袋的抓取，不易损伤面粉袋。

有上面的位移图得出，抓取过程中辊轴竖直方向的位移比较小，符合抓取要求，水平位移变化比较大，需对其速度和加速度进行分析。夹持手指末端辊轴水平速度曲线和加速度曲线分别如图3.13和图3.14所示。

由上图可知0-0.6秒之间，辊轴的水平加速度几乎为零，其水平速度保持在152mm/s不变，该时间段夹持手指运动平稳，无冲击现象，夹持手指可以平稳顺利的进入面粉袋底部。后半阶段辊轴速度迅速提高，有利于防止面粉袋在抓取的时候发生侧滑，也能保证加紧牢固。

通过对夹持手指末端辊轴上加载的作用力，可以反求出气缸的作用力，其变化去下如图3.15所示。

3.5本章小结

本章针对输送线上面粉袋的摆放姿态，设计了用于面粉袋码垛的拾取手爪，并进行了典型工况的静力学分析和基于SolodWorks Motion运动学仿真分析。结果表明拾取手爪各零部件的设计均满足强度要求，分析了手爪在抓取过程中气缸的受力及夹持手指末端辊轴的运动情况，掌握了拾取手爪的关键运动参数，也为拾取手爪的进一步优化设计奠定了基础。

第4章直角运动机器人设计

4.1引言

面粉袋拾取与码垛机器人的设计对整个码垛系统的影响至关重要，直接决定着码垛系统的空间布局、结构形式、码放效率和码放精度。本章在学习借鉴国内外码垛机器人设计经验的基础上，结合实际工厂的面粉袋码垛需求，设计了用于面粉袋拾取与码垛的直角坐标运动机器人。

4.2面粉袋码垛系统分析

4.2.1码垛机器人工作参数

面粉生产企业生产的面粉袋尺寸为540mmX360mmX 120mm(长、宽、高)，面粉袋重量为25kg，每小时最高产量为400袋。托盘尺寸为1200mmX 1000mmX 100mm(长、宽、高)，为了保证面粉袋垛层码放的稳定性，需要将面粉袋交错进行码放，每层的码放规则如图4.1所示，其中图中数字代表该层中面粉袋码放的次序，每个托盘码放8层面粉袋，共计40包。