搬运机器人用于替代人工，将重复性、重体力和严苛环境中的转运环节所需的人员释放出来。不同种类、规格的机器人用途不一，应用侧重不一，按照我公司的开发方向，机器人需要达到以下目的：使用尽量简单直接的结构设计、功能单一、操作方便、成本低廉、易于维护等。通用性6关节机器人多用于非常规加工方面，例如焊接、激光切割、表面处理等，除要求位置精度外，对姿态的控制也有很直观的需要，而且涉及到的学科较多，包括光电控制、电液驱动、精密加工、插补算法等，开发成本对于中小型企业来说是非常沉重的负担，故而考虑到公司的具体情况，将会尽量的简化设计，选择提供单一功能的控制实现途径，预留升级和换代的必要空间。
1 基本要求
此搬运机器人将用于墙材（砖）的拆垛和码垛，将用于3种砖型及其对应的3~4种垛型的取料、转运和码放等过程。具体见下表： 砖型 外形 垛型 720*720*1380mm 960*960*1380mm …… 小标 200*100*50mm …… 备注 足厚取50mm 标砖 240*115*53mm …… 本次设计初始任务为720*720*1380mm垛型，见图 1错误！未找到引用源。：
图 1 参考垛型图
1.1 工作任务
定点取砖、转运、并码成实心垛
工业用6关节机器人本体可以分为两个部分：第1~3关节用于机器人精确定位，第4~6关节用于机器
1.2 本体构造
人的姿态控制。搬运机器人末端执行器（下文称为手爪）的姿态只需要一种，即：
? 垂直取放：手爪基准面垂直于Z轴；
? 侧面取放：手爪基准面垂直于X或Y轴； 如不考虑手爪自身的运动和控制方式，正常情况下机器人本体（下文称为本体）只需要4个关节。
1.3 控制方式
单活动关节一般需要一套执行部件（电机、减速机、驱动器）。本次设计的本体将已720*720*7380mm的砖垛进行分析、测试和复核的等计算过程，并采用垂直取放形式。第1~3关节均需要独立的执行部件，第4关节可以采用平面四杆机构对手爪姿态进行限制，即，第4关节将作为一个被动关节进行设计，而不再需要单独的执行部件。 本体定位和手爪姿态需要联控，而手爪动作则是本体就位之后的环节。
（要实现预期的功能，需考虑下图中注明的2个问题）
2 工作空间
开放式的工作方式对本体限制最少，能够尽量减少高速联动对本体的影响，并且可以降低误差插补的难度，而实际的应用中，机器人的工作总是会受到一定的限制，例如设备排布、人员安全、厂房条件等。作为一台墙材搬运用途的机器人，场地和设备的限制对机器人很少，可以忽略不计，人员安全方面可以通过设置安全工作区域、警示标志、安全教育等达到一定的效果。出于成本方面的考虑，不单独设计安全系统。安全工作区域则参考通用型工业机器人的设置进行设计。
2.1 图解法
本体包含3个主动关节和1个被动关节，被动关节对工作空间的形成没有影响。
若本体基座高h，大臂长l1，小臂长l2，机身回转角?1的范围为??1,?2?，大臂俯仰角?2的范围为
??1,?2?，小臂俯仰角?3的范围为??1,?2?。本体工作空间的边界曲线见下：
1) 在xOz平面内的边界曲线是由工作空间与过z轴的轴平面相交，以其轴截面的形状表示，见图 2
中xOz部分；
a) 当大臂处于左极限位置，小臂有上极限摆到下极限位置，形成圆弧S1； b) 当大臂处于右极限位置，小臂有上极限摆到下极限位置，形成圆弧S2； c) 当小臂处于下极限位置，大臂由左极限位置摆到右极限位置，形成圆弧S3； d) 当小臂处于上极限位置，大臂由左极限位置摆到右极限位置，形成圆弧S4；
2) 在xOy平面内的边界曲线是由工作空间中离z轴最远点和最近点旋转而成，见图 2xOy平面部分。
以参考垛型（图 2中虚线部分）为例，工作空间必须能够完全覆盖取料区域、转运区域和放料区域。取料区域为上道工序的末端，将会以单件、或多件的形式定点放置需要堆垛的砖块。预设取料区域与放料区域沿z轴旋转角度差为90°、且取料区域包含于放料区域。那么，xOy平面上的工作空间投影可以暂定为±90°（此角度只决定于第1关节的旋转），即??1,?2????90?,90??。
用图解法可以很方便的计算出适用于最小工作空间的各参数值（见图 3）。