21世纪,随着工业智能化概念的提出,实现自动化作业是工业发展的大势所趋。传统制造业面临着产业转型的难题,加快产业转型、机器人技术研发是目前高端制造业发展的重中之重。本文以基于干粘附的抓取机器人为研究对象,针对其结构、运动学及控制系统等方面展开研究。对抓取机器人关键技术尤其是实现对形状不规则、材质不一物体的快速精准抓取技术是该研究领域的难题。首先,针对现有抓取机构通常只有两个自由度完成抓取作业,其抓取灵活性差、耗时耗力,适用范围有较大局限性的普遍问题,立足于本课题要求确立总体设计方案。根据目标物形状尺寸及机器人性能指标要求,研制出一套抓取机器人系统。该抓取机器人系统包括三自由度进给机构、微调机构和粘附平台,三自由度进给机构即粗调机构包括回转运动模块、水平运动模块和竖直运动模块,能够分别驱动微调机构及粘附平台做回转运动、水平运动和竖直运动;微调机构辅助粘附平台向下微移动并逐渐逼近接触上目标物,同时可自适应调节以贴合物体曲面,进而实施对目标物的抓取工作。其次,为确保机器人结构与运动的可靠性,借助Workbench软件对关键性零件实施静力学分析,完成优化设计。对样机模型完成动态特性分析,以有效规避共振现象的发生。同时采用D-H方法建立机器人运动学模型并求解正逆运动学,将有助于控制系统的软件研发工作。然后,基于其驱动系统搭建控制系统总体方案,确定采用运动控制卡嵌入PC机型的开放式控制系统,并依据主从式两级控制结构,设计了伺服驱动、上位机、运动控制卡及控制柜等硬件系统。同时调用动态链接库DLL中的函数进行了伺服系统、运动状态检测、多轴运动规划和安全辅助功能模块的软件开发设计,综合阐述该抓取机器人控制系统工作流程。最后,依据课题研究指标,设计了四个实验:XYZ三方向满行程运动耗时实验、末端位置运动范围测试实验、末端位置调整精度测试实验及机器人抓取物体评估实验,验证了各项性能指标符合课题要求。同时得到X轴、Y轴、Z轴双向重复定位精度R分别为1.1294mm、1.1007mm、1.4869mm,抓取重物质量可达30Kg,由此验证了机器人软硬件系统稳定可靠,可实现货物的搬运回收工作,对今后不规则曲面货物回收问题的研究工作起着积极推动作用。