码垛机器人在工业自动化领域有着广泛的应用。码垛机器人的使用解除了人们在高强度的劳动作业，缩小产品的堆放空间，提高了企业的利益。码垛机器人动作灵活精准、快速高效、稳定性高，工作效率高。因此，码垛机器人成了厂家的优先的选择，

本文以物料堆积为研究对象，解决物料箱码垛问题，研究自动化物料箱堆垛起来的码垛机器人仿真系统的构建，实现生产输送链终端自动化，使得生产中获得高效的运行速度和较好的经济价值。

1码垛机器人工作环境及参数要求

1.1工作环境

本码垛机器人将用于流水线末端物料箱或箱状的物料的平稳搬放和整齐码放，使物料箱的码放更加便捷，在仓库或车间需要实现自动化流水线生产时，节约人力和财力，提高企业生产效率和市场竞争力。

1.2工作空间分析及相关技术参数

该码垛机器人主要搬放、码放物料箱或箱状的物料，在这我们根据生产现场实际情况，以通用型物料箱为例，其尺寸长、宽、高分别为600mm*350mm*200mm，重量为20kg。计划一层放5箱，横3竖2。然后放在托盘上，托盘尺寸为1700*1300（单位mm），一个托盘放大约1吨，依次叠放至第4层即可，这样放置可以有效防止物料箱倾倒。码垛范围：800*800*300（长*宽*高）（单位mm），抓手形式：吸取式，工作是将物料箱从传送带末端吸起，放在托盘码放起来。

2本设计码垛机器人的运动形式确定

经过对资料的查找的比较以及对视频的学习，选择了最合适的机械手。在肯定坐标类型方案时，考虑到具体设计要求。

根据码垛机器人的工作环境和任务要求，结合上述各种坐标形式的机械手的特点，选择了旋转关节型机械手。在工作空间宽度、复杂位移轨迹和姿态控制等方面都优于其类型他机器人。

关节型机器人是以臂部各相邻部件的相对角位移作为运动坐标，动作相对灵活，占地空间小，工作范围大，这种的优势是本次设计研究的机器人所需求的。

3码垛机器人自由度的确定

工业机械手的自由度越多，它的作用和应用就越方便。然而，控制系统和结构越复杂，机器人定位精度越难确定，它的成本价格越高，体重就越大。因此，在设计工业机械手时，应量减少地使用自由度。在对其工作环境和尺寸估计进行分析后，为了满足实际需求，码垛机器人应具有一定的灵活性，主要具有负载大、运行平稳等特点。在自由度为4的情况下，即可满足需求，完成物料箱的码放。

4码垛机器人结构及数字化模型构建

4.1码垛机器人的工作要求

根据生产现场要求，如图1所示。堆垛的速度大约为每小时400箱，错误的位置不大于于±6mm，能与物料箱生产线末端自动的堆垛连接起来，完成对物料的自动化放置。

4.2码垛机器人手爪结构设计

依据物料箱尺寸（600mm*350mm*200mm），我们可以得出码垛机器人吸盘设计的尺寸。吸盘式手爪广泛应用于各种机械手码垛中，对于抓取箱类物料起着重要的作用。手爪的详细数字化仿真模型见图2（a）所示。

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基金项目:虚拟制造技术福建省高校重点实验室2018年开放课题（课题编号：Xnzz1804）。

作者简介:（1974-），男，河南新乡人，讲师，河南工程学院，研究方向为先进制造技术、机电系统设计；顾立志（通讯

作者）（1956-），男，黑龙江佳木斯人，教授，泉州信息工

程学院，研究方向为先进制造技术、虚拟制造。

制造中的集成化应用、数控应用、虚拟化应用以及柔性化应用，让机械制造的生产效率、生产成本、生产管理、市场环境适应能力都得到了极大的提升。

参考文献:

[1]张洪川.机械自动化技术在机械制造中的应用[J].时代农机，2018，45（04）：154-155.

[2]王伟.机械自动化技术及其在机械制造中的应用探讨[J].内燃机与配件，2018（5）：63-.

