随着工业生产领域的自动化程度的不断提高,工业机械人已经开始广泛运用于机械制造、汽车装配、化工原料配送等各个领域,大大提高了生产效率以及降低了企业的生产加工的人力成本。本课题研究是针对生产企业流量表检定装置的升级改造之需,创新性地设计一款用于流量表检定装置上的装卸机械手。该机械手的作用主要是通过抓取待检测的流量表,将其送至检测平台并安装至流量表检测时的专用夹紧装置,待检测结束后再将其抓送至指定安放位置,这样以便后续进一步地去实现流量表从搬运、装卸并检测这一过程的自动化,极大提高流量表检定的工作效率以及降低企业的生产成本。本课题的装卸机械手的研究设计,主要由装卸机械手的机械结构设计和控制系统设计两部分组成;结构设计包括机械手关节、手臂以及执行结构的设计;而控制系统设计是整个机械手设计的极为重要部分,其功能决定了机械手工作时抓取和安装的定位精度,直接关系到机械手能否实现企业所提的要求。通过查阅国内外大量的装卸机械手的科研文献以及研究分析,本研究确定了机械手的结构整体方案为运动导轨+类SCARA机器人结构,采用三维设计软件SolidWorks制作了机械手三维模型,计算并确定各个关机驱动电机的选型;根据机械手的实际情况,设计了各个关节驱动电路的硬件电路,包括伺服电机的闭环驱动和步进电机的细分驱动;控制方面确定了工控机PC+ARM11+DSP运控模块的运动控制的整体方案;设计了嵌入式Linux控制系统的硬件模块,包括核心板设计、存储电路设计以及通信模块等;为了验证机械手轨迹规划的合理性,本文还通过D-H坐标系法建立了机械手连杆坐标系,进行了机械手正、逆运动学分析并进行了机械手动力学模型仿真;以及机械手各关节采用4-3-4模式的分段轨迹规划模式的算法,进行了机械手单关节仿真和基于MATLAB Robotic Toolbox机械手轨迹规划算法仿真,结果表明课题的机械手具有较高的控制精度,以及控制算法的正确性和有效性。理论分析和设计流量表装卸机械手,使其理论上达到了生产企业的现实要求,实现了流量表到检测平台并安放至夹紧装置过程自动化,可较大地提高生产企业的流量表检定的效率,降低人工成本;也为后续的机械手的实际应用奠定了理论基础和借鉴意义。