本课题针对金属镁冶炼过程中,为解决人工操作的安全隐患并提高镁冶炼效率,设计出一套镁冶炼还原罐机械臂排渣装置代替人工排渣。该装置由红外视觉定位系统和六自由度工业机械臂组成,红外视觉定位系统实现炉渣的目标定位,控制机械臂末端由初始位置移动到目标位置实现排渣动作。本课题研究的重点是实现机械臂对目标炉渣的定位,使用红外阵列传感器和CMOS摄像头结构化标定构造出一套红外视觉定位系统。分别利用红外阵列传感器横、纵视野角分量投影法和结构光视觉单目定位法得到目标炉渣的三维坐标。对比实验结果,采用结构光视觉单目定位法实现目标定位更精确,测量误差在允许范围之内,因此选用该方法测量的结果。本课题研究的难点是解决机械臂排渣的控制算法,控制算法分为两个部分:轨迹规划和轨迹跟踪。轨迹规划算法利用五次贝塞尔曲线作为直线和圆弧排渣轨迹间的过渡,仿真实验结果显示,五次贝塞尔曲线过渡的机械臂末端轨迹更平滑,速度和加速度能够连续。本课题将改进后的MPC轨迹跟踪算法,对机械臂各关节进行伺服控制,实现关节空间内的轨迹跟踪。仿真实验证明该算法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。在REBot-V-6R型机械臂平台上实现控制算法,实验结果表明机械臂能较好地完成轨迹规划的排渣动作。本课题解决了镁冶炼工业生产中的实际问题,为以后机器人投入到冶金领域具有一定的参考价值。