趙 源

（徐州華潤電力有限公司，徐州 221000）

1 工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

在工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要結(jié)合實際問題建立健全的、統(tǒng)籌性較好的處理機制，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程完善信息處理效果，確保設(shè)計能夠滿足預(yù)期。

1.1 最小慣量原則

相關(guān)人員在對零部件活動結(jié)構(gòu)予以分析過程中，慣性沖擊問題較為嚴(yán)重，設(shè)計過程要結(jié)合最小慣量原則，確保工業(yè)機器人平穩(wěn)程度滿足預(yù)期，且能有效減少運動末端誤差問題。需要注意的是，在設(shè)計過程中要減少運動部件實際重量，確保運動連桿重心能最大程度接近轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)。

1.2 設(shè)計尺寸最優(yōu)化原則

在工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員要結(jié)合設(shè)計要求對零部件進行綜合分析，無論是尺寸還是結(jié)構(gòu)，都要滿足實際應(yīng)用需求，建立零部件管控機制和運維管理體系，在尺度選擇方面要保證更小，且能提升精密性。另外要選擇強度較好的材料，集中維護最小慣量和最優(yōu)尺度管理效率，輔助機器人克服峰值力矩造成的影響。

1.3 可靠性原則

在工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，相關(guān)人員要建立健全完整的可靠性測試體系，對相關(guān)問題進行集中預(yù)估，結(jié)合實際運行質(zhì)量和運行需求建構(gòu)系統(tǒng)化修正方案，保證機器人使用管理工作基本效率。在機器人應(yīng)用過程中，要保證軟件處理工序合理性，并在機器人經(jīng)過調(diào)試后完成管理[1]。

除此之外，也要秉持工藝性原則、高剛度設(shè)計原則等，確保工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作能滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，提高工業(yè)機器人實際應(yīng)用效率。

2 工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

2.1 明確工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)

為了保證工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作質(zhì)量，在設(shè)計工作前應(yīng)明確相應(yīng)工作任務(wù)，建立相應(yīng)的控制流程，針對設(shè)計目的和設(shè)計方案予以針對性管理，確保不同功能的機器人都能按照差異化要點和標(biāo)準(zhǔn)完成基礎(chǔ)設(shè)計工作。

2.2 整合工業(yè)機器人機械手臂運動學(xué)計算

對于工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言，機械手臂運動學(xué)管理和參數(shù)判定十分關(guān)鍵。

首先要對機械臂姿態(tài)進行計算，在三自由機械臂中，第1個關(guān)節(jié)繞Z軸進行旋轉(zhuǎn)，其實際運動過程對于平面內(nèi)軌道運行并不會產(chǎn)生影響，因此，將其化簡為2自由度機械臂運行軌跡，如圖1所示。

圖1 機械臂整體結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖1，若是將D-H作為坐標(biāo)，則機械運動仿真就要設(shè)定L2和L3等單位長度，并且保證末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)都能得到約束，依據(jù)矩陣分析如下要素：

（1）對應(yīng)矩陣元素為（1，1）相等關(guān)系時，得出相應(yīng)等式如式（1）所示。

（2）對應(yīng)矩陣元素為（1，4）相等關(guān)系時，得出相應(yīng)等式如式（2）所示。

（3）對應(yīng)矩陣元素為（2，4）相等關(guān)系時，得出相應(yīng)等式如式（3）所示。

依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，式（2）是未知數(shù)狀態(tài)，若依據(jù)傳統(tǒng)解法不能有效解決相關(guān)問題，就要借助Matlab聯(lián)合Solve函數(shù)進行求解。最終能計算出實數(shù)解能維護數(shù)據(jù)的連續(xù)性，剔除結(jié)果中的零解就能對x2和x3進行結(jié)果的存儲。

其次，對機械臂關(guān)節(jié)參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用方程進行擬合處理和操作，確保能維護數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用在統(tǒng)一周期內(nèi)，結(jié)合關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)利用Adams軟件進行關(guān)節(jié)驅(qū)動變化展開綜合分析[2]。

2.3 優(yōu)化設(shè)計流程

在工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，要確定臂長后對其進行優(yōu)化處理，在最小工作空間范圍內(nèi)提升操作效果，維護機械結(jié)構(gòu)設(shè)計實效性。另外，要對主體結(jié)構(gòu)進行綜合設(shè)計，完善負載慣量估算過程，對驅(qū)動力矩予以詳細判定，并進行集中優(yōu)化驅(qū)動部件選型工作，完善傳動裝置設(shè)計效果，按照電氣布線和電氣接口設(shè)計要點提升實際效率。

最后要進行設(shè)計產(chǎn)品精度和出圖管理，秉持精細化管理機制，對產(chǎn)品精度進行全面分析，有效整合不同零部件尺寸結(jié)構(gòu)，按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計要求對機器人樣品進行加工生產(chǎn)管理，保證生產(chǎn)改進機制能發(fā)揮實際價值[3]。

3 結(jié)語

在工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計原則有序開展相應(yīng)工作，完善處理機制，提升管理工作科學(xué)性和綜合水平，全面處理樣品生產(chǎn)中存在的問題，提高設(shè)計工作應(yīng)用價值，有效促進工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。