工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程

楊經(jīng)保

對于工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與大多數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)過程相同,；首先要知道為什么要設(shè)計(jì)機(jī)器人,？機(jī)器人能實(shí)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,。
8 ~- S1 t8 I6 b% S: g首先是根據(jù)基本要求確定機(jī)器人的種類,，是行走的提升（舉升）機(jī)械臂、還是三軸的坐標(biāo)機(jī)器人,、還是六軸的機(jī)器人等,。選定了機(jī)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(jìn)行設(shè)計(jì)的指導(dǎo)方向,。
接下來的要做的就是設(shè)計(jì)任務(wù)的確定,。這是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，在實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜過程的第一步是將設(shè)計(jì)要求明確的規(guī)定下來,；第二步是按照設(shè)計(jì)要求制作機(jī)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(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)計(jì)步驟,、攻克點(diǎn),、設(shè)計(jì)計(jì)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(rèn)生產(chǎn),。
- _* H9 F, [' r$ Q) T/ J3 f下面我將以六軸工業(yè)機(jī)器人作為設(shè)計(jì)對象來闡明這一設(shè)計(jì)過程。

huzhenpengskd

恩,，講的不錯(cuò)

如履薄冰

期待樓主詳細(xì)闡述工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程,，最好輔以實(shí)例。

