目前在大型奶牛牧场机械化设备领域,转盘式挤奶机是自动化挤奶作业的首选设备,但其需要工人在工位长时间重复操作,劳动强度大,工作环境恶劣,且不当的挤奶操作会污染奶源。为解决这个难题,本文提出了转盘式挤奶机器人的设计方案,可实现无人化全自动智能挤奶,提高了作业效率,保障了奶源安全。首先,基于TRIZ理论,通过九屏幕法、功能组件法和因果轴法对现有的工业机器人进行分析,再通过技术矛盾法、物理矛盾法和物-场模型法对问题进行解决。对获得的方案进行总结和评价,得出转盘式挤奶机器人的整体设计方案,主要由地轨、升降装置、进给装置和驱控一体化机械臂等组成。并对各关键部件和驱控一体化机械臂结构进行了详细设计。其次,基于有限元法对机器人系统静力学和运动学进行分析,通过ANSYS软件分析极限工况下整体和关键零部件的静力学强度,证明了机械结构强度满足使用需求。对机器人系统进行了模态分析,结合实际工作情况,验证了机器人工作时振动频率的安全性。然后,基于MDH法和Lagrange equations法对转盘式挤奶机器人系统进行运动学和动力学分析,通过推导得出运动学正解和逆解,并选取末端随机工作点验证运动学求解的准确性。然后通过MATLAB软件仿真出机器人的工作空间和运动轨迹,确保运动性能和工作空间满足使用需求。最后通过Lagrange equations法求解了机器人动力学方程,并采用ADAMS软件对转盘式挤奶机器人的驱动力矩进行分析,验证了电机选型的正确性。最后,根据永磁同步电机的控制原理对转盘式挤奶机器人控制系统进行设计。结合实际工作情况,对样机的主体结构、控制系统硬件和视觉系统的硬件进行设计和搭建。以样机为基础进行了机器人的套杯误差试验和动态响应套杯试验,保证了样机工作时的精度和套杯成功率,验证了样机机械结构和控制系统设计的可行性。图[73]表[15]参[92]