中式快餐以其独特的口味、合理的营养搭配,越来越受到消费者的青睐。然而由于中式快餐固态熟食物料的多态性加上我国食品自动化装备水平低下,致使中式快餐无法实现批量封装,制约了中式快餐向市场化、工业化迈进的步伐。本课题研究的中式快餐自动上料系统包括:(1)中式快餐多轴输送链;(2)中式快餐给料机器人。给料机器人配合多轴步进输送链完成中式快餐熟食物料的上料任务。本课题重点研究了中式快餐输送链系统运动特性以及在作步进运动规律下的系统动态特性等相关内容;给料机器人的运动学、静力学、动力学、关节轨迹规划以及运动控制方案设计等相关内容。主要工作和成果如下:首先对中式快餐输送链传动特性进行了研究。基于链传动速度波动理论,建立了斜坡段简化理论模型以及啮合冲击等效力学模型,并利用ADAMS对多轴输送链传动特性进行了研究。研究得出,输送链输送段的横向与纵向速度波动规律、链轮滚子间啮合冲击规律、链节张力变化规律以及输送段横向振动与纵向振动固有频率。同时研究得出斜坡输送段斜坡角度在65度附近具有良好的传动特性。其次对中式快餐步进输送链进行了动力学研究。利用ADAMS对中式快餐步进输送链系统进行仿真,研究撑紧弹簧特性以及运动规律对系统动力学特性的影响。研究得出:过大或者过小的弹簧预紧力以及弹簧刚度都会影响步进输送链系统的动力学性能;具有匀速段的MCV运动规律曲线有助于改善系统的动态响应,并且系统在MCV运动规律驱动下,啮合冲击力频率最低;对于整个输送链系统,无论是回程段还是输送段,C段链条受力状况最好,A段最差,而通过在从动链轮5处设置预紧力后,能够很好的改善A段的受力情况。随后对给料机器人进行了运动学以及轨迹规划研究。通过合理布置自动上料系统工作空间,并根据机器人工作特点,确定给料机器人为全关节3自由度机器人;针对中式快餐固态熟食物料多态性的特点,完成给料机器人本体结构设计以及末端抓手的结构设计;根据给料机器人的运动特性,建立了给料机器人运动学方程,并求解出运动学方程的逆解,运用ADAMS仿真验证了运动学逆解的正确性,仿真结果也表明,用三次多项式插值法得出的加速度曲线在路径点存在突变的情况;利用组合多项式规划机器人关节空间轨迹,并利用MATLAB/M函数计算并绘制出各关节位移、速度、加速度以及跃度曲线,结果表明采用组合多项式所规划的轨迹满足稳定抓取需求。最后对给料机器人进行了动力学研究以及运动控制方案设计。对给料机器人进行静力学分析,完成对各关节电机以及减速器初步选型;在关节轨迹规划研究以及静力学分析的基础上,运用Lagrange法建立给料机器人的动力学方程,利用MATLAB/M函数进行求解,得到各关节的驱动力矩,结果表明所选择的电机以及减速器满足工作要求;在上述研究的基础上,根据给料机器人的功能要求,完成了给料机器人运动控制方案设计。