复合材料作为一种新材料诞生于二十世纪30年代，在70年代后期，高硅氧纤维、碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及其复合材料先后得到开发和应用。此后，全球复合材料工业经历了长期的发展，其制品先后进入建筑、化工、航空航天、汽车、风电等重要市场。截至到2016 年，我国大陆地区仅玻璃纤维纱年产量就达到362 万吨，占世界总产量的50%以上。在我国，复合材料产品发展呈现多元化和规模化，复合材料生产加工已经步入自动、高速、柔性的阶段。随着经济技术和我国工业现代化发展，一线生产自动化自动化程度越来越高，复合材料加工过程中人工作业和手动上下料等一些传统的作业模式已经越来越不能满足工业生产的需要。在复合材料生产线上引入机器人或者机械手臂来取代工人去完成操作任务是复合材料产业发展的重要方向。

目前，工业机械手臂已经成为在国内外科学研究的热点，研究的具体现状为如下所述：（1）机械手臂具有可重构化和模块化的机械结构。构成机械臂动关节减速机、电机以及检测模块集成为一个整体；机器人整机可以由关节和连杆模块重新组合构成；（2）PC 机开放型控制器成为其控制系统发展的方向，电子元器件向高度集成化发展，控制柜逐渐变得小巧，结构变更加合理；（3）传感器的作用越发重要。国外的机械手臂技术发展的已经相当的成熟，六轴机械手臂已经广泛的应用于自动上下料系统。以冲压生产线为例，自动上下料机械手技术已经在该生产线上大展身手，如瑞士的ABB研发的IRB系列机器人以及德国KUKA公司研发的KR-P系列机器人（图一），都是目前机在国际上具有领先水平的自动化上下料机械手臂的代表。在国内，各自动化生产厂商也在积极探索自动化上下料机械手的研发与制造，并取得了一定的成绩，深圳市嵩祥精密机械有限公司开发的一款自动上料机械手（图二），这款机械手可以根据生产环境的不同，任意与现场环境相适应，极大的方便了现代化工业的柔性需求。

研究复合材料模板自动上下料机械手臂的意义在于，在现代化生产一线，自动化的上下料机械手已经成为了机电一体化装备中比较常见的产品，该类设备具有较高附加值，可以代替人工的自动化上下料 ，研究使用自动上下料装置，既可以提高产品的质量和产量，又可以保护人身安全，提高企业的竞争力。通过本次研究，综合应用机械原理和工程力学的相关知识，并在AUTO CAD等现代制图软件的帮助下，力求开发一种可以适用于复合材料生产一线的中小型自动化上下料机械手臂，既满足中小企业的运营维护需求，也符合我国节能减排的要求。

图一 KR120-2P机械手臂 图二

2. 研究的基本内容与方案

本次设计是针对复合材料中小型生产企业设计，主要实现将复合材料玻镁板从物料码垛上取下，并放置于生产线上，基本技术要求如下：

1、玻镁板规格： 1220X2440X6毫米，重量为80公斤；2、玻镁板码垛高度：750毫米，玻镁板水平移动距离：2000毫米。

自动上下料工作步骤如图2-1所示。