汽车发动机缸盖的体积和重量相对较大,在上下料过程中必须依靠吊装工具,生产线起初建线时是用人工操作电动葫芦的方式完成上下料。但此方法不仅效率低还存在着巨大的安全隐患。为解决此问题,本课题以汽车发动机缸盖搬运机器人工作站为研究对象,一方面完成对机器人自动装夹装置等设备的设计、选型与校核,另一方面重点研究实际应用背景下的机器人轨迹规划算法并完成仿真验证。这有助于企业提高设备安全性,降低劳动者劳动强度,提高生产效率。主要研究内容如下:通过研究缸盖生产线的生产流程,并对生产现状进行分析,同时根据生产节拍要求,找到生产线工位的技术难点。针对此问题,本课题结合实际选定KUKA KR210系列工业机器人作为项目改造的主要设备,根据该机器人结构及尺寸参数,运用D-H法建立关于KUKA KR210机器人的运动学模型,利用MATLAB仿真软件建立控制模拟器,通过仿真对比正逆运动学求解结果,验证了运动模型建立的正确性,为后续的机器人运动特性分析提供了理论研究依据。由于生产线节拍要求极高,常规机器人搬运流程无法满足实际要求,继而需要对机器人从运行轨迹和节拍优化两方面分别进行研究。通过创新设计可旋转式机器人末端夹具,对机器人自动装夹装置进行结构设计。将自动装夹装置设计成一面两销定位以及双面均可夹持工件的结构。并对装夹装置进行强度和刚度校核,均满足设计指标,进而极大优化轨迹行程,同时通过五次多项式法对优化轨迹进行运动节拍优化,理论计算节拍满足现场使用要求。通过模拟仿真,验证了优化的正确性。基于MATLAB Robotics Toolbox机器人工具箱,完成机器人运动学建模、工作空间分析以及对轨迹行程规划进行仿真验证。对节拍最优状态下的机器人各个关节运动特性进行仿真研究。结果表明,经优化后的关节运动特性运动过程符合预期。以此在缸盖生产线开展实际应用,机器人能够按照规划中的运行特性开展生产作业,进而验证了理论分析的成效以及重要意义,同时也为生产提供了大量的现场实际经验,为开展更深层次的机器人运动优化研究提供了有利条件。