筒子上落、筒子运输、经轴上落运输是整经工艺流程中劳动强度最大、自动化程度最低的三道工序,完成这三道工序的自动化设计是实现无人化整经车间的基础与前提。目前,本课题组其他成员已经对经轴上落运输这一环节作出具体研究,为完成这一闭环系统的规划,加快无人化整经车间的改造进程,需要对整经机筒子架筒子上落、筒子运输两个环节进行深入研究。本课题针对整经车间筒子上落、运输等环节进行深入研究,根据生产工艺要求并结合企业的实际生产情况提出一套整经机筒子架筒子自动换运系统,替代人工实现自动上落及运送筒子功能,提高整经车间的自动化程度,加快无人化整经车间的改造进程。具体内容如下:首先,介绍了传统的筒子上落、运输的工作模式以及存在的问题,并结合整经机筒子架的工作原理、工作流程以及工艺要求提出由自动换筒机器人、自动运筒机器人两个(子)系统组成的整经机筒子架筒子自动换运系统的总体设计方案,包括:智能纺织车间的总体规划、机器人的系统组成及功能设计、换筒工序的工位分布设计、机器人的行走路径、工作模式、工作流程等方面的分析与设计以及换筒机器人的换筒工艺参数化设计等。然后,着重对换筒机器人的机械结构进行详细设计,其机械机构主要包括换筒单元与换箱单元两大部分,且换筒单元主要由换筒夹具机构、多关节机械臂机构、换筒底座机构组成;换箱单元主要由换箱夹具、旋转伸缩臂、换箱底座三大机构组成。两大单元机构在控制系统的配合下可实现自动换筒、换箱与移开隔板功能。其次,为进一步验证机器人设计的是否合理,一方面利用ANSYS软件对关键部件做力学分析,在理论上验证其运动的可行性。另一方面基于Adams软件进行多关节机械臂动力学仿真分析,验证机构设计的是否合理。同时,利用ANSYS软件对关键部件进行尺寸优化设计,降低机器人的成本并为后续优化做铺垫。最后从换筒机器人电气系统、视觉检测系统、导航系统三方面进行详细设计,使论文更加合理、完整。