工業(yè)機器人的設計過程

楊經(jīng)保

對于工業(yè)機器人的設計與大多數(shù)機械設計過程相同,；首先要知道為什么要設計機器人,？機器人能實現(xiàn)哪些功能,？活動空間（有效工作范圍）有多大,？了解基本的要求后,，接下來的工作就好作了,。
首先是根據(jù)基本要求確定機器人的種類,，是行走的提升（舉升）機械臂,、還是三軸的坐標機器人、還是六軸的機器人等,。選定了機器人的種類也就確定了控制方式,，也就有了在有限的空間內(nèi)進行設計的指導方向。
8 H# G. t* _5 U  E8 E- p接下來的要做的就是設計任務的確定,。這是一個相對復雜的過程,，在實現(xiàn)這一復雜過程的第一步是將設計要求明確的規(guī)定下來；第二步是按照設計要求制作機械傳動簡圖,，分析簡圖,，制定動作流程表（圖），初步確定傳動功率,、控制流程和方式,；第三步是明確設計內(nèi)容，設計步驟,、攻克點,、設計計算書、草圖繪制,，材料,、加工工藝、控制程序,、電路圖繪制,；第四步是綜合審核各方面的內(nèi)容，確認生產(chǎn),。
下面我將以六軸工業(yè)機器人作為設計對象來闡明這一設計過程,。

huzhenpengskd

恩，講的不錯

如履薄冰

期待樓主詳細闡述工業(yè)機器人的設計過程,，最好輔以實例,。

楊經(jīng)保

在介紹機器人設計之前我先說一下機器人的應用領域。機器人的應用領域可以說是非常廣泛的,，在自動化生產(chǎn)線上的就有很多例子,，如垛碼機器人、包裝機器人,、轉(zhuǎn)線機器人；在焊接方面也有很例子,，如汽車生產(chǎn)線上的焊接機器人等等,；現(xiàn)在機器人的發(fā)展是非常的迅速,，機器人的應用也在民用企業(yè)的各個行業(yè)得以延伸。機器人的設計人才需求也越來越大,。
0 y! j6 p( y* k! u4 y/ E六軸機器人的應用范籌不同,，設計形式也各不相同。現(xiàn)在世界上生產(chǎn)機器人的公司也很多,，結(jié)構(gòu)各有特色,。在中國應用最多的如：ABB、Panasonic,、FANUK,、莫托曼等國外進口的機器人。
即然機器人的應用那么廣泛,，在我國卻沒有知名的生產(chǎn)公司,。對于作為中國機械工程技術(shù)人員來說是一個值得思考的問題！有關機器人技術(shù)方面探討太少了,？從業(yè)人員還不能成群體,？雖然在很多地方可以看到機器的論術(shù)，可是卻沒有真正形成普及的東西,。
7 R/ a! r8 d5 H6 r; w  ^, r即然是要說設計,，那我就從頭一點一點的說起。力求講的通俗簡明一些,，講得不對的地方還請各位指正,！
六軸機器人是多關節(jié)、多自由度的機器人,，動作多,，變化靈活；是一種柔性技術(shù)較高的工業(yè)機器人,，應用面也最廣泛,。那么怎樣去從頭開始的設計它呢？工作范圍又怎樣去確定,？動作怎樣去編排呢,？位姿怎樣去控制呢？各部位的關節(jié)又是有怎么樣的要求呢,？等等,。。,。,。。。讓我們帶著眾多的疑問慢慢的往下走吧,！
首先我們設定：機器人是六軸多自由度的機器人,，手爪夾持二氧氣體保護焊標準焊槍；完成點焊,、連續(xù)焊等不同要求的焊接部件,，工藝要求、工藝路線變化快的自動生線上,。最大伸長量：1700mm,；轉(zhuǎn)動270度；底座與地平線水平固定,；全電機驅(qū)動,。
好了，有了這樣的基本要求我們就可以做初步的方案的思考了,。
! E$ Q2 @0 }! M2 }% B首先是全電機驅(qū)動的,，那么我們在考慮方案的時候就不要去考慮液壓和氣壓的各種結(jié)構(gòu)了，也就是傳動機構(gòu)只能用齒輪齒條,、連桿機構(gòu)等機械機構(gòu)了,。
機器人是用于焊接方面的，那么我們就去考察有人工行為下的各種焊接手法和方法,。這里就有一個很復雜的東西在里面,，那就是焊接工藝；即然焊藝定不下來,，我們就給它區(qū)分一下,，在常用焊接里有單點點焊、連續(xù)斷點點焊,、連續(xù)平縫焊接,、填角焊接、立縫焊接,、仰焊,、環(huán)縫焊等等。,。,。。,。,。
+ q( }! F. C4 J搞清了各種焊方法，也就明白了要實現(xiàn)這些復雜的動作就要有一套可行的控制方式才行,；在機械沒有完全設計出來之前可以不做太多的控制方案思考,，有一個大概的輪廓概念就行了,，待機械結(jié)構(gòu)做完，各方面的驅(qū)動功率確定下來之后再做詳細的程序,。
& H7 }, v2 y- r/ {) Q+ u焊槍是用常用的標準的焊槍,，也就是說焊槍是隨時可以更換下來的，也就要求我們要做到對焊槍的夾持部分進行快速鎖定與松開,。
6 J& E0 @- k# A" D2 e焊槍在焊接過程中要進行各種焊接姿態(tài)調(diào)整，那么機械手腕就要很靈活,，在各個方位角度上都可調(diào)節(jié),。

