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工业机器人设计的必要流程包括哪几个方面?

2020-08-02
来源:环球自动化网
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工业机器人方案制定以后需要进行设计。设计流程的必要内容主要包括运动性能计算、力学特性分析、机械结构设计和动力学仿真等。


(1) 运动性能计算

运动性能需要计算的主要参数有:平均速度、最大速度、加速度/减速度等。 另外,根据机器人的特性不同,还需要进行其他运动参数的计算。


(2) 力学特性分析

机器人是由许多定位单元及结构单元组成的,对于每个定位单元或定位系统都要分析或计算,如水平推力、正压力、侧压力等。另外,根据机器人的特性不同,还需要进行其他力学参数的计算。



(3) 机械结构设计

在完成了前面工作后,机器人系统的雏形就已经形成了,接下来的工作就是将雏形进行机械结构设计。工业机器人的机械结构及工艺性取决于承载能力、自由度、工作空间、定位误差和控制系统形式等基本参数。


首先,要针对工业机器人的本体结构进行设计。 工业机器人的本体结构可以由多种机构组成。

①多种形式的减速器,如普通齿轮式、行星齿轮式、谐波传动式。

② 牵引装置,如齿条-齿轮式、滚珠丝杠式。

③导轨/支承,如执行直线移动的导轨、执行回转运动的支承。

④联轴器/制动器。

⑤平衡机构,如弹簧式的平衡机构。

⑥差动齿轮机构,如具有传递功率封闭流的差动齿轮机构。

⑦夹持装置。


其次,针对操作机结构的重要元件进行设计。对于工业机器人的操作机来说,操作机结构的重要元件是执行机构的导轨与支承,如多种形式的回转立柱、直线移动小车及摆动手臂等。


最后,形成工程图和相应的技术文件,以便于生产。



(4) 动力学仿真

机器人研究过程中,运用多种软件进行设计与仿真是不可缺少的过程,尤其是在设计的初期,软件的选择较为困难。但是,当机器人的构型确定以后,软件的选择与使用便简单、方便。为了方便对机器人的初始结构和性能进行分析,可以根据其构型进行动力学仿真。在仿真过程中,机器人运动到工作空间的恶劣姿态应尽量接近实际应用。


当应用 Adams软件仿真时,可以设置机器人的仿真条件如下。

①参考机器人的技术特性,在给定各关节的最大加速度和最大运动范围内运动,使末端运动速度尽量大。

②设置机器人运动到苛刻的位姿,在末端加入惯性矩足够大的负载。

③ 仿真结果应具有普遍性。设置机器人在运动过程中,由初始状态依次经历加速、匀速、减速运动到水平位置全伸展状态,进而达到运动空间中的苛刻姿态。


(环球自动化网综合)

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