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玻璃基板码垛机械手位置的迭代学习跟踪控制论文
码垛机械手在玻璃基板生产过程中发挥着至关重要的作用。针对玻璃基板码垛机械手码垛过程具有较强重复性的特点,提出迭代学习的码垛机械手位置跟踪控制方法。考虑到运行过程中出现的非重复性干扰设计了鲁棒迭代学习控制器。同时采用Lyapunov函数分析了码垛机械手的收敛性。
1 Solidworks软件简介
SolidWorks是法国达索公司最先在Windows系统上开发的一款三维设计软件。其CAD功用方面涵盖了一切的设计类型，实体建模、曲面设计、二维工程图、装配、运动仿真、构造剖析等功用一应俱全。创新的自顶向下设计过程使得设计工作了如指掌，实时的更新功用使得工程师能够随时对产品特征参数停止动态修正。除此之外，SolidWorks还为不同的设计人群提供不同的功用模块，包括钣金、管道布线、电气设计等，使得设计过程简约而丰厚。
2 码垛机器人的开展
国外，最早将工业机器人技术用于物体的码放和搬运是日本和瑞典。1968年，日本第一次将机器人技术用于码垛作业。1974年，瑞典ABB公司研发了全球第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于物品的取放和物料的搬运。随着计算机技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的开展和日趋成熟，日本、意大利、德国、美国、瑞典、韩国等国度在码垛机器人的研讨上做了大量工作，相应推出了本人的码垛机器人，如日本的FANUC和OKURA以及FUJI系列，德国的KUKA系列，瑞典的ABB系列等。工业机器人技术的飞速开展，使得码垛机器人在各个行业都得到了普遍的应用。
3 码垛机器人的工作对象
本文设计的码垛机器人的工作对象及其参数如下：
（1）码垛物品：箱类物品（如一箱纸巾）和袋类物品（如一袋洗衣粉）等。
（2）物品尺寸：长为200至500mm，宽为200至400mm，高为100至300mm。
（3）物质量量：每件物品为5至15kg。
（4）物品运动范围：以机器人为中心的，半径为3m，角度为90至180度。
4 码垛机器人构造设计
本文设计的码垛机器人为关节型机器人，这类机器人占空中积小、机构紧凑，工作空间大，还能穿过障碍物停止抓取，是机器人中运用最多的一种构造型式。码垛机器人的本体（即机械手）包括基座、腰部、大臂、小臂、末端执行器（俗称爪子），它的运动主要由码垛机械手手臂的俯仰运动和腰部的旋转运动组成。
4.1 手爪的构造设计
机械手臂末端抓取器大致可分为：夹钳式、专用操作式、吸附式、仿生多指式四类。由于工作对象为箱式或袋式物品，只需求设计能从不同角度抓取物品的夹钳式即可。其构造如图1所示，能够抓取不同大小多个品种的箱式或袋式货物。
4.2 臂部的构造设计
手臂部件（简称臂部）是机器人的重要执行部件，它的作用是支承腕部（关节）和手部（包括工件和工具），并带动它们在空间运动，臂部还装置一些传动驱动机构，从臂部的受力状况来看，它在工作中直接接受腕，手和工件的静动载荷，本身运动 又较多，所以受力状况复杂。
臂部主要是停止俯仰运动，这里采用铰接活塞缸完成臂部的俯仰运动。该机构的特性是，工作范围大、灵敏性好。
4.2.1 大臂的构造设计
大臂是臂部的组成局部，它两端分别与小臂和立柱相连，它都是经过铰链衔接。大臂的运动是经过与立柱相连的铰链活塞缸来停止运动传送的，它的运动轨迹就是一个圆弧形，经过活塞缸来停止俯仰运动，运动单一，构造简单。它较之小臂粗大，由于它是码垛机器人主要的受力局部之一。其三维构造如图2所示。
4.2.2 小臂的构造设计
小臂两端是与大臂和末端执行器衔接，这里采用铰链衔接，大臂与小臂之间的运动传送，采用铰接活塞缸来完成，其构造简单，运动性能好。小臂比之大臂在设计时资料耗费要比大臂少，体积也小，重量轻。其三维构造如图3.5所示。
4.3 立柱（腰部）的构造设计
立柱主要是支撑大臂小臂的重量，衔接大臂和底座，并且固定了活塞缸的运动范围。分离请求与设计过程，腰部的构造资料为合金构造钢，无经淬火与回火处置。其三维构造如图4所示。
4.4 活塞缸的设计
本次设计，我采用最多的动力传动方式就是活塞缸，由于它工作方式单一，只能停止伸缩运动，且构造简单，由缸体和活塞缸组成，并且它在机器人的设计中运用很普遍。其三维构造如图5所示。
4.5 底座的构造设计
底座是接受码垛机器人整体重量的主要部件，且由于码垛机器人的手臂长，招致机器人整体重心并不在底座中线上，所以底座较为宽大。其三维构造如图6所示。基于底座在本次设计中的作用，选取底座的资料为铸铁，且设计底座尺寸为：长×宽×高= 280 mm×120 mm× 20 mm。
5 结论
码垛机械手的总体构造如图7所示，其运动是由腰部的旋转、手臂的俯仰、末端执行器的夹紧和放松组成。码垛机器人工作的全部流程：第一步，大臂处的活塞杆运动，带动小臂停止下伏运动，从而末端执行器接近物品，并经过夹紧缸将物品抓取；第二步，大臂停止上仰运动，带动物品上升；第三步，腰部回转缸停止回转运动，将物品移到堆放指定区域上空；第四步，大臂又下伏，将物品放在堆放台上，并且夹紧缸放松物品，最后大臂上仰，腰部旋转回到原位。
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