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毕业设计(论文)题目

搬运货物的智能物流机器人结构设计与仿真

选

题

的

目

的

和

意

义

智能物流机器人是现代仓储和物流系统中的关键设备，广泛应用于物料搬运与配送。与传统的人工搬运方式相比，智能物流机器人具有更高的效率、更强的适应性和更低的成本。机器人的机械结构设计直接影响其搬运能力、稳定性和灵活性。为了满足物流需求，设计一种适应性、运动精度和负载能力强的机械结构能够提升机器人在复杂环境中的作业能力，尤其是在狭小空间和变化多端的工作场景。

选题目的：随着现代物流需求的不断增加，传统人工搬运方式效率低、劳动强度大且容易发生安全事故，导致物流系统的效率和安全性难以得到保障。因此，智能物流机器人作为一种自动化解决方案，具有巨大的应用潜力。然而，目前的智能物流机器人仍面临着不稳定性、低适应性和安全性差等问题，特别是在复杂环境中的表现。为了应对这些挑战，设计一种具有高稳定性、安全性和适应性的机械结构成为提升机器人性能的关键。

选题意义：结合复杂的仓储环境，开展物流机器人的底盘、移动装置、支撑机构的设计与优化，有助于提升机器人在复杂环境中的适应性、稳定性和灵活性，提高物流机器人的搬运效率、负载能力和减少成本。结合适用于多种类货物搬运以及各种位置高度搬运的场景，开展物流机器人机械臂及末端执行器的设计与优化，有助于提升智能物流机器人搬运的多样性，对于货物种类的搬运具有普适性以及搬运位置高度上的普适性。

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内

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研

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题

稳定性、灵活性和适应性一直都是智能物流机器人高效工作的核心，为提高其稳定性、灵活性与适应性，相关领域的专家已经做了很多研究并取得一系列的成果。

耿冬妮等[1]提出的设计方案利用全向移动底盘和多自由度机械臂，显著提升了机器人在多变环境中的适应性和搬运效率。然而，该设计在高负荷和长时间作业条件下的稳定性与可靠性仍需进一步验证。李建超等[2]为药品运输定制的机器人，通过夹爪型末端执行器保证了运输过程中的物品稳定性，特别适用于易碎品。但夹爪型末端执行器在处理形态不规则及重量分布不均的物品时存在适应性不足，可能导致抓取和搬运效率的下降。范雨婷等[3]提出的结构设计加强了机械臂的灵活性与抓取装置的多样性，增强了对多形态物品的适应性。然而，在高负载和长时间运行的环境中，其稳定性可能受到挑战，且复杂的抓取装置增加了制造和维护的成本。吴丽丽等[4]通过底盘优化提升了机器人在搬运重物时的稳定性与负载能力，但在复杂环境中，尤其是狭小或不平坦的地面上，底盘的稳定性和适应性依然受到限制。宋海龙等[5]通过优化机械结构提升了机器人在复杂环境中的搬运效率，但在高负载任务下，机器人可能面临性能下降的问题，影响整体工作效率。李炜与黄倩[6]提出的自动化控制系统提升了机械手臂的抓取精度，但在处理不规则形状和重物时的适应性不足，可能导致搬运精度和效率的下降。陈阳[7]的模块化设计提升了机器人的灵活性，尤其适用于快递物品的搬运，但模块间的协调性差，导致系统操作复杂性增高并可能带来较高的维护成本。

国外研究亦有显著进展，Song Z等[8]提出的自动换爪设计增强了机器人在多样物品搬运中的适应性，但换爪系统复杂性增大，导致制造和维护成本上升。Wu B等[9]设计的全地形农业采摘机器人通过优化机械结构提高了适应性，能够在复杂地形中高效作业，但长时间运行下的负载能力和工作效率受限，稳定性存在隐患。Gao Z等[10]提出的全向移动机器人适用于狭小环境，其底盘设计提升了灵活性，但在高负载情况下动力不足的问题会显著影响搬运效率，限制了其在复杂任务中的应用。

参考文献：

[1] 耿冬妮,赵定坤,周颖婷,等.智能物流机器人设计与测试[J].实验技术与管理,2024,41(12):156-161.

