在冶金装备转型升级的关键阶段,急需先进的自动化装备解决冶金生产线中劳动强度大、环境恶劣、生产率低的关键工序环节,需迫切开展面向高温等特殊环境下冶金自动化装备的关键技术研究。本文,在调研了镀锌生产线中对锌锅进行清渣捞渣的实际情况,设计了清渣捞渣机器人,解决了在高温、大跨度、狭窄空间环境下设计冶金机器人的一些关键技术问题,主要包括结构设计、结构优化、保温隔热和自动控制四个方面。(1)采用功能化设计的技术路线,从机器人本体结构选型出发,选取了圆柱坐标机器人本体结构,在保证保温隔热有效的前提下,进行清渣捞渣功能设计,运用多种机械结构设计方法,系统的设计了两种切实可行的机械结构设计方案。(2)建立了连接构件的静力学模型,结合理论分析及有限元仿真,对绳索牵引位置以及连接构件的选型进行了优化,对三种结构的锅盖骨架进行了有限元静力学分析,选出最优结构,并对其进行模态分析,确保系统不会发生共振。(3)利用传热学理论建立了机器人系统的传热模型,对受热最为严重的清渣装置进行详细的理论稳态热分析,解出隔热板厚度、通风量及温度分布函数,对相关参数进行了优化,并结合有限元分析进行了验证。(4)系统详细的设计了温度控制系统,以PLC为控制器,采用PID控制算法和无线传感技术建立了全闭环温度控制系统,对相关部件进行选型,确保系统稳定可靠,设计了运动控制系统,采用伺服控制,从软件到硬件进行了详细的选型和设计。