我国是交通大国,铁路货运是我国货物交通运输的大动脉。2020年,我国铁路货运量达到35.8亿吨。全国有近40万辆铁路货车装用转K2/K6型转向架,目前大量的转向架需要进入检修段检修,但在检修过程中发现,弹簧断裂故障占全部故障的38%。由于转向架结构相对复杂,弹簧的拆卸仍然是人工操作,存在效率低、危险系数大、工作环境差等问题,亟需提高检修过程的自动化率,提升检修效率和检修质量。本文针对工程中的实际需求,提出一种转向架检修过程中利用六自由度机械臂和弹簧抓手组成的弹簧拆卸系统,并结合工厂实际生产中的机械设备,设计出了完整的弹簧拆卸工作站。并对弹簧拆卸装置的关节结构和方案进行设计和分析,结果表明可以完成转向架弹簧的拆卸任务。首先,对工程中的实际问题给出整体解决方案规划。对工厂中已经运用的机械设备进行三维建模,运用模块化的分析的方法,根据技术路线对各个模块的装置进行分析和设计,选用六自由度机械臂作为本方案的作业主体,将转向架的检修分为转向架运输装置、吊装装置、弹簧拆卸装置、弹簧运送装置几个模块分别进行规划,设计了完整的检修系统方案。基于后置D-H坐标系的理论建立六自由度机械臂的理论模型。通过机械臂的本体机构参数和坐标变换矩阵求出机械臂的运动学正解,并在ADAMS仿真模型中进行运动学正解的验证。采用代数法求出六自由度机械臂的逆运动的解析解,对八组逆解进行验证,得出符合机械臂运动学要求的逆解结果。其次,根据转向架的侧架结构和现场作业情况设计合适的弹簧抓手。依据不同的特性要求分别设计三款弹簧抓手进行模拟测试,通过每次抓手的特性分析逐步改进弹簧抓手的性能。对三款抓手进行比较,选用既能主动抓取、稳定夹持,又能符合转向架侧架结构工作空间要求的弹簧抓手,并进行抓取力的计算,根据计算确定抓手的驱动电机选型。最后,运用机械臂的正反解,根据任务要求对机械臂进行关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。将机械臂和弹簧抓手进行结合,通过关节空间和工作空间轨迹规划相结合的方法进行本次任务规划,完成抓取弹簧的模拟仿真实验。验证本次抓手设计符合要求,轨迹规划能够完成既定任务。