[2] 李建超,王学军,孙长勇,等.智能药品运输机器人设计[J].现代信息科技,2024,8(23):194-198.

[3] 范雨婷,余卓航,徐羽粲,等.智能咖啡机器人的结构设计[J].科技与创新,2024,(07):64-67.

[4] 吴丽丽,黄海燕,孙文骏.智能物流搬运机器人设计[J].机电工程技术,2023,52(11):107-112.

[5] 宋海龙,徐庆华,丁芃,等.智能物流搬运机器人的设计[J].湖北理工学院学报,2023,39(02):7-10+53.

[6] 李炜,黄倩.物流机器人机械手臂自动化控制系统设计[J].机械与电子,2022,40(11):76-80.

[7] 陈阳.面向快递入库的物流机器人结构设计研究[D].成都理工大学,2022.

[8] Z. Song, P. Wen, W. Ran. Design of Automatic Claw Changing Robot for Intelligent Sorting System[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2002(1).

[9] B. Wu, S. Zhang, X. Pan, et al. Design of Structure and Control System of All-Terrain Intelligent Agricultural Picking Robot[C]. International Conference on Mechanical Design and Simulation.Springer, Singapore, 24 January 2025, 67-82.

[10] Z. Q. Gao, H. B. Chen, Y. P. Du, et al. Design and Development of an Omni-Directional Mobile Robot for Logistics[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 602-605:1006-1010.

研

究

目

标

及

内

容

研究目标：

本研究旨在设计并优化智能物流机器人的机械结构，以提高其在复杂环境中的适应性、稳定性和灵活性。通过设计并改进机器人底盘、移动装置、支撑装置等关键结构部件，提升其在复杂环境高速运动和高负载条件下的稳定性、精度与效率。通过设计并改进机器人机械臂及末端执行器等关键结构部件，有对搬运货物的种类以及货物摆放位置的高度具有普适性。

研究内容：

(1) 智能物流机器人的机械结构设计。

(2) 智能物流机器人关键部位的力学分析；

(3) 智能物流机器人关键结构的优化；

(4) 智能物流机器人关键结构的仿真与机器人的运动仿真；

研

究

方

法

、

步

骤

和

措

施

等

研究方法：

本毕业设计主要基于文献研究法、模拟法、实验研究法进行毕业设计开展。

文献研究法：查阅期刊、会议论文、网页、专利等资源，收集与智能物流机器人机械结构设计、运动控制、路径规划等相关的文献资料，并对现有的研究成果进行总结和分析，借鉴已有的技术方案，为本设计方案的制定提供理论支持。

模拟法：利用CAD、SolidWorks等设计软件进行机械结构设计，利用ANSYS软件对关键结构进行力学分析。

实验研究法：在实际环境中对设计的智能物流机器人进行实验验证，测试其机械结构的稳定性、控制系统的精度以及机器人在不同工况下的适应性，确保机器人性能符合设计目标。

研究步骤和措施：

（1）查阅相关文献，了解智能物流机器人设计的最新研究成果，尤其是机械结构设计、运动学分析和路径规划等方面的国内外发展动态，为后续设计提供理论支持。

（2）根据研究的目标和背景，确定本毕业设计中智能物流机器人机械结构的设计方案。

（3）使用SolidWorks等设计软件进行机器人整体机械结构的建模。

（4）利用ANSYS Workbench等软件进行力学分析与仿真，评估关键结构的承载能力、稳定性，并验证设计方案的可行性与合理性。

（5）对智能物流机器人的关键结构进行结构轻量化处理。；

（6）对智能物流机器人的关键结构进行仿真以及对机器人进行运动仿真。

指

导

教

师

意

见

该生通过查阅、分析大量物流机器人相关的国内外文献，完成了该课题的研究现状综述。学生研究目标和研究内容明确，研究方法正确，研究步骤和措施合理，课题难度较大，学生经过自己努力能在预定时间内完成毕业设计任务，同意该课题开题。

指导教师签字：      ×××

××××年  ××月 ××日