自2005年推出了自动海带打结机器人以来,其打结效率和稳定性均处于国内先进水平,但一直难以实现产业化生产所要求的打结成功率。为了达到99%以上的打结成功率,进行了海带打结原理的研究以及新一代海带打结机器人的系统设计。取海带条的一条边线作为分析对象,对其进行受力分析并建立了海带线的数学模型,研究了端点等高、端点不等高和受到除端点外其他约束的海带线方程中待定系数的求解方法,利用平衡原理以及海带条长度已知的条件确定了海带线的方程。应用悬链线和拓扑学理论对海带成结机理和打结过程、海带条在成结过程中的形状、海带条与打结机构的位置关系等进行了深入的理论分析和计算。在整体布局上将海带打结机分为备料机构、送料机构、切断机构、夹紧机构、挡料机构和打结机构,通过对每一个机构的具体设计实现了海带打结的流水线作业。采用交流伺服电机作为打结夹爪转动的驱动源,实现了打结夹爪转动角度的闭环控制,增加了海带打结过程的灵活性。建立了海带打结机器人关键部位的虚拟样机模型并对打结过程进行运动仿真,验证了打结机构工作轨迹的合理性以及打结方法的可行性,为提高海带打结成功率提供了理论上的指导。