水泥灌料自动插袋机械手运动学分析与仿真

周崇杰; 孙远韬

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.021

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水泥灌料自动插袋机械手运动学分析与仿真

开发应用 | 更新时间：2023-10-09

- 水泥灌料自动插袋机械手运动学分析与仿真
- Kinematics Analysis and Simulation of Cement Filling Automatic Bag Inserting Manipulators
- 机械传动 2023年47卷第10期页码：148-154
- 作者机构：
  
  同济大学机械与能源工程学院，上海 201804
- 作者简介：
  
  周崇杰（1995— ），男，湖北武汉人，硕士；主要研究方向为多连杆智能机器人结构设计和控制系统；157104922@qq.com。
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.021
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-10-15，
  
  收稿日期：2022-08-10，
  
  修回日期：2022-11-12，
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周崇杰,孙远韬.水泥灌料自动插袋机械手运动学分析与仿真[J].机械传动,2023,47(10):148-154.

Zhou Chongjie,Sun Yuantao.Kinematics Analysis and Simulation of Cement Filling Automatic Bag Inserting Manipulators[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(10):148-154.
周崇杰,孙远韬.水泥灌料自动插袋机械手运动学分析与仿真[J].机械传动,2023,47(10):148-154. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.021.

Zhou Chongjie,Sun Yuantao.Kinematics Analysis and Simulation of Cement Filling Automatic Bag Inserting Manipulators[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(10):148-154. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.021.

摘要

为替代工人进行水泥灌料时的插袋作业，并解决出现的袋体破损或遗漏、生产效率低下、作业环境恶劣等问题，设计开发了一种水泥灌料自动插袋机械手。在介绍插袋机械手工作原理和结构功能的基础上，使用D-H法建立其机械结构的运动学方程，推导了机械手的运动曲线，分析了其与水泥包装机料口运动轨迹的组合关系；通过Matlab软件中的Robotics Toolbox工具包对机械手的运动学模型进行仿真与分析，验证了理论分析结果的正确性；最后，通过试验设计（Design Of Experiment，DOE）验证实验表明，水泥灌料自动插袋机械手能够精准实现袋体的抓取及插袋作业。验证了其本体结构的合理性，解决了现有插袋设备的局限性和低精度等问题。

Abstract

In order to replace workers in the bag inserting operation during cement pouring

and solve the problems of bag damage or omission

low production efficiency

poor working environment and so on

an automatic bag inserting manipulator for cement pouring is designed and developed. Based on the introduction of the working principle and structural function of the bag inserting manipulator

this study uses the D-H method to establish the kinematics equation of its mechanical structure

deduces the motion curve of the manipulator

further analyzes the combination relationship between the manipulator and the trajectory of the feed opening of the cement packaging machine

and then simulates and analyzes the kinematics model of the manipulator through the Robotics Toolbox in Matlab software to verify the correctness of the theoretical analysis results. Finally

the design of experiment (DOE) verification experiment shows that the cement filling automatic bag inserting manipulator can accurately grasp the bag body and insert bags

which verifies the rationality of its body structure and conflicts with the limitations and low accuracy of the existing bag inserting equipment.

关键词

插袋机械手D-H法Matlab运动学分析及仿真

Keywords

Bag inserting manipulatorD-H methodMatlabKinematics analysis and simulation

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