机械手是最近几十年发展起来的一种高科技自动化设备,它在工业生产中对提高产品质量和生产效率,改善劳动条件以及产品的更新换代起着相当重要的作用。本文主要研究的是超声波焊接工序中的上下料机械手,这是实现灯具生产流水线自动化改造的重要环节。论文对国内外上下机械手的发展现状和未来发展趋势进行了概述,在借鉴国内外研究成果基础上,结合工作经验提出了超声波焊接工序中上下料机械手的总体架构,并对其运动过程进行梳理,重点给出超声波焊接工序中其各部件的工作原理,为下文研究提供理论依据;对上下料机械手进行了详细的机械结构设计,包括执行机构、旋转机构、升降机构等。执行机构中,手爪采用真空吸盘,抓取速度快,稳定可靠,焊接不同的产品时,只要产品满足表面平整,重量较轻等要求,只需要更换超声波焊接机的上下模具即可;旋转机构采用了凸轮间歇分割器,运转平稳,定位精度高;升降机构采用气缸驱动,动作快,反应迅速,由于气体具有可压缩的特点,所以能避免系统过载,便于实现上下料机械手的自动控制。在机械结构设计的基础上,对微处理器、电机控制、气动控制和人机交互进行了设计,结合电机定位控制,给出了PID定位控制方案,并对其进行仿真,验证了定位控制的效果;采用SolidWorks软件建立了上下料机械手模型,对手臂、转盘、活动杆等主要零部件的受力情况进行了分析,结果表明,各主要部件的受力情况均能满足实际工作条件的要求。使用Adams软件对机械手的运动状态进行了分析,对其运动轨迹进行了模拟,确定了机械手的实际运动情况与设计轨迹相符。本上下料机械手应用在超声波焊接工序中,动作简单,自由度少,考虑到现有的生产条件和更新设备所用成本等众多因素,设计中使用了众多的常用件与标准件,制造容易,安装也较为容易,使用维护也更加方便,使得设备成本大幅减低,具有一定的实践应用价值。