近年来,我国加快了核电站建设的脚步,与此同时,所产生的核废料也与日俱增。核废料处理成为了核电站工业工程的一个重要课题。水泥固化线是核废料处理的作业流水线,其中自动开封盖机器人是水泥固化线的核心组成部分。但是目前国内绝大多数核电站的自动开封盖机器人都是由国外购得,难以掌握其核心技术并且维护周期长,维修成本高。为了打破行业垄断,拥有自动开封盖机器人的知识产权,中国广东核电集团和电子科技大学联合研发了本文所述自动开封盖机器人,用于完成对存放低放射性废物的金属桶的开盖和封盖,工艺流程复杂,自动化和智能化要求高,需在规定时间内完成全自动开封盖流程。本课题以自动开封盖机器人原理样机的研制为基础,通过解决核心技术问题,形成知识产权,为后续工程样机的研制提供有力支持,同时提高大型成套设备的自主设计能力。该装置主要由存放模块、支架模块、平动模块、升降模块、旋转模块五个模块组合构成,各个子模块通过通用接口进行组合;能够完成空间X/Y/Z和绕Z轴的旋转运动4自由度运动,实现金属桶中心、螺栓和螺栓孔等精确定位功能。本文首先对自动开封盖流程进行分析,对总体方案进行设计,解决技术难点。同时将模块化理念应用于开封盖机器人中,把系统划分为各个功能模块,并加以组合,完成动力系统、执行系统、传动系统、控制系统设计。然后,采用Pro/E三维建模软件进行结构设计,对比现有拧紧轴产品的优缺点,进行创新设计,提高了拧紧轴的误差冗余度和适应性;借助Pro/E和ANSYS软件接口完成数据交换,对主要核心部件进行有限元分析,保证结构可靠性。最后,完成系统组装和调试后,进行系统试验,对装置的性能参数、局部功能和整体功能进行检测,并进行可靠性测试。本文已完成自动开封盖机器人机械设计、加工及软件设计,现处于系统可靠性测试阶段。