工業機器人若干關鍵技術研究

陳劍斌

衢州中等專業學校

工業機器人若干關鍵技術研究

陳劍斌

衢州中等專業學校

當前先進制造技術的典型代表就是工業機器人，并且這樣技術已經呈現出來不斷發展的趨勢，關于這樣技術的利用，必然會改善原有的勞動條件，使得操作者的工作強度得到降低。與此同時，能夠減少人工成本，提高生產和產品的質量水平，其優勢是非常明顯的。基于此，本文將著重分析探討工業機器人若干關鍵技術要點，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

工業機器人；技術；要點

1、工業機器人的組成及作用

1.1 工業機器人的組成

通常來講，工業機器人主要由三個基本部分組成，其中包括主體、驅動系統和控制系統三個部分。就主體而言，主要指的是的機座和執行機構兩個方面，其中包括臂部、腕部和手部，有的機器人還具有行動機構。對于絕大多數機器人來說，一般涵蓋3-6個運動自由度，其中腕部有1-3個運動自由度。驅動系統當中主要涉及到的有動力裝置和傳動機構，這樣一來，能夠使得執行機構產生相應的動作。關于控制系統，主要強調的是一具輸入的程序，對于驅動系統和執行機構發出指令和信號，然后進行控制。

1.2 工業機器人的作用

1.2.1 提高工作母機生產效率。在工業生產中，不斷提高工作母機生產效率是降低生產成本、提高生產效率的重要途徑。目前，在工業生產中，尤其是傳統制造行業中存在著大量落后、陳舊、效率低下的工業設備，嚴重制約著企業的生產效率。因此，加速推廣工業機器人及智能自動化設備在工業生產的廣泛應用，發揮其工作高效的積極作用，可直接提高工作母機生產效率，促進企業勞動生產率水平的大幅提高。

1.2.2 穩定產品質量。產品質量是企業的立足之本和生命線，是每一個制造企業都高度關注和重視的問題。機器人及智能自動化設備具有極高的可靠性和穩定性，其提供的末端精度、重復精度及可靠性完全可以適應各種工藝加工手段，克服了因人的情緒、疲勞、注意力不集中等造成的不利因素，為穩定和提高產品質量提供有力保證。在生產應用中，應注重相關工裝設備的配套使用，確保其精度、穩定性和主機的統一。

1.2.3 消除安全隱患。安全第一貫穿著生產全線，每一個企業必須嚴肅對待。在控制生產過程中的安全隱患中，機器人能發揮其特有的智能化和穩定性的特長，消除許多人為安全隱患。如常用的沖壓、剪板上下料等工序，應用機器替代人，避免了人工操作疲勞、大意、違反操作規程等造成的人身安全隱患。總之，對存在安全隱患的工藝環節實施機器換人，可以對安全隱患進行有效控制。

1.2.4 控制環境污染。在現代工業生產中，盡管制造企業已極力控制生產過程中所造成的環境污染問題，但還是存在許多污染現象，直接造成對操作人員的傷害和環境污染。在環境污染影響人身體健康的作業操作中，采用機器替代人力作業，再對污染環境實施隔離，并配備相應環保設施，能有效防范有害環境對人體傷害，控制環境污染。常見的案例有焊接機器人、噴涂機器人、打磨機器人等的應用。因此，大力推進機器換人對實施環境保護，防范現代工業中有害環境對人體傷害有顯著效用。

2、工業機器人關鍵技術

工業機器人軌跡規劃就是根據機器人工作任務的要求，對各關節運動軌跡進行設定，合理化運動過程中的位姿、速度和加速度，保證運動平穩，避免位置、速度和加速的突變。工業機器人軌跡規劃，首先應滿足作業的要求，在末端執行器作業起始位置和終止位置路徑中設置有限路經點，考慮運動過程中所設置的路徑點是否會引起機器人自身的干涉和與周邊環境產生碰撞，在此基礎上盡可能的使運動曲線平滑，不產生震蕩。對于設定路徑點么間選擇插值函數，生成運動軌跡。

探究軌跡規劃曲線特點、適用場合研巧分析是實現機器人運動控制的基礎。在軌跡規劃曲線的選型和設計中，不僅要考慮系統的運動學要求，同時還要綜合考慮機器人的動力學性能，如工作轉速、質量及載荷的大小等多種因素。在選擇或設計運動曲線時，針對不同的工況、不同的作業環境、不同的作業對象及不同的作業要求，進行具體的分析。

2.1 根據機器人運轉速度選擇或設計曲線工業機器人系統呈現高速和低速運行兩種模式，對于高速運轉系統，為減小振動，獲得更好的動力學性能，應選取沖擊小或沖擊突變小的曲線；而對于低速系統，應選擇加速度最大值應盡可能小的曲線。

2.2 根據運動學條件性能指標要求當工作場合對機器人性能指標有持殊要求，如基于位移最優軌跡規劃，電機轉速不高時，則機器人速度曲線應盡量扁平；而如果基于時間最優軌跡規劃，在電機最高轉速內，應盡量減小最大加速度的值，減小電機輸出最大負載。當工作場合對機器人軌跡規劃無特殊要求時，選擇或設計曲線應兼顧運動學和動為學，綜合考慮。

2.3 綜合考慮軌跡規劃曲線的各項特性指標軌跡規劃曲線的各項性能指標分析是機器人對曲線選型和設計的基礎，在滿足工業機器人工作要求的前提下，應仔細權衡曲線性能指標的優劣。單一運動規律曲線優缺點共存，而組合曲線集合了單一規律曲線的優點，規避其不足之處，綜合性能比單一運動規律曲線表現出更大的優勢，但容易引入新的不足。

總而言之，在工廠當中，工業機器人幾乎能夠取代操作工，這里所涉及到的操作工主要是原有流水線工位上的，從而完成所需要的任務，工業機器人作為一種機器裝置，可以自動執行工作，依靠自身動力和控制能力來實現各種功能，它不僅可以按照人類的指揮進行工作，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人更可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動，這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。

[1]劉壯志.彈跳機器人若干關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2005.

[2]張永貴.噴漆機器人若干關鍵技術研究[D].西安理工大學，2008. [3]侯康.一種飛行球形機器人若干關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2015.

[4]陳偉錢.移動尋跡機器人若干關鍵技術研究[D].浙江工業大學，2012.