工業機器人裝置的總體設計

A. 工業機器人設計步驟

這個開發流程單拉哪個環節出來都夠寫一個長文，這里只能簡單說一下我自己的認識。按照時間順序，一個批量機器人產品的開發由以下幾個流程組成：

1. 需求分析和產品定義。

產品管理人員在這個階段搜集市場信息，走訪客戶，了解競爭對手，最終總結出一種產品需求，以及需求所針對的典型行業和典型工藝。根據市場提出市場預期，一年能賣多少台，目標價格區間，目標行業應用的現狀和發展趨勢等。根據需求，提出一份產品性能指標，定量的具體的對預期產品進行產品功能層面的描述，例如使用環境，工作范圍，最高速度，額定負載，實現某典型工藝軌跡的時間，IP等級，電源類型，重量限制，使用壽命，需要遵循哪些認證和標准等等。

這里需要的技能是對行業，對市場，對成本，對公司戰略，對其他開發環節和生產製造過程的綜合認識以及商業敏感。這是在長期工作中慢慢建立起來的。

2. 前期研究和可行性分析

針對前一步提出的產品性能指標，機械，模擬，驅動，電氣，軟體領域的工程師開始從各自的技術角度對指標進行評估。主要從技術可行性和成本兩個方向切入，期間還需要采購和生產人員的協助。目標是確定在技術和成本間是否存在一個可盈利的平衡點。在這個階段另一個重要內容是對競爭對手相似產品進行詳盡的分析和測試，盡可能把對手的經驗轉化為自己產品的優勢。

本階段結束後會得到一個概念方案，並且對開發周期和成本有了估計。這些內容會以可行性分析報告，項目計劃，成本分析，風險評估等形式成為輸出文檔供管理層決策是否正式開始開發項目。

在這個階段各個領域都會有資深的工程師參加。各個領域涉及的知識和技術會在後面其他開發階段介紹。

3. 計算與模擬

前面的概念方案雖然缺乏大部分細節，但依靠大致的尺寸，負載，速度，典型工藝軌跡等信息已經可以對產品進行粗略的建模和模擬計算。依照概念方案中的幾何尺寸信息可以建立機器人的運動學模型。在這樣的基礎上，外部負載是已經定義，自然質量負載和摩擦力根據經驗估計，這樣可以進一步獲得動力學模型。以目標速度和軌跡作為輸入進行動力學模擬就獲得了兩項重要的數據：a. 各驅動軸扭矩；b. 各關節受力情況；
其中前者作為驅動系統開發和選型的依據，而後者是機械結構設計的依據。

模擬計算工作是機器人開發過程中系統層和元件層的介面，面向產品功能的性能指標在這里被轉化為面向技術實現的各元件性能參數。

在這個階段格外需要經典力學，多體動力學模擬，對機械繫統，電氣系統以及控制理論的綜合知識要有深刻的理解。需要熟練使用模擬計算工具，Matlab/Simulink, Modelica, Adams, 或各種機器人領域內的軟體。當然工具的使用並不是最重要的，對知識的理解永遠是第一位。

4. 驅動系統選型開發

驅動系統包括從電源，伺服驅動器，電機，到減速機的一系列元件，更多被叫做powertrain。因為不同元件涉及的領域差別較大，通常由電力電子(power electronic)，伺服電機，減速機三個領域的工程師合作完成。

根據經模擬計算得出的轉速扭矩需求，在上述三個領域內的產品內選擇已有的標准型號，在標准型號的基礎上進行優化，或開發新型號。這里設計的三個元件驅動器，伺服電機，減速機是工業機器人最核心的三個零部件，承載了物理層的大部分關鍵技術，也是元件成本的大頭。三個元件都是工業系統中的常用元件，但對性能要求與其他應用（除了精密加工和航空航天）比要高一些。因為安裝空間有限且封閉，在緊湊型和熱量管理上的要求尤其高。

