玻璃基板碼垛機械手位置的迭代學習跟蹤控制論文
碼垛機械手在玻璃基板生產過程中發揮著至關重要的作用。針對玻璃基板碼垛機械手碼垛過程具有較強重複性的特點,提出迭代學習的碼垛機械手位置跟蹤控制方法。考慮到執行過程中出現的非重複性干擾設計了魯棒迭代學習控制器。同時採用Lyapunov函式分析了碼垛機械手的收斂性。
1 Solidworks軟體簡介
SolidWorks是法國達索公司最先在Windows系統上開發的一款三維設計軟體。其CAD功用方面涵蓋了一切的設計型別，實體建模、曲面設計、二維工程圖、裝配、運動模擬、構造剖析等功用一應俱全。創新的自頂向下設計過程使得設計工作了如指掌，實時的更新功用使得工程師能夠隨時對產品特徵引數停止動態修正。除此之外，SolidWorks還為不同的設計人群提供不同的功用模組，包括鈑金、管道佈線、電氣設計等，使得設計過程簡約而豐厚。
2 碼垛機器人的開展
國外，最早將工業機器人技術用於物體的碼放和搬運是日本和瑞典。1968年，日本第一次將機器人技術用於碼垛作業。1974年，瑞典ABB公司研發了全球第一臺全電控式工業機器人IRB6，主要應用於物品的.取放和物料的搬運。隨著計算機技術、工業機器人技術以及人工智慧控制等技術的開展和日趨成熟，日本、義大利、德國、美國、瑞典、韓國等國度在碼垛機器人的研討上做了大量工作，相應推出了本人的碼垛機器人，如日本的FANUC和OKURA以及FUJI系列，德國的KUKA系列，瑞典的ABB系列等。工業機器人技術的飛速開展，使得碼垛機器人在各個行業都得到了普遍的應用。
3 碼垛機器人的工作物件
本文設計的碼垛機器人的工作物件及其引數如下：
（1）碼垛物品：箱類物品（如一箱紙巾）和袋類物品（如一袋洗衣粉）等。
（2）物品尺寸：長為200至500mm，寬為200至400mm，高為100至300mm。
（3）物質量量：每件物品為5至15kg。
（4）物品運動範圍：以機器人為中心的，半徑為3m，角度為90至180度。
4 碼垛機器人構造設計
本文設計的碼垛機器人為關節型機器人，這類機器人佔空中積小、機構緊湊，工作空間大，還能穿過障礙物停止抓取，是機器人中運用最多的一種構造型式。碼垛機器人的本體（即機械手）包括基座、腰部、大臂、小臂、末端執行器（俗稱爪子），它的運動主要由碼垛機械手手臂的俯仰運動和腰部的旋轉運動組成。
4.1 手爪的構造設計
機械手臂末端抓取器大致可分為：夾鉗式、專用操作式、吸附式、仿生多指式四類。由於工作物件為箱式或袋式物品，只需求設計能從不同角度抓取物品的夾鉗式即可。其構造如圖1所示，能夠抓取不同大小多個品種的箱式或袋式貨物。
4.2 臂部的構造設計
手臂部件（簡稱臂部）是機器人的重要執行部件，它的作用是支承腕部（關節）和手部（包括工件和工具），並帶動它們在空間運動，臂部還裝置一些傳動驅動機構，從臂部的受力狀況來看，它在工作中直接接受腕，手和工件的靜動載荷，本身運動 又較多，所以受力狀況複雜。
臂部主要是停止俯仰運動，這裡採用鉸接活塞缸完成臂部的俯仰運動。該機構的特性是，工作範圍大、靈敏性好。
4.2.1 大臂的構造設計
大臂是臂部的組成區域性，它兩端分別與小臂和立柱相連，它都是經過鉸鏈銜接。大臂的運動是經過與立柱相連的鉸鏈活塞缸來停止運動傳送的，它的運動軌跡就是一個圓弧形，經過活塞缸來停止俯仰運動，運動單一，構造簡單。它較之小臂粗大，由於它是碼垛機器人主要的受力區域性之一。其三維構造如圖2所示。
4.2.2 小臂的構造設計
小臂兩端是與大臂和末端執行器銜接，這裡採用鉸鏈銜接，大臂與小臂之間的運動傳送，採用鉸接活塞缸來完成，其構造簡單，運動效能好。小臂比之大臂在設計時資料耗費要比大臂少，體積也小，重量輕。其三維構造如圖3.5所示。
4.3 立柱（腰部）的構造設計
立柱主要是支撐大臂小臂的重量，銜接大臂和底座，並且固定了活塞缸的運動範圍。分離請求與設計過程，腰部的構造資料為合金構造鋼，無經淬火與回火處置。其三維構造如圖4所示。
4.4 活塞缸的設計
本次設計，我採用最多的動力傳動方式就是活塞缸，由於它工作方式單一，只能停止伸縮運動，且構造簡單，由缸體和活塞缸組成，並且它在機器人的設計中運用很普遍。其三維構造如圖5所示。
4.5 底座的構造設計
底座是接受碼垛機器人整體重量的主要部件，且由於碼垛機器人的手臂長，招致機器人整體重心並不在底座中線上，所以底座較為寬大。其三維構造如圖6所示。基於底座在本次設計中的作用，選取底座的資料為鑄鐵，且設計底座尺寸為：長×寬×高= 280 mm×120 mm× 20 mm。
5 結論
碼垛機械手的總體構造如圖7所示，其運動是由腰部的旋轉、手臂的俯仰、末端執行器的夾緊和放鬆組成。碼垛機器人工作的全部流程：第一步，大臂處的活塞桿運動，帶動小臂停止下伏運動，從而末端執行器接近物品，並經過夾緊缸將物品抓取；第二步，大臂停止上仰運動，帶動物品上升；第三步，腰部迴轉缸停止迴轉運動，將物品移到堆放指定區域上空；第四步，大臂又下伏，將物品放在堆放臺上，並且夾緊缸放鬆物品，最後大臂上仰，腰部旋轉回到原位。
