趙森 呂忠偉

摘 要：隨著目前智能技術(shù)不斷快速發(fā)展，機器人在實際生產(chǎn)及生活中也有著越來越廣泛的應用，并且發(fā)揮著十分重要的作用。為能夠使機器人得以更好應用，使其功能得到更好的發(fā)揮，需要對機器人進行科學合理設(shè)計，并且在設(shè)計過程中需要選擇科學合理的設(shè)計模式，以保證設(shè)計符合實際需求。本文主要就機器人機械系統(tǒng)并行設(shè)計的模式進行分析，從而為更好實現(xiàn)機器人機械系統(tǒng)的合理設(shè)計奠定較好基礎(chǔ)與支持。

關(guān)鍵詞：機器人;機械系統(tǒng)設(shè)計;并行設(shè)計;模式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.120

在機器人設(shè)計過程中，機械系統(tǒng)設(shè)計屬于十分重要的內(nèi)容及組成部分，也是整體設(shè)計中的關(guān)鍵內(nèi)容。在機器人機械系統(tǒng)設(shè)計中，并行設(shè)計屬于比較重要的一種設(shè)計模式，也是比較科學的一種方法，可使機械系統(tǒng)設(shè)計得到比較理想的效果，因而合理應用并行系統(tǒng)設(shè)計模式，從而實現(xiàn)機器人機械系統(tǒng)的科學合理設(shè)計也就十分必要，可使設(shè)計水平及有效性得到更理想的保障。

1 機器人機械系統(tǒng)設(shè)計特點

首先，復雜性特點。就機器人機械結(jié)構(gòu)的整體而言，其相當于通過關(guān)節(jié)將一系列懸臂杵件進行串連的開式鏈，然而由于誤差以及變形不斷產(chǎn)生，在對結(jié)構(gòu)實行設(shè)計過程中，不但要使開鏈結(jié)構(gòu)能夠保證靈活性以及能動性，并且對于該結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生運動傳遞以及誤差補償、消除等相關(guān)問題需要進行處理，也就導致機械結(jié)構(gòu)設(shè)計相對比較復雜。

其次，依賴性特點。在整個機器人構(gòu)成中，由于機械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)及控制系統(tǒng)屬于構(gòu)成一個整體，存在十分密切的聯(lián)系，因而在機械系統(tǒng)整體設(shè)計過程中，其設(shè)計方案、結(jié)構(gòu)方案等，需要在確定感知系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的方法、方式及手段的基礎(chǔ)上才能夠得以實現(xiàn)，因而具有依賴性特點。

再次，協(xié)調(diào)性特點。對于機器人機械系統(tǒng)而言，其形式及實現(xiàn)手段等方面因素，對于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及其復雜程度等方面均會產(chǎn)生直接影響，并且對于其它系統(tǒng)部件具體結(jié)構(gòu)，以及安裝與調(diào)控也會產(chǎn)生影響，因而在對機械系統(tǒng)進行設(shè)計過程中，需要協(xié)調(diào)其它各個系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上才能夠使系統(tǒng)設(shè)計取得更加理想的效果，滿足實際設(shè)計需求[1-2]。

2 機器人機械系統(tǒng)并行設(shè)計模式

2.1 機器人設(shè)計普通模式

在機器人整體設(shè)計過程中，其主要分為三個方面流程，首先就是概念設(shè)計，也就是依據(jù)定義任務(wù)將機器人執(zhí)行要求確定，也就是依據(jù)定義任務(wù)將機器人執(zhí)行要求確定，其內(nèi)容主要包括操作對象、負荷以及速度與精度等內(nèi)容，并且需要設(shè)計機械系統(tǒng)方案。其次，實行初步設(shè)計，對于這一點主要包括對機械結(jié)構(gòu)實行設(shè)計分析，確定傳感器以及控制策略，還有伺服系統(tǒng)設(shè)計及模塊化。再次，實行詳細設(shè)計，其包括的內(nèi)容主要就是詳細機械設(shè)計，詳細電子設(shè)計，還有系統(tǒng)綜合設(shè)計。對于每個設(shè)計過程中而言，若無法通過評價，則需要返回初始點或者上一層設(shè)計過程中實行設(shè)計。對于這種由下而上進行的串行設(shè)計方式，其對于機器人系統(tǒng)整體優(yōu)化會產(chǎn)生十分不利的影響，并且還會導致設(shè)計過程有所延長，因而這種設(shè)計方式并不適用于機器人機械系統(tǒng)的整體設(shè)計。

