随着“中国制造2025”部署与实施,制造业转型升级和跨越发展已上升至国家战略。当前,我国装备制造类企业车间火焰切割机床完成板材下料后,大多通过人工操作行车的方式取料,强度较高且效率低下。因此,本文主要研究开发一款用于火焰切割后的板材拾取的机器人系统,以提高备料车间生产效率。此外,为提高拾取机器人作业的位置精度,对机器人的驱动单元永磁同步伺服电机的控制策略进行研究。首先,根据拾取工况要求,确定拾取机器人结构方案。通过分析拾取过程的功能要求,设计一种具有激振功能的刚柔混合型末端执行器,以解决火焰切割后部分板材熔化粘结不易拾取的问题,并满足快速移动和柔性拾取的要求。其次,通过分析板材拾取机器人控制系统需求,确定拾取机器人控制系统硬件配置,包括上位机、下位机控制器、传感器、伺服驱动及其控制模块等。基于各切割机床的数控G代码,完成机器人控制系统软件开发。包括上位机G代码转化为图形的算法设计、根据板材图形求取重心的算法设计及下位机三坐标伺服电机运动控制算法设计等。针对拾取机器人拾取时末端执行器需精确作用于各板材的重心,且运行过程中系统存在导轨滑块摩擦、同步带变形及车间的外部扰动等非线性因素的问题,研究用于伺服运动控制的模糊PID算法。通过分析并深入研究机器人驱动单元的伺服电机数学模型、导轨滑块摩擦模型及机器人系统机械结构简化力学模型,建立机器人伺服运动系统动力学模型。基于建立的伺服运动系统动力学模型,在Matlab/Simulink中创建应用于伺服运动控制的算法仿真平台。此外,设计基于CompactRIO控制器、NI9516运动控制模块及科尔摩根伺服电机系统的实验平台,完成在伺服系统电流环工作模式下,采用模糊PID算法实现位置和速度环控制的实验。