随着精密制造技术的不断进步,工业产品朝着高洁净、高精密方向迅速发展,其输运要求也相应提高,而直接接触的传统输运方式极易造成精密工件表面划伤,无法满足需求。同时,近年来物流行业进步迅速,但大量人工分拣和搬运环节降低了现代物流的效率。因此,基于气动技术的无接触式输运凭借无污染、安全、高自动等优点成为目前研究热点。本文设计了一种无接触二维气浮输运控制系统,突破传统一维气浮输运仅能直线往复的限制,实现物体在平面内的二维输运与定位。主要研究如下:首先,设计新型无接触气浮输运平台,阐述二维气浮输运的工作原理:气流与物体表面接触形成气膜产生支撑力,横向与纵向单元产生受控气流,提供横向与纵向的粘性驱动力。建立流体三维模型,利用CFD仿真研究悬浮物件表面与平台之间间隙气体的流动速度。初步得出典型驱动单元的区域划分及粘性力分布情况。分析驱动单元阵列组合、吸气流量和气膜间隙高度等因素对粘性力的影响;其次,基于仿真结果提取关键参数,建立二维平台间隙气流简化粘性力数学模型。研究各参数对粘性力影响敏感程度,比较数学模型与仿真结果。设计并搭建气流粘性力试验装置,对比粘性力模型与试验结果,验证实际情况下数学模型正确性,确定气浮平台装置的最优设计准则;再次,分析驱动力(F_X,F_Y)与物件位置参数(x,y,θ)之间的关系,确定输运单元阵列组合和吸气流量两种控制变量。建立驱动单元阵列组合的有效编码方法,制定多阀协调规则,分析吸气流量与粘性力对应方式。提出了两种控制方式:一是使用输运单元阵列组合和固定吸气流量的单变量控制方式,二是使用输运单元阵列组合和可变吸气流量的双变量控制方式。研究控制量输入方法,结合粘性力数学模型和牛顿第二定律,利用C++语言构建PID控制器并编写仿真程序。对比发现添加了可变吸气流量的双变量控制方式能有效减少运动误差。最后,设计并搭建了二维气浮输运试验装置,利用电磁阀的切换实现驱动单元阵列组合,改变驱动力的方向,使用比例方向电磁阀调节吸气流量以改变驱动力的大小。设计物体直线定位运动和二维圆形轨迹运动,分别进行试验并分析数据。结果表明,本次设计的二维气浮输运系统不仅可以实现良好直线运动,还可以满足简单的二维轨迹运动需求。