[3]苏晓军.机械自动化技术及其在机械制造中的应用探讨[J].山东工业技术，2018，266（12）：47.

基于Robotstudio的码垛机器人工作站

构建的仿真研究

①②;顾立志②;李辉①;黄宏俊①

（①河南工程学院机械工程学院，郑州451191；②泉州信息工程学院虚拟制造技术福建省高校重点实验室，泉州362000）摘要:本文进行了码垛机器人的工作环境分析和参数设计,确定了运动形式和自由度。使用SolidWorks软件构建4自由度物料

箱码垛机器人和它的的吸盘三维数字模型,将机器人本体、吸盘的三维模型转化并导入Robotstudio软件进行仿真运行。在Robotstudio软件中构建了码垛机器人工作站仿真的基本流程;然后,构建动态输送链、物料拾起的Smart组件和仿真运行的I/O信号;最后,离线编制机器人堆垛程序,仿真运行,实现其工作站的码垛作业。

关键词:码垛机器人;Robotstudio;SolidWorks;工作站仿真;Smart组件

Internal Combustion Engine &Parts

（a ）（b ）

图2码垛机器人手爪及托盘底座

4.3码垛机器人托盘底座结构的描述

托盘底座是为了方便码垛机器人的放置物料，它能保证托盘的稳定性，使得码放的物料平稳不容易倒塌，也方便叉车的快速叉出。如图2（b ）所示。4.4码垛机器人整体仿真模型构建它的整体包括在码垛机器人上的底座以及基座部分，机器人的手臂是由基座、大臂、小臂腕部等部分构成。除此以外，还包括小臂前端的吸盘工具的图形的部分，它在软件中的整体结构完成三维模型的建立后如图3

所示。图3码垛机器人整体结构

5码垛机器人工作站仿真系统构建本文利用RobotStudio 仿真系统进行CAD 图型导入、

路径自动规划、离线编程、仿真调试。

①在robotstudio 的仿真软件中新建一个工作站；

②打开软件模型库，导入IRB460机器人模型；

③使用SolidWorks 软件绘制出出码垛机器人吸盘、机

器人底座、托盘和托盘底座等工作站所需的三维模型图，

转换为相应格式，导入这个仿真工作站完成物料箱堆垛的布局工作；④构建RobotStudio 的机器人系统，在工作站创建smart 和I/O 信号。最后，仿真运行码垛工作

站。图4工作站仿真系统6总结

本文根据生产实际，构建一种码垛自动化物料机器人。通过整体方案设计。在soildworks 软件构建相关的数字化三维模型，通过robotstudio 软件构建码垛工作站实现码垛作业仿真。①照实际的生产环境，确定码垛机器人基本运动形式

及自由度数为4的关节型机器人。②在soildwork 软件的基础上，构建码垛机器人整体和它所需要的配件，特别是对码垛机器人的整体进行了细致的构建。③在基于Robotstudio 软件进行仿真系统构建并导入相应的三维数字化模型，布局码垛工作站的整体运行空间，然后根据布局建立码垛机器人仿真系统，创建动态的输送链和拾取物料的运动以及相应smart 组件、I/O 信号。④利用码垛机器人工作站在Robotstudio 软件上仿真运行，观察系统构建

后的运行结果。

参考文献院

[1]陆叶.基于RobotStudio 的机器人柔性制造生产线的仿真设计[J].组合机床与自动化加工技术，2016（06）.[2]D.Deng,H.Murakawa,FEM prediction of buckling distortion induced by welding in thin plate panel structures,structures,Comput.Mater.Sic.2018,43(4).

[3]叶晖.工业机器人典型应用案例精析[M].北京：机械工业出

版社，2013.

[4]康瑞芳，刘鑫.包装码垛机器人嵌入式控制系统设计[J].包装工程，2018（01）.

[5]陈冬冬.基于袋装物体的码垛机器人系统设计与研究[D].沈阳工业大学，2019.

基准点奇数层摆放偶数层

摆放

图1码垛放置形式下载本文