楊經(jīng)保

在介紹機(jī)器人設(shè)計(jì)之前我先說一下機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域,。機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)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(jī)器人,、包裝機(jī)器人,、轉(zhuǎn)線機(jī)器人；在焊接方面也有很例子,，如汽車生產(chǎn)線上的焊接機(jī)器人等等,；現(xiàn)在機(jī)器人的發(fā)展是非常的迅速，機(jī)器人的應(yīng)用也在民用企業(yè)的各個(gè)行業(yè)得以延伸,。機(jī)器人的設(shè)計(jì)人才需求也越來越大,。
. e  [  d4 ~- o! T六軸機(jī)器人的應(yīng)用范籌不同，設(shè)計(jì)形式也各不相同�,，F(xiàn)在世界上生產(chǎn)機(jī)器人的公司也很多,，結(jié)構(gòu)各有特色。在中國應(yīng)用最多的如：ABB,、Panasonic,、FANUK、莫托曼等國外進(jìn)口的機(jī)器人。
% J- A+ z" ^: S. P) }, r即然機(jī)器人的應(yīng)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(jī)械工程技術(shù)人員來說是一個(gè)值得思考的問題！有關(guān)機(jī)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(jī)器的論術(shù)，可是卻沒有真正形成普及的東西,。
! F# ^" ^( v$ c5 H# }即然是要說設(shè)計(jì),，那我就從頭一點(diǎn)一點(diǎn)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,！
: B. i( V. ]8 j* _2 T六軸機(jī)器人是多關(guān)節(jié)、多自由度的機(jī)器人,，動作多,，變化靈活；是一種柔性技術(shù)較高的工業(yè)機(jī)器人,，應(yīng)用面也最廣泛,。那么怎樣去從頭開始的設(shè)計(jì)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(guān)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,！
7 S& ^% Y- O: ~" }2 Y; U3 f首先我們設(shè)定：機(jī)器人是六軸多自由度的機(jī)器人，手爪夾持二氧氣體保護(hù)焊標(biāo)準(zhǔn)焊槍,；完成點(diǎn)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(jī)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,。
首先是全電機(jī)驅(qū)動的,，那么我們在考慮方案的時(shí)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(jī)構(gòu)只能用齒輪齒條,、連桿機(jī)構(gòu)等機(jī)械機(jī)構(gòu)了,。
! s* z8 m& G3 I4 ^" d% m3 S機(jī)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(gè)很復(fù)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(diǎn)點(diǎn)焊、連續(xù)斷點(diǎn)點(diǎn)焊,、連續(xù)平縫焊接,、填角焊接、立縫焊接,、仰焊、環(huán)縫焊等等,。,。。,。,。。
搞清了各種焊方法,，也就明白了要實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的動作就要有一套可行的控制方式才行,；在機(jī)械沒有完全設(shè)計(jì)出來之前可以不做太多的控制方案思考，有一個(gè)大概的輪廓概念就行了,，待機(jī)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(xì)的程序。
焊槍是用常用的標(biāo)準(zhǔn)的焊槍,，也就是說焊槍是隨時(shí)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(jìn)行快速鎖定與松開。
1 c2 s+ y5 n1 Y* e- J2 p$ C  n; V焊槍在焊接過程中要進(jìn)行各種焊接姿態(tài)調(diào)整,，那么機(jī)械手腕就要很靈活,，在各個(gè)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(shè)定條件,，方案推理也有了條理,，接下來我們就把設(shè)計(jì)要求明確下來，設(shè)計(jì)方向就不會有太大的偏離了,。
設(shè)計(jì)任務(wù)
" _) t8 C% Y) g6 S# g0 X設(shè)計(jì)要求           機(jī)器人適用于焊接領(lǐng)域,，可以完成各種焊接動作；為了機(jī)器人能適應(yīng)各種焊接工藝,，在線調(diào)整工藝快速,，編制控制程序時(shí)采用柔性控制程序，自適應(yīng)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(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。
機(jī)器人采用全伺服驅(qū)動,，地面固定安裝,。六軸控制，各關(guān)節(jié)運(yùn)動靈活,，按工藝描述表設(shè)計(jì)各軸動作范圍,，盡量使機(jī)構(gòu)緊湊，整體外形美觀,。
$ T* }& ~7 ^  z) T4 O, C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
& n, q  e. U9 |7 D; g/ z) A0 |. b        1軸（回旋）        360度                        0.75Kw       
        2軸（大臂俯仰）        160度                        1.5KwX2臺       
% U3 Q' I0 S1 ^; z. N/ _" I. U/ y        3軸（前臂俯仰）        210度                        0.5Kw       
! f* Z$ W4 p5 ^8 G5 f        4軸（小臂旋轉(zhuǎn)）        270度                        0.35Kw       
7 z0 A6 B1 H/ p3 Y9 e        5軸（手腕俯仰）        150度                        300Kw       
3 J/ s; }6 }% Y8 P; W9 d+ ~        6軸（手腕旋轉(zhuǎn)）        360度                        200w       
. `1 z" i- D( }2 I設(shè)計(jì)內(nèi)容        機(jī)械設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工藝描述設(shè)計(jì)各關(guān)節(jié)的機(jī)械機(jī)構(gòu),，確定各部件的材料和加工工藝；制作計(jì)算書,，驗(yàn)算機(jī)械強(qiáng)度,、驅(qū)動功率和給出最大抓（舉）重量,，各運(yùn)動路徑的慣量計(jì)算，位姿的控制計(jì)算,。驗(yàn)算機(jī)器人各關(guān)鍵部件使用壽命,。結(jié)合控制程序及電路制作機(jī)器人維修保養(yǎng)說明書。
/ d) F: Q. b- }9 `1 X# X; L% E9 a* k        程序控制設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求與機(jī)械工程師最后制定的工藝路線設(shè)計(jì)控制流程,；結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)與驅(qū)動,、信號反饋方式，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動程序,；程序要具有自適應(yīng)功能,，自動定點(diǎn)跟蹤，對焊機(jī)電流,、電壓實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)電路圖
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/ @0 L& d, i' E! v+ L! q; t" _' w) a有了這樣一個(gè)文件，我們就好設(shè)計(jì)了,；那么我們首先就要做的是：繪制機(jī)器人動運(yùn)簡圖,，規(guī)劃機(jī)器人運(yùn)動軌跡，做好這些我們就可以進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),，同時(shí)可以考慮程序的線路圖了,。
先做一個(gè)簡圖，來研究一下運(yùn)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,。