工业机器人若干关键技术研究

陈剑斌

衢州中等专业学校

工业机器人若干关键技术研究

陈剑斌

衢州中等专业学校

当前先进制造技术的典型代表就是工业机器人，并且这样技术已经呈现出来不断发展的趋势，关于这样技术的利用，必然会改善原有的劳动条件，使得操作者的工作强度得到降低。与此同时，能够减少人工成本，提高生产和产品的质量水平，其优势是非常明显的。基于此，本文将着重分析探讨工业机器人若干关键技术要点，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

工业机器人；技术；要点

1、工业机器人的组成及作用

1.1 工业机器人的组成

通常来讲，工业机器人主要由三个基本部分组成，其中包括主体、驱动系统和控制系统三个部分。就主体而言，主要指的是的机座和执行机构两个方面，其中包括臂部、腕部和手部，有的机器人还具有行动机构。对于绝大多数机器人来说，一般涵盖3-6个运动自由度，其中腕部有1-3个运动自由度。驱动系统当中主要涉及到的有动力装置和传动机构，这样一来，能够使得执行机构产生相应的动作。关于控制系统，主要强调的是一具输入的程序，对于驱动系统和执行机构发出指令和信号，然后进行控制。

1.2 工业机器人的作用

1.2.1 提高工作母机生产效率。在工业生产中，不断提高工作母机生产效率是降低生产成本、提高生产效率的重要途径。目前，在工业生产中，尤其是传统制造行业中存在着大量落后、陈旧、效率低下的工业设备，严重制约着企业的生产效率。因此，加速推广工业机器人及智能自动化设备在工业生产的广泛应用，发挥其工作高效的积极作用，可直接提高工作母机生产效率，促进企业劳动生产率水平的大幅提高。

1.2.2 稳定产品质量。产品质量是企业的立足之本和生命线，是每一个制造企业都高度关注和重视的问题。机器人及智能自动化设备具有极高的可靠性和稳定性，其提供的末端精度、重复精度及可靠性完全可以适应各种工艺加工手段，克服了因人的情绪、疲劳、注意力不集中等造成的不利因素，为稳定和提高产品质量提供有力保证。在生产应用中，应注重相关工装设备的配套使用，确保其精度、稳定性和主机的统一。

1.2.3 消除安全隐患。安全第一贯穿着生产全线，每一个企业必须严肃对待。在控制生产过程中的安全隐患中，机器人能发挥其特有的智能化和稳定性的特长，消除许多人为安全隐患。如常用的冲压、剪板上下料等工序，应用机器替代人，避免了人工操作疲劳、大意、违反操作规程等造成的人身安全隐患。总之，对存在安全隐患的工艺环节实施机器换人，可以对安全隐患进行有效控制。

1.2.4 控制环境污染。在现代工业生产中，尽管制造企业已极力控制生产过程中所造成的环境污染问题，但还是存在许多污染现象，直接造成对操作人员的伤害和环境污染。在环境污染影响人身体健康的作业操作中，采用机器替代人力作业，再对污染环境实施隔离，并配备相应环保设施，能有效防范有害环境对人体伤害，控制环境污染。常见的案例有焊接机器人、喷涂机器人、打磨机器人等的应用。因此，大力推进机器换人对实施环境保护，防范现代工业中有害环境对人体伤害有显著效用。

2、工业机器人关键技术

工业机器人轨迹规划就是根据机器人工作任务的要求，对各关节运动轨迹进行设定，合理化运动过程中的位姿、速度和加速度，保证运动平稳，避免位置、速度和加速的突变。工业机器人轨迹规划，首先应满足作业的要求，在末端执行器作业起始位置和终止位置路径中设置有限路经点，考虑运动过程中所设置的路径点是否会引起机器人自身的干涉和与周边环境产生碰撞，在此基础上尽可能的使运动曲线平滑，不产生震荡。对于设定路径点么间选择插值函数，生成运动轨迹。

探究轨迹规划曲线特点、适用场合研巧分析是实现机器人运动控制的基础。在轨迹规划曲线的选型和设计中，不仅要考虑系统的运动学要求，同时还要综合考虑机器人的动力学性能，如工作转速、质量及载荷的大小等多种因素。在选择或设计运动曲线时，针对不同的工况、不同的作业环境、不同的作业对象及不同的作业要求，进行具体的分析。

2.1 根据机器人运转速度选择或设计曲线工业机器人系统呈现高速和低速运行两种模式，对于高速运转系统，为减小振动，获得更好的动力学性能，应选取冲击小或冲击突变小的曲线；而对于低速系统，应选择加速度最大值应尽可能小的曲线。

2.2 根据运动学条件性能指标要求当工作场合对机器人性能指标有持殊要求，如基于位移最优轨迹规划，电机转速不高时，则机器人速度曲线应尽量扁平；而如果基于时间最优轨迹规划，在电机最高转速内，应尽量减小最大加速度的值，减小电机输出最大负载。当工作场合对机器人轨迹规划无特殊要求时，选择或设计曲线应兼顾运动学和动为学，综合考虑。

2.3 综合考虑轨迹规划曲线的各项特性指标轨迹规划曲线的各项性能指标分析是机器人对曲线选型和设计的基础，在满足工业机器人工作要求的前提下，应仔细权衡曲线性能指标的优劣。单一运动规律曲线优缺点共存，而组合曲线集合了单一规律曲线的优点，规避其不足之处，综合性能比单一运动规律曲线表现出更大的优势，但容易引入新的不足。

总而言之，在工厂当中，工业机器人几乎能够取代操作工，这里所涉及到的操作工主要是原有流水线工位上的，从而完成所需要的任务，工业机器人作为一种机器装置，可以自动执行工作，依靠自身动力和控制能力来实现各种功能，它不仅可以按照人类的指挥进行工作，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人更可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

[1]刘壮志.弹跳机器人若干关键技术研究[D].南京航空航天大学，2005.

[2]张永贵.喷漆机器人若干关键技术研究[D].西安理工大学，2008. [3]侯康.一种飞行球形机器人若干关键技术研究[D].北京邮电大学，2015.

[4]陈伟钱.移动寻迹机器人若干关键技术研究[D].浙江工业大学，2012.