楊經(jīng)保

幾天沒來,沉的這么快,沒有人對這一塊感興趣???

大蘿卜

你講的太慢了，拉的太長了吧

pa.lin

最好有圖片.或者CAD圖!這樣人才有興趣

楊經(jīng)保

有了上面的基本要求和設定條件,，方案推理也有了條理,，接下來我們就把設計要求明確下來，設計方向就不會有太大的偏離了,。
0 y& v7 T1 F" x! c& ~* B設計任務
6 q) f* ~4 v" Z5 Q7 x- f/ ~設計要求           機器人適用于焊接領域,，可以完成各種焊接動作；為了機器人能適應各種焊接工藝,，在線調(diào)整工藝快速,，編制控制程序時采用柔性控制程序，自適應在線,、離線示教程序,；焊縫、焊池,、焊道成像跟蹤,，自動調(diào)節(jié)焊機的各項參數(shù)。
機器人采用全伺服驅(qū)動，地面固定安裝,。六軸控制,，各關節(jié)運動靈活，按工藝描述表設計各軸動作范圍,，盡量使機構(gòu)緊湊,，整體外形美觀。
  t% p, X+ R, k# i2 x工藝描述        六軸動作順序        動作范圍        速度范圍        定位精度        驅(qū)動功率        電器元件
# E! z2 |% V2 t7 A% t4 t3 |        1軸（回旋）        360度                        0.75Kw       
        2軸（大臂俯仰）        160度                        1.5KwX2臺       
        3軸（前臂俯仰）        210度                        0.5Kw       
2 f1 L) ~" v! p* ~8 p2 a' I        4軸（小臂旋轉(zhuǎn)）        270度                        0.35Kw       
- \* |: M; l8 p9 q1 D        5軸（手腕俯仰）        150度                        300Kw       
        6軸（手腕旋轉(zhuǎn)）        360度                        200w       
設計內(nèi)容        機械設計：根據(jù)設計要求及工藝描述設計各關節(jié)的機械機構(gòu),，確定各部件的材料和加工工藝,；制作計算書，驗算機械強度,、驅(qū)動功率和給出最大抓（舉）重量,，各運動路徑的慣量計算，位姿的控制計算,。驗算機器人各關鍵部件使用壽命,。結(jié)合控制程序及電路制作機器人維修保養(yǎng)說明書。
        程序控制設計：根據(jù)設計要求與機械工程師最后制定的工藝路線設計控制流程,；結(jié)合機械結(jié)構(gòu)與驅(qū)動,、信號反饋方式，設計機器人運動程序,；程序要具有自適應功能,，自動定點跟蹤，對焊機電流,、電壓實時監(jiān)測,，并自動調(diào)節(jié)；焊道,、焊池用成像監(jiān)測判別技術(shù),。設計電路圖
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有了這樣一個文件，我們就好設計了,；那么我們首先就要做的是：繪制機器人動運簡圖,，規(guī)劃機器人運動軌跡，做好這些我們就可以進行機械機構(gòu)的設計,，同時可以考慮程序的線路圖了,。
! v2 K7 g- w+ ?6 q先做一個簡圖，來研究一下運動規(guī)跡,。

liang2039

很喜歡,，我也正在搞這方面的東西,，多謝,！

西_瓜

說的很好啊。