水泥生产制造业向来是一个十分基础的制造行业,而现代化水泥生产线大多采用自动化工业设备进行生产以应对较大的需求量,即利用旋转料嘴将生产好的水泥灌入到编织袋中,每一个旋转周期同一平面内有多个料嘴,在某一位置将水泥编织袋插入到料嘴中,该料嘴检测到编织袋插入后即向内进行灌料(边旋转边灌料),灌料完成后在另一位置卸下编织袋,即完成一次灌料操作。现有的水泥生产线插袋机均各有缺陷,有的插袋准确率不足,有的则由于占地空间过大且对编织袋材质有要求限制,总而言之,现在应用在各种生产线上的插袋机均各有生产缺陷,无法完全适用于各种不同的生产环境与条件,尤其是由于某些插袋机易产生漏袋等情况,需人工在一旁实时检测插袋情况,协助插袋灌料等工作的正常进行,而水泥厂生产环境较为恶劣,粉尘较为严重,人长期呆在这种工作环境中不利于人体健康,故本文的研究工作主要在于一套全自动插袋机械手臂的设计,并保证插袋手臂插袋的正确率。围绕全自动插袋机械手臂的研究,我们先就实际插袋机的模型进行了1:4的缩小,进行了可行性实验验证,在基于料嘴以一定速度运转的前提下,设计相应的机械手臂结构,对其结构以及尺寸不断进行优化,保证其具有同步插袋的功能并保证具有较好的插袋效果,本文的研究工作主要包含以下几个方面:(1)插袋机械手臂理论研究与相应的结构设计,主要包括:对插袋方案进行了设计;比较各种方案之间的优缺点与插袋成功率以及成本和可行性;插袋手臂的结构设计;对插袋手臂的惯量的计算;相应伺服电机以及减速器、联轴器的选型和校核;对相应主要受力零部件进行有限元仿真分析。(2)机械手臂运动学及力学研究。基于相应的料嘴旋转速度以及数量,根据电机以及减速器的选型,设计相应的电机驱动方案。根据相应的驱动方案在ADAMS中进行相应的运动学仿真。相应的机械结构不断优化电机控制方案。建立相应的空间坐标系,拾取运动轨迹平面投影来判断插袋准确度。(3)搭建实验平台,针对相应的电机以及驱动器进行控制板程序设计。调试各项设备参数,并进行摆臂实验。验证摆臂工作的可行性并测量其运动轨迹,与仿真结果比较,优化其控制模型。