在這個階段，工程師需要對相關領域的知識有深入理解，例如電力電子，電機驅動與控制 （基於空間向量），電機（主要是無刷永磁電機）設計，電機相關的電磁學，各種減速機設計和應用，軸承與潤滑等。如果不涉及元件開發只是選型則需要對各種元件的性能參數有深入的理解，且有大量應用經驗。

5. 機械設計

常規的運動系統機械設計。設計輸入有以下幾方面，一是經過模擬計算的機械部分子系統性能指標（長度，空間運動范圍，重量），二是各節點受力分析，三是驅動系統的安裝要求，四是功能性能指標中對安裝方式和應用環境的要求。綜合這些輸入，機械工程師需要選擇適當的材料，設計合理的結構實現以上要求。

其中力學分析結果作為有限元分析的輸入，由機械工程師對設計進行有限元計算，驗證結構的強度。

知識結構上：機械設計，材料，有限元，熟悉相關標准，了解各種加工工藝（鑄造，壓鑄，塑料成型，鈑金，焊接），熟練使用CAD軟體（ProE, UG, Catia, Inventor），有限元計算，還有更重要的，經驗，經驗，經驗。

6. 控制櫃設計

典型的工業驅動控制系統電氣櫃設計。櫃體為驅動系統中的電源和啟動器，控制系統中的工控計算機（大多廠商選擇工控計算機而不是PLC加運動控制器方案），以及通信匯流排系統提供安裝，操作，維護的環境。布局，熱量管理，以及相關設計標准（IEC, UL, GB, CE）的執行是關鍵。

知識體系：低壓電氣系統設計，伺服驅動系統應用，電氣櫃風道和散熱設計，本質安全，現場匯流排的連接，各種設計標准。熟練使用CAD軟體（Eplan, Autodesk）

B. 工業機器人設計理念是什麼

1、工業機器人來與自動化技術
機械源基礎、機械制圖與CAD繪圖、公差配合、電工電子基礎、鉗工工藝、電路原理、電氣控制技術與plc、單片機應用技術、電機與電氣控制技術、夾具設計、機器人編程與操作、機器人工作站系統集成，機器人工作站維護與保養。
2、工業機器人與數控加工中心
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、CAM、公差配合、金屬材料、電機與電氣控制技術、銑工工藝、工業機器人編程與操作、加工中心編程與操作、夾具設計、機器人工作站系統集成，機器人工作站維護與保養。
3、工業機器人與數控車床技術
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、公差配合、金屬材料、車工工藝、電氣控制技術、數控車床編程與操作、工業機器人編程與操作、機器人工作站基礎、夾具設計。
4、工業機器人與智能焊接技術
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、金屬材料、焊接工藝、 焊條電弧焊技術 、埋弧焊技術、電工知識氣體保護焊技術、智能焊接機器人技術、
焊接機器人編程與操作、焊接機器人工作站基礎。

C. 工業機器人設計師需要具備什麼

成為一個機器人工程師需要具備哪些必要素質？這是很多朋友們關注的問題，有個朋友洋洋自得的自誇，我智商測試130，成為機器人工程師你覺得有壓力嗎？非常有壓力，一個自大目空的人，在這個行業很難混下去，別問為什麼？上下五千年，子史經典，都在教中國人如何謙虛做人，你特么這么張狂，就註定你成不了一個優秀的工業機器人工程師

D. 工業機器人機械繫統總體設計主要包括哪幾個方面的內容

1、開放性模塊化的控制系統體系結構：採用分布式CPU計算機結構，分為機器人控制器(RC)，運動控制器(MC)，光電隔離I/O控制板、感測器處理板和編程示教盒等。

2、模塊化層次化的控制器軟體系統：軟體系統建立在基於開源的實時多任務操作系統Linux上，採用分層和模塊化結構設計，以實現軟體系統的開放性。

3、機器人的故障診斷與安全維護技術：通過各種信息，對機器人故障進行診斷，並進行相應維護，是保證機器人安全性的關鍵技術。

4、網路化機器人控制器技術：當前機器人的應用工程由單台機器人工作站向機器人生產線發展，機器人控制器的聯網技術變得越來越重要。可用於機器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便於對機器人生產線進行監控、診斷和管理。

