随着我国注塑机产业的迅速发展,对注塑机的自动化程度要求越来越高,现代化的注塑机都开始配备机械手。目前,注塑机械手都是针对卧式注塑机开发的,很难被用于立式注塑机;此外,注塑机开模周期变短对注塑机机械手的响应速度和定位精度提出了更高的要求。传统注塑机械手多采用气压或直流伺服驱动。气压驱动速度快,但运动平稳性差,定位精度低;直流伺服调速性能好且定位精度高,但结构复杂。交流伺服作为一种日渐成熟的驱动技术,其最突出特点就是快速响应和精确定位,且体积小、结构简单,被广泛用于机器人及医疗器械等需要快速精确定位的场合。考虑到上述现状,本课题定位于为立式注塑机研制一款采用交流伺服驱动的注塑机机械臂,使其能够快速精确定位,满足立式注塑机的工作需求。课题中,注塑机械臂系统主要包括机械系统和控制系统两大部分。在机械系统方面,本文首先对机械臂的机械本体结构及关节传动系统进行设计,在对整体结构进行优化分析后试制了物理样机。其次,利用MATLAB对机械臂的运动学进行分析,建立机械臂关节变量(位置及速度)与末端执行机构变量(位置及速度)之间的关系,在此基础上确定出机械臂的工作空间。在控制系统方面,课题采用永磁同步电机作为关节驱动电机,对关节交流伺服系统的硬件控制电路进行设计。同时,以PID控制策略和磁场定向空间矢量控制策略为基础,对关节伺服系统的控制算法进行研究,实现了关节伺服系统中机械环和电流环的同周期控制,提高关节伺服系统的响应速度和定位精度。最后,对整个机械臂系统进行了组装和调试,通过关节位置环控制实验和关节速度环控制实验,测试了整个机械臂系统的性能。实验证明,课题中设计的机械臂能够按照给定的位置或速度指令平稳精确地运行,达到了课题的研究目的。