2.2 機械人機械系統(tǒng)的并行設(shè)計模式

對于并行設(shè)計而言，其所指的就是在開始進行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計時便需要對產(chǎn)品生命周期中各個方面相關(guān)的影響因素進行充分考慮，通過對各個環(huán)節(jié)進行并行集成，使產(chǎn)品開發(fā)時間能夠得以縮短，使產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量能夠得以有效提升，使產(chǎn)品設(shè)計成本得以有效降低。對于機電一體化產(chǎn)品機器人而言，其自身便屬于高技術(shù)集成而得到的，涉及到機械、控制以及電子與計算機等各個方面的高新技術(shù)，因而在對機器人機械系統(tǒng)進行設(shè)計過程中需要對機械運動及傳動、電子電氣及計算機應用技術(shù)、控制理論及方法等相關(guān)學科相互交叉及滲透的有關(guān)技術(shù)作為支持。依據(jù)機器人系統(tǒng)設(shè)計要求及特點，通過對并行設(shè)計思想進行利用，可得到機械系統(tǒng)的并行設(shè)計模式。

2.3 機器人機械系統(tǒng)并行設(shè)計模式分析

在機器人機械系統(tǒng)的設(shè)計過程中，其并行設(shè)計模式的構(gòu)成主要包括具體方案設(shè)計，領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)技術(shù)分析，實行綜合評價，還包括機械系統(tǒng)具體設(shè)計等有關(guān)部分。由此可知，方案設(shè)計以及領(lǐng)域技術(shù)分析所對應的就是普通設(shè)計中的概念設(shè)計，而綜合評價以及系統(tǒng)具體設(shè)計所對應的內(nèi)容就是普通設(shè)計中具體設(shè)計。在機器人實際設(shè)計過程中，其運動方案設(shè)計及傳動方案設(shè)計會涉及到很多方面內(nèi)容，包括機器人機構(gòu)、誤差檢測辨識以及軌跡規(guī)劃等相關(guān)技術(shù)，還包括軟硬件補償技術(shù)、振動與防治，還有動力學參數(shù)辨識及關(guān)節(jié)柔性等有關(guān)方面內(nèi)容，因而需要傳動系統(tǒng)、機構(gòu)運動以及控制系統(tǒng)，還包括電子系統(tǒng)及制造工藝與裝配等有關(guān)各個方面技術(shù)作為支持，另外，機器人運動及傳動形式對于支持技術(shù)系統(tǒng)有關(guān)方法及方式也具有決定性作用。因此，運動方案設(shè)計與傳動裝置方案設(shè)計，還有支撐系統(tǒng)分析設(shè)計，彼此之間存在并行設(shè)計協(xié)作關(guān)系，從而使其它機械系統(tǒng)方案和其它相關(guān)系統(tǒng)方案之間能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)，使設(shè)計能夠更加有效可靠，并且更加便捷。對于系統(tǒng)綜合，其主要就是在整體上協(xié)調(diào)機械系統(tǒng)內(nèi)各個組成，并且評價設(shè)計方案。在這一設(shè)計過程中，需要注意避免不同支撐技術(shù)方案之間出現(xiàn)沖突，通過對各種支撐技術(shù)方案進行引導與處理，使其其完善與統(tǒng)一，并且組織設(shè)計方案，具體進行實施[2-3]。

3 結(jié)語

在機器人機械系統(tǒng)的實際設(shè)計過程中，并行設(shè)計模式屬于比較有效的一種模式，并且也是比較理想的一種模式，通過并行設(shè)計模式的應用，可使機械系統(tǒng)設(shè)計更加具有科學性及合理性。所以，相關(guān)設(shè)計人員需要合理應用并行設(shè)計模式實現(xiàn)機械系統(tǒng)的科學合理設(shè)計，從而保證機器人整體設(shè)計能夠取得更加滿意的效果。

參考文獻：

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