工业机器人是一种集机械、电子、信息等技术于一体的自动化设备,在加工制造业有着举足轻重的地位。本论文针对某数控机床采用人工上下料导致的劳动强度大、生产效率低、定位精度差等问题提出了一种3P1R型自动上下料机器人并对其进行了深入研究与设计。主要工作包括:采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对自主创新设计的3P1R型机床上下料机器人进行运动学研究。详细的给出了该机器人正运动学方程推导过程,通过计算验证了正运动学方程的正确性;应用UG软件建立了该机器人的三维装配模型并导入到ADAMS分析软件中,对机器人上下料作业进行了运动学仿真分析,得到了机器人末端夹手的上下料轨迹、位移及速度曲线;以上研究结果表明本文提出的3P1R型机床上下料能够达到预定的运动要求,为后续的机器人结构设计提供了理论支持。其次,本文设计了驱动3P1R型机床上下料机器人X、Y、Z轴的气动回路。具体包括气动回路的空压机及储气罐的选型计算,气动三联件的选择计算,执行元件的尺寸计算和选型,辅助元件的选择与安装,控制元件(阀)的选择计算,采用FESTO-P软件对的机器人的X、Y、Z轴的气动回路进行了搭建并仿真了其运动过程。最后设计了3P1R型机床上下料机器人X、Y、Z轴的气动回路的电气与PLC控制系统。具体包括机器人X轴往返运动的电气与PLC控制系统,机器人Y轴往返运动的电气与PLC控制系统,机器人Z轴往返运动的电气与PLC控制系统,机器人C轴正反转运动以及多轴联动的电气与PLC控制系统。