劉建中

（廣州市嘉特斯機電制造有限公司，廣東廣州510850）

0 引言

機器人既是先進制造業(yè)的關(guān)鍵支撐裝備，也是改善人類生活方式的重要切入點。大力發(fā)展機器人關(guān)鍵零部件及其配套裝置也被列為我國《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》的主要任務(wù)之一[1]。機器人作業(yè)的品質(zhì)和效率最終取決于其配套裝置，本文對工業(yè)機器人配套機械裝置的設(shè)計過程進行了一定深度與廣度的框定，能較快速有效地提高從業(yè)人員的設(shè)計效率以及準(zhǔn)確性和完整性。

1 設(shè)計過程

在工業(yè)機器人相關(guān)配套機械裝置設(shè)計前，第一步需先確定設(shè)計的依據(jù)：即生產(chǎn)工藝要求與實現(xiàn)該工藝機器人需發(fā)生的工況；第二步再進行該作業(yè)單元機器人的選型與相關(guān)的機械配套設(shè)計；第三步進行整套機器人裝置設(shè)計參數(shù)校核。機器人裝置的擺放位置與其執(zhí)行過程設(shè)計必須是在滿足該工序作業(yè)單元的技術(shù)要求和該生產(chǎn)線整體工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)上進行的，其設(shè)計過程可以按照設(shè)計依據(jù)確定、設(shè)計工作實施和設(shè)計結(jié)果校核三大步驟進行。

2 設(shè)計依據(jù)確定

設(shè)計依據(jù)主要是來自產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝要求和客戶的相關(guān)偏好，設(shè)計者依據(jù)客戶要求進行機器人選型與相關(guān)配套設(shè)計工作。部分要求難以實現(xiàn)或存在更好實現(xiàn)方式的，必須在前期與客戶進行協(xié)商變更，設(shè)計人員與客戶共同審圖確認后方可進行配套裝置的細部設(shè)計和投產(chǎn)。前期需確認基本事項如表1所示。

表1 工藝與工況確認的事項內(nèi)容

3 設(shè)計工作實施

工業(yè)機器人機械配套裝置的設(shè)計主要是依工藝要求圍繞機器人本身和執(zhí)行裝置展開的，在設(shè)計前首先對機器人型號進行選定，不同工作環(huán)境需選擇防護等級合適的機器人，機器人在燃燒、液體與爆炸可能的環(huán)境不可用[2]，具體依據(jù)工況需向機器人廠家與使用方進行咨詢與確認。選型項如表2所示。

表2 機器人選型決定因素內(nèi)容

配套機械裝置的工況必須在機器人允許的條件下，如末端執(zhí)行裝置的質(zhì)量及其重心位置必須在選定機器人的額定范圍內(nèi)，其設(shè)計內(nèi)容主要為機器人固定裝置、末端執(zhí)行裝置和安全防護裝置三大部分。固定與執(zhí)行裝置歸納如表3所示。

表3 機器人固定與執(zhí)行裝置內(nèi)容

在機器人配套的固定裝置與末端執(zhí)行裝置設(shè)計完成后，需進行周邊安全防護裝置設(shè)計，防護的嚴格程度按照國家標(biāo)準(zhǔn)和客戶特殊要求。機械防護設(shè)計主要用來實現(xiàn)人機隔離，并與電氣程序進行聯(lián)鎖，確保機器人作業(yè)單元在生產(chǎn)和維護時的安全。常用機械防護的結(jié)構(gòu)形式及要求如表4所示。

表4 機器人安全防護裝置內(nèi)容

4 設(shè)計結(jié)果校核

對設(shè)計結(jié)果需進行負載、節(jié)拍計算和姿態(tài)、范圍模擬。可以根據(jù)經(jīng)驗進行定性、定量的判斷，或采用仿真軟件或三維機械設(shè)計軟件進行仿真，歸納如表5所示。

表5 配套裝置的設(shè)計校核內(nèi)容

5 結(jié)語

本文對工業(yè)機器人配套的機械裝置主要設(shè)計過程、內(nèi)容以及相關(guān)要求進行了總結(jié)與說明，從設(shè)計依據(jù)確定到設(shè)計過程分解再到最終設(shè)計校核均做了實用層次的方法歸納和說明，對設(shè)計人員準(zhǔn)確、快速完成設(shè)計任務(wù)能起到切實的指導(dǎo)作用。

[1]工業(yè)和信息化部，發(fā)展改革委，財政部.機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）：工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕109號[A].

[2]上海發(fā)那科機器人有限公司.機器人培訓(xùn)教材[Z]，2007.

[3]蔣剛，龔迪琛，蔡勇，等.工業(yè)機器人[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2011.