现代工业随着经济的快速发展以及科学技术的提高,人们越来越重视制造业的转型升级。对于食品加工行业来说,自动化生产水平的提高是产品转型和升级的前提。传统的食品加工生产多采用人工上料,这种方式不仅无法满足日益发展的工业要求,而且人工强度大、生产效率低,次品率高。所以,实现生产的自动化对于食品加工行业是很重要的。本课题针对企业实际生产中存在的以上问题,设计了食品封装线作业协同机器人,主要分为:1.产品封装前用于送料、理料的备料输送线;2.跟随封装线步进周期进行“抓取-搬运-放置”的上料机械手。本课题结合国内外研究人员有关机器人和协同控制的研究现状和技术,并且结合产品加工的工艺过程和上料的实际情况,借鉴多机器人顺序协同控制形式的方法,对于食品封装线作业协同机器人送料、抓取、搬运、放置协同控制系统开展了研究。并制定系统的总体设计方案。总体方案主要分为备料输送线系统和机械手跟随控制系统,以及企业现场的CFD-4封装线,各系统之间相互独立,并通过多工位传感器进行顺序协同配合。首先在机械结构方面,根据现场封装线位置尺寸以及动作需求,确定了上料机器人的类型和传动方案,并对关键部件选型设计;确定了备料输送线的机械结构。然后在控制系统方面,根据控制需求的总体规划以PLC为主控制器,选型设计了控制系统硬件,完成PLC外部接线和主要控制系统电路的设计;根据系统的协同控制需求,采用边沿检测的方法对于封装线步进周期进行检测,设计了具有自适应性和滞后性的协同控制程序,并通过计算安全下放时间,解决了机械手下放与封装线步进的协同冲突问题。最后在人机交互方面,完成了触摸屏人机界面的设计,方便了工作人员的操作和监控。在整机调试方面,设计制造的食品封装线作业协同机器人整机在企业现场进行安装调试,将程序载入PLC中测试各功能模块,完成了产线上的试制工作;试制表明:机械手能够较好的完成与备料输送线的定位抓取配合,并能在满足封装线生产周期13.5S的前提下,依次将4个产品放入到封装工位的协同作业。从而实现了企业的自动化改造,降低了人工的劳动强度,提高了企业的生产效率,并应用在了企业的实际生产中,取得良好效果。