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机器人在现代工业化进程中占据十分重要的地位,其无论是从生产加工效率、稳定性方面,还是从经济角度考虑,都是手工所无法企及的。因此,在如今经济迅猛发展的关键时期,机器人已成了企业的首选,这将使企业在业内竞争中占据极大优势。然而,机器人在国内应用并没有我们想象中普遍,本文将以物流业为例,主要针对物流箱(或者钢锭等具有固定形状的块状零部件)搬运问题,设计一种新型自动化物料搬运机器人,其能够使物流箱等的搬运实现自动化,节省大量的人力物力。首先,根据实际应用环境及厂家的要求确定其任务空间,运动形式,自由度等,得到机器人的基本结构简图;通过解析几何法对其进行了运动学和动力学分析,得到机器人的运动学方程及动态静力学方程,这为后续设计奠定了理论基础;有了基本的结构尺寸,接下来将完成搬运机器人本体机械设计,运用Solid Works软件绘制整机的三维模型,特别设计了其抓取器部分,并在西秦机械厂进行了实物加工,经过验证可以实现预定的动作,这些均为后续的分析研究奠定了坚实基础。其次,针对搬运机器人的关键零部件,运用ANSYS Work Bench软件进行了有限元分析,得到关键零部件的应力、应变云图,可以校核零部件强度,验证该零部件的实用性能;对机器人前臂进行了模态分析,得到其振动模态图,能够让我们直观的分析其振动特性;特别对机器人抓取器的支撑梁做了有限元分析并进行了优化改进,再运用Work Bench对其做了疲劳寿命分析,更加细致的了解到支撑梁的机械性能。最后,根据搬运机器人的实际应用要求,设计一条机器人末端点运动轨迹,并结合末端点运动学方程,运用MATLAB编程来反求出轨迹上各关键点对应的驱动关节角,并将数据与时间对应,得到关节角的样条曲线;简化机器人三维模型,并导入ADAMS软件中;再运用CUBSPL函数(三次样条曲线拟合法)来控制机器人运动,最终得到一系列仿真曲线图,而分析结果同时也验证了前面理论推导的正确性,为机器人的进一步完善奠定了基础。