自动计量与自动充填是铁钉等短、小、细、条状建筑材料连续包装过程的关键技术,本文就此开展研究。针对此类材料的特点,提出自动计量与充填机械手的总体技术方案,并对机械手的整体结构、传动系统和控制系统等进行分析。在此基础上,开展了以下几方面的工作:第一,基于PRO/E的机械手机械结构的虚拟装配和运动仿真研究;第二,机械手气动回路设计;第三,单片机自动计量系统开发;第四,PLC运动控制系统研究;第五,开展实验研究。机械手竖直运动的控制是研究重点和难点。在归纳分析现代气动伺服控制技术基础上,决定采用PLC、PWM气动高速开关阀、单出杆双作用气动缸、数字编码器、光电距离检测传感器和接近开关等构成气动伺服定位系统;为了获得良好的控制性能,对PWM气动高速开关阀的流量-压力特性和定位系统的控制原理等进行理论分析,获得一些有益的结论;提出目标观测自适应型开-闭环相结合的有效控制方法,试验表明,这种方法不仅能有效抑制定位冲击,而且速度和精度都符合预期要求。实验研究获得了充分的数据,包括水平运动数据、竖直运动数据、计量系统数据等。这些数据表明,机械手运动控制系统的定位精度和运动速度以及自动计量系统的计量精度完全满足设计要求。该项研究没有检索到类似研究成果。本文的研究是初步的,为后续的自主研发和填补国内技术空白奠定了基础。