工业机器人综合设计基础

一、机械结构设计

1. 本体构型

工业机器人常见构型包括六轴串联、Delta并联等。六轴串联结构灵活，适合复杂轨迹作业；Delta并联机构则通过三臂对称设计实现高速平动，适用于分拣等场景。关键设计需考虑驱动形式（如谐波传动、旋转驱动）、材料选择（碳钢、铝合金）及刚度优化。

2. 关节与传动

关节设计需平衡运动速度与稳定性，例如采用球关节减少摩擦，偏心机构消隙提高精度。驱动方式上，旋转驱动更易实现高速运动，而液压/气压传动适用于大负载场景。

二、控制系统与编程

1. 运动控制

基于伺服电机和减速器实现多轴协同，需计算臂部驱动力并规划轨迹（如P0点记录、轴转动角度调试）。七轴机械臂通过冗余自由度可优化动作流畅性，如哈工大工程机器人的“回手掏”动作设计。

2. 编程方法

包括在线编程（如ABB机器人指令集配置）和离线仿真（通过RobotStudio生成路径配合动画）。PLC集成与数字孪生技术可提升系统响应效率。

三、核心技术与应用

1. 系统集成

需整合视觉识别、传感器（如力觉反馈）、机械臂与外部设备（数控机床、传送带），形成完整产线。例如ABB的1拖2上下料系统通过信号配置实现自动化流程。

2. 前沿技术融合

机器视觉（零件识别）、AI路径优化及人机协作是未来趋势。工业机器人课程中常涉及Python、ROS等工具开发智能算法。

四、学习资源与工具

- 软件工具：SolidWorks用于机械臂路径动画设计，AutoCAD/SolidWorks辅助结构建模。