探究工业机器人的结构分析与优化

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，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：

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。

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。

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，提出一些就建議，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），2013，09：126131.

[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，2016，11：1923.

作者简介：卢小海（1989），男，湖北武汉人，汉族，在读硕士研究生，助理工程师，研究方向：机械实验，工业机器人应用。