探究工业机器人的结构分析与优化

1、探究工业机器人的结构分析与优化? 探究工业机器人的结构分析与优化 卢小海 武昌首义 学院机电与自动化学院 湖北武汉 430000 摘 要：工业行业 作为我国经济发展的重要力量，并且在不断发展的过程中， 逐渐将工业机器人应用到其中，这样不仅仅提升工业生产的 效率，也避免人力、物力等资源的浪费，保证我国工业行业 良好的经济效益。 因此，本文对工业机器人的结构以及优化， 进行了简要的分析和阐述，希望对我国工业行业的发展，给 予进一步的支持。 关键词： 工业机器人； 结构；结构优化 工 业机器人是人们是我国工业行业发展中的重要一项技术发 明，工业机器人的出现不仅仅提升了良好的生产效率，改变 了传统手工

2、作业的形式，对工业产品的质量也有着一定程度 上的提高。同时，在工业生产的过程中，其生产环境经常是 存在着一定危险性，对工作人员命安全造成一定程度上的影 响。 一、工业机器人结构分析 我国工业行业在研发工业机 器人的过程中，主要是利用交流电机和减速器两种构件，并 且是由回转机体、腕部、大臂和小臂等几个部分组成。从工 业机器人结构上来看，第一结构为数值的方向旋转，这也是 工业机器人运行的核心，并且在底部底座安装电视；第二环 节相当于任意的肩关节，其整个轴线应当处于水平的方向， 并且将大臂缠绕在该轴线上面；第三环节就是工业机器人的小臂和手腕；然而第四环节正是为带动第三环节所设置的； 第五环节为工业机

3、器人在俯仰的运用；第六环节主要是工业 机器人旋转运用。 另外，在工业机器人运行的过程中，主 要是利用 windows 系统作为主要的操作平台， 并且可以兼顾 很多的功能，对工业机器人进行相应的调度。 因此， 在工 业机器人运行的过程中，应当设置相应的保护模式，保证各 项结构运行中的连续性。 二、工业机器人结构优化的方式 方法分析 (一)动力仿真学优化 动力仿真学主要是根据工业 生产环境的实际需求，展开具体的应用形式，从而满足我国 工业行业发展的需求。那么，可以从以下几点展开： (1)在 动力仿真学优化的过程中，应当给工业机器人各个环节的最 大加速度和最大运动范围内速度，进行相应的设定和规范，

4、以此保证末端运行的速度。 (2)在动力仿真学优化的过程中， 一定保证工业机器人运动到苛刻的位姿，并且在末端加入相 应的惯性矩足的最大负载量。同时，在工业机器人运行的过 程中， 由初始的状态逐渐进行加速、 匀速、 减速运动等方面， 以此保证工业机器人的运行模式处于水平位置伸展的模式， 从而达到运动空间的苛刻姿态，这样可以为后面结构的优 化，提供了相对便利的条件。另外，针对仿真的状态，可以 得到各个环节的负载转矩和转速，其运行速度可以利用下面 的公式表达： 或者 。 其中， Tm 为与有效负载转矩； wm为转速， w1、w2 和 w3 分别为：加速过程、匀速过程和减速过程，同时减速过程应当是处于平

5、均角速度；t1、t2 和 t3分别为：加速时间、匀速时间和减速时间； T1、 T2 和 T3 环节是加速过程中的最大力矩、匀速过程的平均力矩，以及 减速过程的最大力矩。 （二 ）整机优化 同时，工业机器人在 水平全伸展姿态的时候，各个姿态若是处于相对较为恶劣的 环境，此时的变形量会处于最大值。并且，从图 1 上面，可 以进行相应的静态分析，若是处于水平姿态的状态下，应力 主要是分布在工业机器人的腰部和大臂。 图 1 工业机器人 整机的中变形量和应力总图 另外，从图 2 中可以看出，在 工业机器人运行的过程中，经常有一些部位会发生共振的现 象，例如：大臂、小臂和腰部、整机、底座、腰部、大臂、 肘

6、部、小臂、腕关节等。因此，在优化的过程中，应当对各 个部分进行相应的调整， 根据从大到小的速度， 比如： 大臂、 腰部、小臂、底座、肘部、腕关节等方面。 图 2 工业机器 人的动态振型图分析 除此之外，在工业机器人整体优化的 过程中，也可根据静态、动态、变形量等方面，进行相应的 优化，根据在运行中的重要性，进行相应的优化和排列，像 是：大臂、腰部、小臂、底座、肘部和腕关节等方面，以此 保证供工业机器人运行的连续性，展现工业机器人的先进 性，这对我国工业行业的发展也是非常有利的。 三、结语 综 上所述，本文对工业机器人的结构，进行了一定的了解和分 析，并且在此基础之上，对工业机器人结构的优化，提出一 些就建议，例如：动力仿真学、整机等方面，主旨就是保证 工业机器人运行的连续性，为其工业的生产效率的提升，提 供了重要的支持力量， 促进了该行业的发展。 参考文献： 1 管贻生,邓休,李怀珠 ,尹振能,吴文强 ,江励.工业机器人的结构 分析与优化 J. 华南理工大学学报 (自然科学版 ),2013,09： 126-131. 2赵旭宁,舒启林,牛保国 ,王儒.基于多目标函数的 工业机器人平衡系统优化 J. 机床与液压 ,2016,11：