(4)工業機器人裝置的總體設計擴展閱讀：

機器人本體，其臂部一般採用空間開鏈連桿機構，其中的運動副（轉動副或移動副）常稱為關節，關節個數通常即為機器人的自由度數。

根據關節配置型式和運動坐標形式的不同，機器人執行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節坐標式等類型。出於擬人化的考慮，常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執行器）和行走部（對於移動機器人）等。

E. 工業機器人設計步驟

像鄭州藍天開設的工業機器人方向的有四個專業
1、工業機器人與自動化技術
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、公差配合、電工電子基礎、鉗工工藝、電路原理、電氣控制技術與plc、單片機應用技術、電機與電氣控制技術、夾具設計、機器人編程與操作、機器人工作站系統集成，機器人工作站維護與保養。
2、工業機器人與數控加工中心
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、CAM、公差配合、金屬材料、電機與電氣控制技術、銑工工藝、工業機器人編程與操作、加工中心編程與操作、夾具設計、機器人工作站系統集成，機器人工作站維護與保養。
3、工業機器人與數控車床技術
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、公差配合、金屬材料、車工工藝、電氣控制技術、數控車床編程與操作、工業機器人編程與操作、機器人工作站基礎、夾具設計。
4、工業機器人與智能焊接技術
機械基礎、機械制圖與CAD繪圖、金屬材料、焊接工藝、 焊條電弧焊技術 、埋弧焊技術、電工知識氣體保護焊技術、智能焊接機器人技術、
焊接機器人編程與操作、焊接機器人工作站基礎。

F. 工業機器人機械繫統總體設計主要包括哪幾個方面

工業機器人機械繫統總體設計
這個我已經完成了。

G. 工業機器人機械繫統設計主要包括哪幾個方面的內容

工業機器人的設計過程是跨學科的綜合設計過程，設計機械設計、感測技術、計算機應用和自動控制等多方面的內容。

H. 工業機器人的組成結構是什麼

浙江瓦力工業機器人一般是由驅動裝置、執行機構、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。
驅動裝置。是驅使執行機構運動的機構，按照控制系統發出的指令信號，藉助於動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號，輸出的是線、角位移量。機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置，如步進電機、伺服電機等，此外也有採用液壓、氣動等驅動裝置。
執行機構。即機器人本體，其臂部一般採用空間開鏈連桿機構，其中的運動副（轉動副或移動副）常稱為機器人高科技產物(18張)關節，關節個數通常即為機器人的自由度數。根據關節配置型式和運動坐標形式的不同，機器人執行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節坐標式等類型。
控制系統。一種是集中式控制，即機器人的全部控制由一台微型計算機完成。另一種是分散（級）式控制，即採用多台微機來分擔機器人的控制，如當採用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時，主機常用於負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算，並向下級微機發送指令信息；作為下級從機，各關節分別對應一個CPU，進行插補運算和伺服控制處理，實現給定的運動，並向主機反饋信息。
檢測裝置的作用。是實時檢測機器人的運動及工作情況，根據需要反饋給控制系統，與設定信息進行比較後，對執行機構進行調整，以保證機器人的動作符合預定的要求。

I. 工業機器人總體機械結構由哪幾部分各部分的功能

工業機器人由主體，驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主回體寄幾做和執行答機構，包括臂部，腕不合手不由在機器人還有行走機構。大多數工業機器人有36個月動自由度，其中腕部通常有一至三個運動自然多驅動系統包括動力裝置和傳奇傳動機制，用於使執行機構產生相應的動作。控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，並進行控制。工業機器人安壁布的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部，可研三個直角坐標移動圓柱坐標型的臂部可作升降，回轉和伸縮動作球坐標型的臂部能回轉撫養和伸縮關節型的臂部有多個轉動關節。