2012/6/19 0:00:00
摘要：针对现代特殊工业环境不便人力搬运货物的实际情况，设计了一款无线遥控机器人实现货物的精确搬运堆放。考虑到工作环境多变，故采用红外线遥控技术实现对机器人的实时控制。该机器人采用Solidworks 软件建立相关机构模型，利用ADAMS软件模拟仿真、运动受力分析，并最终实现模型的制作。
1引言
当今社会，工业环境日益复杂，货物的搬运堆放已面临机械化的趋势。针对环境的多变性、货物堆放的复杂性，采用红外线无线遥控实现对机器人的实时操控，完成对货物的准确堆放。机器代替搬运工的角色，高效率的工作，操作人员不但可以实现远距离的控制，还可以免受各种工业环境对人体造成的不利影响因素。
搬运机器人(transfer robot)是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，是近代自动控制领域出现的一项高新技术。我们通过前期讨论完成设计要求，采用slodiworks建立无线遥控搬运机器人的传动机构及机械手三维模型，并结合ADAMS软件进行模拟运动受力分析，得出运动仿真动画，模拟出传动受力曲线。
2无线遥控机器人的结构和功能
无线遥控机器人主要是代替人实现对货物的堆放，堆放过程中要实现对货物的夹取、运输、摆放三个步骤。图1所示为模拟工作环境及货物尺寸的虚拟建模。无线遥控机器人的结构设计共有这几部分组成：行进采用车轮滚动实现、结构框架、移动机械工作台、机械手。
传动机构采用电机驱动，整体包括5个减速电机。两电机提供机器人行进动力，一个实现工作台的水平移动，一个实现机械手的上下平动，一个为机械手的夹取提供动力。
3三维建模、运动受力仿真
基于SolidWorks强大的三维建模功能、ADAMS精确的虚拟仿真技术，采用SolidWorks软件建立机器人的虚拟机构模型，并导入ADAMS软件中进行运动受力仿真分析。
丝杆螺母机构、滑轮导轨起重结构：SolidWorks 建立丝杆螺母机构模型,并另存为parasolid(*.x_t)文件，以便导入ADAMS中运动仿真分析。
滑轨采用直线导轨，配合滑轮的起重支撑作用，再由电机提供动力，实现整个机械手的升降。
4实物模型制作中遇到的问题及其解决办法
主要原因如下：加工精度达不到要求、理论设计过程中摩擦因素考虑不全面、电机输出扭矩达不到预想的要求。
4.1 电机的选用
无线遥控搬运机器人采用12V直流电源，电机均采用额定电压12V、额定电流1.5A的减速电机，型号为ZGA37RG14.78i-3500、ZGA37RG40i-5000等。考虑到电机的自锁功能，在机械手的升降过程中，可以实现机械手的空间定位。
4.2机械手机构的设计
初次设计机械手模型为铰链四杆滑块机构，最终采用滑轨收缩原理，为了防止机械手夹取时因过度夹紧而给货物太大压力，在滑轨收缩处添加弹簧以抵制缓冲压力。
4.3起重机构
为实现货物的高度堆放，机械手必须能有一定的升降高度，此处采用卷扬机原理，导轨联合滑轮实现机械手的升降。
5模型的制作及调试
模型制作完毕后，经过一系列的测试及调试，预期的功能得到了实现，证明之前三维建模以及仿真分析的结果是正确的。
6总结、应用及推广
本文就搬运机器人为着眼点，设计了一种新型的无线遥控搬运机器人。与传统机器人设计所不同的是，运用了solidworks软件进行了三维建模，并利用ADAMS软件对模型进行了运动受力的分析，为接下来的研究和模型的制作提供了具体可靠的数据和理论依据。机器人中运用到了丝杆螺母传动，滑轮、滑轨，可精确实现定位。利用了五个电机驱动，使得机器人具备多自由度的工作能力。如今，搬运机器人越来越得到重视，新型搬运机器人的研究很具有现实意义和价值，该无线遥控搬运机器人模型成功实现了预期的功能，理论、实践都可行，极具进一步推广及研究的价值。