“智能制造”是当前我国工业化的主要发展方向。随着科学技术的飞速发展和对生产力要求的不断提高，越来越多的新技术得到充分利用。作为工业生产的重要组成部分，提高冲压工艺的工作效率是非常重要的。传统的冲压车间依靠工人手工完成装卸作业，不仅危及工人自身的安全，而且影响生产节奏，不利于生产的统一管理和规范，从而削弱企业的市场竞争力。本文在市场调研的基础上，结合企业的实际生产情况和工作环境，将工业机器人应用于冲压生产中，提出了笔记本电脑外壳钣金冲压件装卸机械手的解决方案。该机械手能够实现工件的自动装卸动作，有利于提高产品质量和良好的成品率，促进工厂的自动化发展。根据设计要求，编制了机械手的技术参数。
通过对从冲压机械手的坐标形式和驱动方案的讨论，确定了机械手的最终结构设计，并利用CATIA软件建立了整机的三维模型。考虑到各部件的性能对整个机械手的性能的影响，对所选择和设计的关键部件进行了校核和计算。在有限元软件中引入三维模型，分析了机械臂动轴的静动力特性，包括载荷作用下的静载分析和振动系统的模态分析，确定了机械臂的变形和固有频率。建立了机械手的伺服控制系统。采用工业触摸屏作为人机交互界面，提供信号触发和监控功能，PLC作为逻辑控制器，伺服电机和驱动器作为主控单元。完成控制系统的硬件连接和通信连接，对控制器进行编程，合理计算采集到的外部信号和反馈信号，伺服驱动器接收脉冲，控制电机的旋转。开发触摸屏界面，显示控制系统的运行状态。利用DH表示建立了机械手的数学模型，分析了机械手在运动过程中姿态的变化。根据矩阵坐标变换原理，通过各关节坐标系的平移和旋转，分析计算了机械手的正、逆运动学解，导出了Jakobi矩阵，研究了机械手末端速度与各关节速度之间的关系。利用MATLAB软件计算了机械手工作空间的概率分布，并借助机器人工具箱完成了机械手的运动轨迹规划仿真。分析了机械手几何误差产生的原因。结合关节参数的小变化，推导出运动微分方程，得到了基于距离的误差建模。利用激光跟踪器实现了末端姿态测量，选择重复定位精度和绝对定位精度作为测量指标，完成了机械手的运动标定和坐标点的补偿。结果表明，标定后冲压机械手的精度明显高于标定前，误差分析和建模是可靠的。