随着《中国制造2025》的提出,人力成本的提高和对工作环境改善的需求,使堆取料机全自动无人化作业的研究具有重要意义。目前,国外很多大型散料场的堆取料机已经基本实现了无人化运行,国内许多用户也在实施或计划订购无人化堆取料机。可以预期,堆取料机全自动无人化系统具有大量的市场需求,散料机械全自动无人运行是发展的必然趋势。论文依托于华能曹妃甸煤码头工程R3取料机无人化项目,以取料机设备模型,无人取料的控制策略和软件架构为主要研究方向,开发一套取料机全自动作业系统,以实现高效稳定的无人化取料作业。主要工作如下:首先,对机器人D-H算法的原理进行了研究,结合取料机设备结构,提出了基于D-H算法改进的取料机三维模型。在取料机设备模型的基础上,搭建了一套基于RTK载波相位差分技术和三维扫描技术的精确数据采集及定位系统,实现了取料机的精确定位和控制,获得了精确的料堆点云数据。第二,对取料机控制策略模型进行了深入的研究,围绕着取料效率和取料机全自动作业系统的使用率,建立了速度流量控制、回转切入切出角和作业轨迹等策略模型,实现了作业前的精确对位,取料过程中料流的平稳,作业轨迹的动态显示等主要工艺流程。并对取料机全自动作业系统的整体软件架构进行了细致的分析,建立了一套高内聚低耦合的软件系统架构,保证了取料机稳定、高效地全自动运行。最后,针对取料机自动作业系统,搭建了基于MATLAB,ROCKWELL工控软件以及Microsoft Visual C#的模拟仿真实验平台。通过该仿真平台,完成了系统软件架构及模型策略的验证。分别基于简易的取料机模型和本文提出的改进的取料机三维模型进行了取料作业测试,试验证明,利用本文提出的改进的取料机三维模型可以实现设备准确的定位,获取高精度的料堆点云数据,取料作业对位更加准确,取料效率更高。