面向高粉尘强腐蚀环境取料检测机器人系统集光、机、电等技术于一体，能在矿山、冶金、制药等恶劣工业现场通过机械手取料、快速制样、颗粒检测、图像系统传输、远程分析监控等环节实现造粒生产现场粒度的快速连续检测，对提高造粒生产效率具有重要意义。课题在“国家863计划”项目支持下，开展高粉尘强腐蚀环境取料检测机器人系统设计方法及关键问题研究，主要内容如下：通过分析下落物料对机械手的冲击、取料位置与闭环控制的关系，研究了机器人系统组成，提出并分析了取料方案和视觉检测方案。在分析粉尘、腐蚀性气体、结疤、冲击对机器人驱动器、关节、运动副危害的基础上，为提高取料机械手对高粉尘强腐蚀环境的适应性，开展了机械手的仿生研究，提出了针对高粉尘强腐蚀环境的取料机械手设计原则和步骤；应用遗传算法对取料机械手进行尺寸优化。针对动态图像法粒度检测要求，提出了三种颗粒物料快速制样方案。基于模糊层次分析法，分析了快速制样方案决策的六个评价指标，建立模糊层次分析决策模型，进行模糊评价、综合评定，确定快速制样的优选方案。计算了物料的破碎力，为选择电机的转速、破碎棒的质量提供了参考。设计了颗粒连续检测的成像系统，研究了视场、分辨率、景深，为减小粉尘和腐蚀性气体对成像系统的影响，设计了视觉检测系统的专用自动除尘机构；对取料速度、光源亮度、送料速度进行伺服控制研究，实现了颗粒视觉连续检测，提高了检测的精度。为快速准确得到颗粒像素直径与实际直径的对应关系，提出了一种基于直纹曲面数学模型颗粒视觉检测的标定方法，并进行标定；为了统一筛分法与动态图像法的检测结果，基于模糊数学相关理论研究了颗粒分级的隶属函数，对颗粒进行模糊粒度分级。应用组态王软件设计了工控机人机交互界面；基于互联网和数据库开发了远程服务器的数据存储、查询人机交互界面。针对典型的高粉尘强腐蚀环境设计了复合肥取料机械手结构，进行了有限元分析；依据功能要求设计了控制系统，完成了取料检测机器人样机研制。在实验室试验研究的基础上，实现了样机在复合肥生产现场长时间连续稳定工作。本文为面向高粉尘强腐蚀环境中的机器人系统设计提供了参考，对恶劣环境工业机器人系统研发有重要的参考价值。