永久阴极铜电解技术具有环保节能等优势,是铜冶炼发展的方向。国内目前多数铜冶炼厂仍采用传统的始极片工艺,技术改造需求大,而永久阴极铜电解工艺需要配置相应的剥片机组,由于传统工艺的相关设备均为一体化专用设备,故难于直接改造成永久阴极铜电解工艺中的可用设备。本文针对此问题,将现有的一体化专用设备根据功能的不同分成不同的模块,实现在永久阴极铜电解工艺改造时的重新利用。本文研制了电解铜剥片机器人,以实现各个模块之间的相互协调转运,扩充了各模块之间组合排布的灵活性,可提高现有设备的利用率,降低技术改造成本,促进新工艺的推广。本文首先从电解铜剥片工艺进行分析,以设备布置紧凑、灵活为目的,同时为了满足一定的工作效率,对电解铜剥片机器人提出了相应的工作要求,通过对比分析确定机器人的结构类型及传动方案,同时,根据负载特点和选定的机器人结构,设计了相应的平衡机构,不仅减小了所需的关节驱动器的力矩和功率,而且提高了机器人稳定性,延长了使用寿命,在结构设计的基础上完成了对机器人的驱动电机和减速器的选型。其次,基于D-H法建立了电解铜剥片机器人的关节坐标系,根据机器人具体结构的特点,推导了相应的数学模型,得到了机器人的运动学方程,利用蒙特卡洛法获得了机器人的工作空间,求解了雅可比矩阵,此外还给出了基于凯恩动力学方程的电解铜机器人动力学求解的递推公式。为了保证电解铜剥片机器人的安全性和稳定性,本文还利用有限元法对其各主要零部件进行了分析校核。然后,为了使电解铜剥片机器人既有较高的操作效率又能保证运动的平稳性,本文给出了一种基于三次样条曲线的最优时间-冲击的轨迹规划方法,利用三次样条曲线连接各关键点生成原始轨迹,利用加权系数法建立同时考虑时间和冲击影响的优化目标函数,设计了一种适于求解多约束多目标问题的自适应遗传算法,基于matlab编程环境编写了相应的算法程序,通过导入电解铜剥片机器人的具体参数,完成了实例仿真,证明了本文给出的最优轨迹规划方法可以有效的平衡机器人在操作效率和运动平稳性之间的矛盾。最后,针对机器人多轴联动的特殊要求,采用三级控制模式设计了电解铜剥片机器人的硬件控制系统。该系统具有开放性和友好的人机交互界面,且成本低,操作方便。