探究工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化

摘要：工業(yè)行業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，并且在不斷發(fā)展的過(guò)程中，逐漸將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到其中，這樣不僅僅提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，也避免人力、物力等資源的浪費(fèi)，保證我國(guó)工業(yè)行業(yè)良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述，希望對(duì)我國(guó)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展，給予進(jìn)一步的支持。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

工業(yè)機(jī)器人是人們是我國(guó)工業(yè)行業(yè)發(fā)展中的重要一項(xiàng)技術(shù)發(fā)明，工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)不僅僅提升了良好的生產(chǎn)效率，改變了傳統(tǒng)手工作業(yè)的形式，對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量也有著一定程度上的提高。同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，其生產(chǎn)環(huán)境經(jīng)常是存在著一定危險(xiǎn)性，對(duì)工作人員命安全造成一定程度上的影響。

一、工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析

我國(guó)工業(yè)行業(yè)在研發(fā)工業(yè)機(jī)器人的過(guò)程中，主要是利用交流電機(jī)和減速器兩種構(gòu)件，并且是由回轉(zhuǎn)機(jī)體、腕部、大臂和小臂等幾個(gè)部分組成。從工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)上來(lái)看，第一結(jié)構(gòu)為數(shù)值的方向旋轉(zhuǎn)，這也是工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的核心，并且在底部底座安裝電視；第二環(huán)節(jié)相當(dāng)于任意的肩關(guān)節(jié)，其整個(gè)軸線應(yīng)當(dāng)處于水平的方向，并且將大臂纏繞在該軸線上面；第三環(huán)節(jié)就是工業(yè)機(jī)器人的小臂和手腕；然而第四環(huán)節(jié)正是為帶動(dòng)第三環(huán)節(jié)所設(shè)置的；第五環(huán)節(jié)為工業(yè)機(jī)器人在俯仰的運(yùn)用；第六環(huán)節(jié)主要是工業(yè)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)運(yùn)用。

另外，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的過(guò)程中，主要是利用windows系統(tǒng)作為主要的操作平臺(tái)，并且可以兼顧很多的功能，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度。

因此， 在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)模式，保證各項(xiàng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行中的連續(xù)性。

二、工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式方法分析

（一）動(dòng)力仿真學(xué)優(yōu)化

動(dòng)力仿真學(xué)主要是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)際需求，展開具體的應(yīng)用形式，從而滿足我國(guó)工業(yè)行業(yè)發(fā)展的需求。那么，可以從以下幾點(diǎn)展開：

（1）在動(dòng)力仿真學(xué)優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)給工業(yè)機(jī)器人各個(gè)環(huán)節(jié)的最大加速度和最大運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)速度，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定和規(guī)范，以此保證末端運(yùn)行的速度。

（2）在動(dòng)力仿真學(xué)優(yōu)化的過(guò)程中，一定保證工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到苛刻的位姿，并且在末端加入相應(yīng)的慣性矩足的最大負(fù)載量。同時(shí)，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的過(guò)程中，由初始的狀態(tài)逐漸進(jìn)行加速、勻速、減速運(yùn)動(dòng)等方面，以此保證工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行模式處于水平位置伸展的模式，從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)空間的苛刻姿態(tài)，這樣可以為后面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提供了相對(duì)便利的條件。另外，針對(duì)仿真的狀態(tài)，可以得到各個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其運(yùn)行速度可以利用下面的公式表達(dá)：

其中，Tm為與有效負(fù)載轉(zhuǎn)矩；wm為轉(zhuǎn)速，w1、w2和w3分別為：加速過(guò)程、勻速過(guò)程和減速過(guò)程，同時(shí)減速過(guò)程應(yīng)當(dāng)是處于平均角速度；t1、t2和 t3分別為：加速時(shí)間、勻速時(shí)間和減速時(shí)間；T1、T2和 T3環(huán)節(jié)是加速過(guò)程中的最大力矩、勻速過(guò)程的平均力矩，以及減速過(guò)程的最大力矩。

（二）整機(jī)優(yōu)化

同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人在水平全伸展姿態(tài)的時(shí)候，各個(gè)姿態(tài)若是處于相對(duì)較為惡劣的環(huán)境，此時(shí)的變形量會(huì)處于最大值。并且，從圖1上面，可以進(jìn)行相應(yīng)的靜態(tài)分析，若是處于水平姿態(tài)的狀態(tài)下，應(yīng)力主要是分布在工業(yè)機(jī)器人的腰部和大臂。

另外，從圖2中可以看出，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常有一些部位會(huì)發(fā)生共振的現(xiàn)象，例如：大臂、小臂和腰部、整機(jī)、底座、腰部、大臂、肘部、小臂、腕關(guān)節(jié)等。因此，在優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，根據(jù)從大到小的速度，比如：大臂、腰部、小臂、底座、肘部、腕關(guān)節(jié)等方面。

除此之外，在工業(yè)機(jī)器人整體優(yōu)化的過(guò)程中，也可根據(jù)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、變形量等方面，進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，根據(jù)在運(yùn)行中的重要性，進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和排列，像是：大臂、腰部、小臂、底座、肘部和腕關(guān)節(jié)等方面，以此保證供工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的連續(xù)性，展現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的先進(jìn)性，這對(duì)我國(guó)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展也是非常有利的。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了一定的了解和分析，并且在此基礎(chǔ)之上，對(duì)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提出一些就建議，例如：動(dòng)力仿真學(xué)、整機(jī)等方面，主旨就是保證工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的連續(xù)性，為其工業(yè)的生產(chǎn)效率的提升，提供了重要的支持力量，促進(jìn)了該行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]管貽生，鄧休，李懷珠，尹振能，吳文強(qiáng)，江勵(lì).工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，09：126131.

[2]趙旭寧，舒啟林，牛保國(guó)，王儒.基于多目標(biāo)函數(shù)的工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)優(yōu)化[J].機(jī)床與液壓，2016，11：1923.

作者簡(jiǎn)介：盧小海（1989），男，湖北武漢人，漢族，在讀碩士研究生，助理工程師，研究方向：機(jī)械實(shí)驗(yàn)，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用。