随着现代制造技术的发展,冲压技术迫切需要向高速化、自动化、柔性化方向发展。但目前国内金属板材冲压的上下料工作大多仍由人工完成,生产效率低,生产环境相对恶劣,工人劳动强度大,人身伤害事故频发。国内有些冲压生产企业通过引入国外成熟的六自由度机器人代替工人操作,构成冲压自动化生产单元或组成柔性自动化生产线来解决这一问题,但投资成本很高,对于日益薄利化的冲压企业并不经济。因此,结合我国国情,研发经济型、专用型冲床上下料机器人,成为冲压企业实现冲压自动化生产的最佳选择。本文基于福建省高校产学合作重大项目《冲压产线自动送料机器人及其系统集成设备》的任务要求,研发具备一定柔性、可编程、快速上下料的冲压机器人。该机器人的本体采用模块化设计理念,各模块相互独立、结构紧凑、安装方便,具备一定的关节扩展能力。针对冲压上下料机器人的设计,本文开展了以下研究工作:首先,根据冲压生产线给定的工艺要求和冲床布置,建立上下料机器人的工作空间,完成上下料机器人的构型设计,确定机器人的主要技术指标和尺寸参数。其次,根据机器人构型,确定了机器人本体总体设计方案,重点阐述机器人各关节的结构设计与优化,完成了各关节传动装置的选择和负载计算。基于抛物线过渡的线性插值函数,对机器人各关节进行一个生产节拍的关节轨迹规划,进而完成各关节驱动电机、传动装置以及末端执行器真空系统的选型计算。接着,利用D-H法对上下料机器人进行运动学建模,提出了一种基于等时间间隔的直线轨迹插补算法。针对机器人的结构特点,提出了一种直线插补的可达性算法。然后,基于触摸屏+PLC架构,完成了机器人控制系统的硬件设计和软件设计,重点阐述了 MoveJ、MoveL机器人运动指令在PLC上的实现。对于人机交互系统,开发了用户程序编制窗口、文件操作、机器人状态反馈、系统设置等人机交互模块。最后,为了进一步验证上下料机器人的相关性能指标,对机器人的空载性能、带载性能、末端的重复定位精度以及插补直线重合度进行了实验分析。结果表明,本文设计的上下料机器人达到了预期的设计要求。