目前,在大部分中小型水泥厂中,水泥包装袋装车基本依赖于人工作业,并且在人工作业过程中很多固体粉尘被工人吸入体内,增加了尘肺病的发病机率,严重威胁到人们的健康。针对这些问题,本课题设计研发了一款在机器视觉引导下进行水泥包装袋自动化装车的工业机器人,研究的主要内容包括水泥包装袋装车机器人机械系统设计、运动控制系统设计和运输车车厢识别系统。首先,在对常用码垛机器人结构调研及对比分析基础上,根据水泥袋装车需求提出了一种直角坐标式装车机器人机械本体结构。根据工作参数和运输车车厢尺寸,设计了具有四个自由度的龙门式装车机器人机械结构,采用伺服电机驱动各个运动轴,采用气缸驱动水泥包装袋手爪。对运动机构进行了动力学仿真分析,获得各运动轴所需功率,验证了机构运动的合理性;对装车机器人关键零部件进行了有限元受力分析,证明所设计机械结构满足使用要求。根据装车机器人四个运动轴的特点,本文设计了基于以太网总线和CANopen总线的运动控制网络。硬件系统的核心组件采用工业级多功能运动控制器DVP10MC11T,其与伺服驱动器组成CANopen网络;采用电子齿轮方法实现了X方向两个同步轴伺服电机的同步运动;为了保证装车机器人的安全性,采用接近开关作为直线轴的极限开关。软件系统主要包括运动控制程序设计和人机界面设计,运动控制程序通过DS301协议实现了CANopen网络中多个运动轴的控制。根据成像目标及工作区域特点,进行了成像系统设计,对工业相机、工业镜头和照明光源进行了选型,采用基于形状检测的方法实现了车厢识别。通过点距标定、透视标定和畸变模型标定,进行了成像系统标定,通过调整相机位置和像素坐标与机器人坐标的转换,对相机坐标系与机器人坐标系进行了标定。在龙门式测试平台进行了运动控制和车厢识别实验,验证了运动控制系统和车厢识别系统设计的合理性。