随着水泥生产的自动化和水泥包装机的自动化发展,迫切需要与之配套的自动袋装水泥装车设备,以提高效率、降低成本、减小污染。目前,国内外袋装水泥装车机器人的技术还尚未成熟,袋装水泥的快速装车已经成为水泥生产运输过程的瓶颈,在一定程度上制约着袋装水泥产业的发展。针对袋装水泥装车过程中质量大、速度快、污染严重等问题,结合机器人机构学相关理论,确定机器人的整体结构方案,提出一种基于并联机构的装车机械手,与吊装体机构、预整机构等结合构成袋装水泥装车机器人整机结构。对各部分的结构组成、功能进行详细的分析与设计,确定机械手结构尺寸参数。对并联机械手进行运动学和动力学分析。利用矢量法和坐标变换法建立机械手运动学模型,借助Kutzbach-Grubler公式进行机构自由度分析,得出机构位置、速度、加速度逆解解析表达式。利用Matlab中的fsolve函数得到机械手的数值正解。基于牛顿-欧拉法建立机械手的关节位移、速度、加速度与驱动力矩/力的关系。进行机械手机构的工作空间、奇异性和灵巧度分析。用极坐标边界搜索法,确定机械手的工作空间,并通过Matlab编程绘制机械手空间点云图和边界轮廓散点图,验证机械手工作空间的合理性。采用Gosselin和Angeles求解方法对机械手进行奇异性分析,根据Jacobian矩阵建立奇异性判别形式,得出其奇异临界条件。利用Jacobian矩阵的条件数指标分析机械手的灵巧度,得到其灵巧度的分布规律图,为结构的设计提供理论参考。基于虚拟样机技术,对机械手进行运动学与动力学仿真分析与应用。通过三维建模软件Solid Works建立机械手的虚拟模型,并将其导入到ADAMS软件中,得到相关仿真参数曲线,验证结构设计的合理性与实用性。最后,借助运动仿真参数曲线中显示的具体理论数据进行关键零部件型号的选取和设计。