工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)過(guò)程

楊經(jīng)保

對(duì)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(guò)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(dòng)空間（有效工作范圍）有多大？了解基本的要求后，接下來(lái)的工作就好作了。
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(lái)的要做的就是設(shè)計(jì)任務(wù)的確定。這是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程，在實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜過(guò)程的第一步是將設(shè)計(jì)要求明確的規(guī)定下來(lái)；第二步是按照設(shè)計(jì)要求制作機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析簡(jiǎn)圖，制定動(dòng)作流程表（圖），初步確定傳動(dòng)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)。
下面我將以六軸工業(yè)機(jī)器人作為設(shè)計(jì)對(duì)象來(lái)闡明這一設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(shuō)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(shuō)是非常廣泛的，在自動(dòng)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(lái)越大。
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。現(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(guó)應(yīng)用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等國(guó)外進(jìn)口的機(jī)器人。
即然機(jī)器人的應(yīng)用那么廣泛，在我國(guó)卻沒(méi)有知名的生產(chǎn)公司。對(duì)于作為中國(guó)機(jī)械工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)值得思考的問(wèn)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(méi)有真正形成普及的東西。
即然是要說(shuō)設(shè)計(jì)，那我就從頭一點(diǎn)一點(diǎn)的說(shuō)起。力求講的通俗簡(jiǎn)明一些，講得不對(duì)的地方還請(qǐng)各位指正！
8 W- k' O- q/ ?; ^! J5 s7 p六軸機(jī)器人是多關(guān)節(jié)、多自由度的機(jī)器人，動(dòng)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(kāi)始的設(shè)計(jì)它呢？工作范圍又怎樣去確定？動(dòng)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(wèn)慢慢的往下走吧！
6 Z3 u0 }) ~# {# F* i首先我們?cè)O(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(dòng)生線上。最大伸長(zhǎng)量：1700mm；轉(zhuǎn)動(dòng)270度；底座與地平線水平固定；全電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
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。
& p% k* j: ~9 R* Q( _" b: |: {6 l首先是全電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，那么我們?cè)诳紤]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(dòng)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。
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(lái)，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(dòng)作就要有一套可行的控制方式才行；在機(jī)械沒(méi)有完全設(shè)計(jì)出來(lái)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(dòng)功率確定下來(lái)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(shuō)焊槍是隨時(shí)可以更換下來(lái)的，也就要求我們要做到對(duì)焊槍的夾持部分進(jìn)行快速鎖定與松開(kāi)。
焊槍在焊接過(guò)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(méi)來(lái),沉的這么快,沒(méi)有人對(duì)這一塊感興趣???

大蘿卜

你講的太慢了，拉的太長(zhǎng)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(lái)我們就把設(shè)計(jì)要求明確下來(lái)，設(shè)計(jì)方向就不會(huì)有太大的偏離了。
$ v. G% O) w  O3 A+ L設(shè)計(jì)任務(wù)
7 U) Q+ V, y3 x, m  \% \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(dòng)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(dòng)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(dòng)，地面固定安裝。六軸控制，各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)靈活，按工藝描述表設(shè)計(jì)各軸動(dòng)作范圍，盡量使機(jī)構(gòu)緊湊，整體外形美觀。
/ k6 ^! z; \& D- R: a- M工藝描述        六軸動(dòng)作順序        動(dòng)作范圍        速度范圍        定位精度        驅(qū)動(dòng)功率        電器元件
7 R: G4 L; ^; P' Y) m        1軸（回旋）        360度                        0.75Kw       
        2軸（大臂俯仰）        160度                        1.5KwX2臺(tái)       
: E3 w$ h+ }! d/ o5 C  Z  K        3軸（前臂俯仰）        210度                        0.5Kw       
( V3 t0 c- P6 n  O; ^$ ?        4軸（小臂旋轉(zhuǎn)）        270度                        0.35Kw       
        5軸（手腕俯仰）        150度                        300Kw       
        6軸（手腕旋轉(zhuǎn)）        360度                        200w       
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(dòng)功率和給出最大抓（舉）重量，各運(yùn)動(dòng)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(shuō)明書。
        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(dòng)、信號(hào)反饋方式，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序；程序要具有自適應(yīng)功能，自動(dòng)定點(diǎn)跟蹤，對(duì)焊機(jī)電流、電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)；焊道、焊池用成像監(jiān)測(cè)判別技術(shù)。設(shè)計(jì)電路圖
  ]5 s5 |( K# G7 b% a* _  x. M
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(dòng)運(yùn)簡(jiǎn)圖，規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)圖，來(lái)研究一下運(yùn)動(dòng)規(guī)跡。

liang2039

很喜歡，我也正在搞這方面的東西，多謝！

西_瓜

說(shuō)的很好啊。