球磨机研磨物料时会产生大量的粉尘与热量,采用人工进行球磨机盖的开闭,工作环境差、危险性高且盖上螺栓的拧紧程度无法控制,结合某公司球磨机车间实际情况,设计了一款能够自主开闭球磨机盖的机器人,并进行了理论计算和仿真验证。主要工作如下:研究球磨机盖上螺栓的预紧力控制方法和拧紧次序。对比了常用螺栓预紧力控制方法,选择同时使用力矩控制法和转角控制法来控制螺栓拧紧,保证螺栓拧紧质量。使用Workbench对螺栓的拧紧次序进行仿真验证,确定并采用了变形量最小的四个螺栓同时拧紧的方式。设计了球磨机盖开闭机器人的机械结构,包括桁架结构、行走系统、六自由度机械臂和末端执行器。着重设计了可实现开启及关闭球磨机盖两种功能的末端执行器,最后使用Solidworks完成机器人机械结构的三维建模。对机械臂进行运动学分析,使用D-H算法建立机械臂运动学方程,并使用Matlab对运动方程进行验证,证明方程的正确性。使用Adams对机械臂进行运动学仿真,获得各个关节位移、速度、加速度曲线,仿真结果表明机械臂各个关节在运动过程中工作平稳。使用蒙特卡洛法求解机械臂工作空间,并在Matlab中进行仿真验证,证明工作空间满足工作要求。为提高机械臂的定位精度,对误差因素进行分析,使用切比雪夫多项式建立误差估计模型表示末端执行器的定位误差分布特性,通过切比雪夫系数辨识找到误差估计模型中的最优解,为后续的误差补偿提供依据。对桁架结构和末端执行器的轴承座进行有限元分析,对桁架进行轻量化和结构优化设计,证明桁架、轴承座工作稳定可靠。图67幅;表14个;参48篇。