直线运动单元是一种新型的机械运动部件，它集机械传动、运动变换和模块化接口于一体，具有高速、精密、紧凑、制造周期短的特点，在现代机电一体化装置中得到广泛应用。当直线运动单元在高速运动时，会产生噪音、磨损、振动，单元的精度、寿命大大降低。除此之外，大跨距、高平直度的基本型材制作也是急需解决的问题，如何利用长跨距滚珠丝杠和直线电机技术实现稳定的直线运动是研究的热点。直线驱动技术和模块化技术是现代直角坐标式机器人技术研究的重点。基于以上原因，本文的主要研究内容如下：（1）介绍了课题的研究背景，概述了直线运动单元和直角坐标机器人的国内外研究现状，论述了本文的主要研究内容以及研究意义和目的。（2）总结了实现直线运动的主要方式，详细设计了直线运动单元的结构，并进行了相应的设计计算。（3）为了降低机械摩擦，设计了一种基于磁悬浮技术的新型直线运动单元，它利用磁铁引力和斥力共同作用的方式实现单元的稳定悬浮。（4）详细论述了直角坐标机器人的特点，探讨了直角坐标机器人的多种设计方案。（5）结合设计要求，详细设计了码垛直角坐标机器人系统的构成和模块化设计流程，并对基本运动件进行了校核。