随着工业化的发展,高速并联机器人凭借高速度、低惯量、良好的动态性能被广泛应用在包装、搬运、分拣等行业。铅笔板生产企业,大多采用人工分拣生产线上的铅笔板,速度慢,效率低,因而本课题开发了一款高速并联机器人用于铅笔板的分拣。因为现有的高速并联机器人运动学和动力学建模复杂、解算难度大、多耦合、非线性强等问题;视觉分拣存在定位抓取的准确性、实时性不足等问题;应对高速并联机器人运动过程中的时变性、高非线性、高耦合性等问题的控制策略研究相对不足。因而本文对流水线上视觉分拣铅笔板的高速并联机器人做出如下研究:通过对国内外高速并联机器人发展现状的研究分析,结合铅笔板分拣的需求和指标,完成高速并联机器人的总体设计。对铰链、运动支链等关键部件进行了优化设计,并对主动臂进行Abaqus有限元分析,获得主动臂在额定载荷下的变形量和固有频率,为后续建模和控制打下基础。对设计的高速并联机器人进行运动学、动力学建模以及轨迹规划的研究。运用一种新型的三闭环矢量法和三交叉球体法进行运动学建模,并通过Matlab验证分析,该模型显著降低了解算的耦合性和非线性等问题;为提高铅笔板分拣过程中的动态性和高速性,提出了一种基于遗传算法(GA)优化B样条曲线过渡的门字形轨迹规划方法,并对优化前后的轨迹仿真对比分析,验证了该种方法的优越性,实现了轨迹的平滑过渡;运用虚功原理进行动力学建模,该模型提高了解算速度,并采用Adams验证所建模型的正确性,为控制系统的设计提供理论基础。为实现铅笔板的高速分拣,对视觉系统进行研究开发。设计开发了一套流水线上铅笔板视觉系统,能够实现铅笔板定位矫正、识别跟踪及基于FFT的缺陷检测,并对视觉算法进行实验验证;改进了一种基于相机+同步传送带的多目标动态跟踪算法,适用于铅笔板的多目标跟踪,提高了目标的识别和定位的效率。视觉系统的设计为控制系统提供准确性、高实时性的位置坐标数据。在上述研究的基础上,对高速并联机器人控制系统的控制策略、硬件系统和软件系统进行设计及集成。为提高轨迹跟踪的响应和精度,采用一种模糊PID+前馈控制策略,并利用Simulink对其控制策略仿真分析研究;为实现整个控制系统高频率、高速度的处理能力,开展了以DSP为主控芯片的硬件系统设计,以C#.Net为主体开发语言的上位机软件系统集成设计;最后通过Vrep进行系统集成测试与仿真,提高了系统整体性能。