近年来国家经济的发展和繁荣,港口码头的吞吐量不断增加,为我国的经济发展提供了强有力的支撑。而桥吊作为码头集装箱堆场上最主要的设备之一,越来越受到重视。提高桥吊的使用效率,首要需提升机构速度。速度提升,会造成吊具在工作中摆动幅度的增大,给司机对箱工作造成困难。减小甚至消除吊具吊运中的摆动,自动消除扭转角,根据实际工况调整吊具扭转角,可以有效提高司机的工作效率。因此,自动防扭系统的研究,对大幅降低劳动成本,提高港口通过能力,降低装卸作业中能耗等方面有重要意义。结合码头桥吊的结构,本文分析吊具吊运过程中产生的扭动机理,对吊具扭转角原因做深入研究,设计并搭建了码头集装箱起吊运行模拟试验台。试验台大致按照桥吊20:1的比例进行缩放,主要包括门架结构、主小车、起升结构及钢丝绳、倾转装置、水平移动机构、吊具等结构。试验台主体长2.5米,宽1米,高2米,能够实现吊具在X、Y、Z三个轴为中心的角度扭转,扭转角度可达80度。对桥吊集装箱吊运过程进行运动学分析并建立集装箱扭动的机理模型。分析集装箱吊运中的基本几何关系,即位姿和绳长的关系。采用牛顿迭代法完成平台位姿正解。在此基础上,分析绳长的速度和加速度对平台位姿的影响与对应关系,即一阶和二阶运动影响系数矩阵。采用搜索法对试验台的工作空间进行计算分析,应用逆雅可比矩阵分析法对试验台的速度空间进行计算,利用MATLAB进行试验台的逆解编程,用C++语言编写正解程序。在理论分析的基础上,设计PID控制器,对集装箱吊运中的防扭进行自动控制,并进行MATLAB算法仿真。在Automation Studio软件中编写控制程序,包括驱动程序和主控程序,在试验台上进行调试验证。利用VNC进行界面编译,完成上位机界面的编写。本文设计的码头集装箱吊运模型的正逆解之间误差在0.8%内,模型建立比较准确。设计码头集装箱自动防扭算法,进行仿真,在防扭试验台上进行实际测试,误差在10%范围内,为自动化码头的集装箱防扭的研究提供理论参考。