关节工业机器人在工作时非正常抖动分析
【摘 要】针对机器人非下常性抖动的原因进行了分析，大致分为四种情况，分别的对四种情况进行了简述，同时提出了些个人的看法，最后对设计过程中需注意的地方进行说明。
【关键词】工业机器人；刚性；结构；振动
引言
经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。例如在毛坯制造（冲压、压铸、锻造等）、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库码垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。
工业机器人在这么多行业中得到应用，在工业机器人新产品研发阶段，不论是什么样的工作，工业机器人非正常的抖动对生产和工作都是影响很大的，有时候本来能把工作做的很好，就是因为非正常的抖动，而使所做的工作质量不是很好，甚至有可能都不能完成工作.
1 国内机器人研发公司在新产品研制过程中可能都会遇到过这样的问题
这种工业机器人在正常工作时的非正常的抖动可能涉及到的原因很多，第一：可能在机器人工作的地方有另外的机械振动干扰，恰巧频率和工业机器人工作时的频率想一致，达到共振，或是地基和工业机器人固定的刚性不够造成的；第二：可能工业机器人在工作时，他本身各运运部位的振动频率相一致，达到共振，引起了振动；第三，可能是电器控制部分参数设置有问题，也可能是控制部分的算法有问题，引起了振动；第四，可能受到的电信号或磁场的干扰，所产生的控制不稳定。
第一种情况首先要检查工业机器人和地基联接的强度，这种情况可以用仪表或是仪器检测或是观测的方法得到解决，用仪器检测机器人周围是否有别的机械振动源，如果有接近工业机器人工作时可能产生的频率时，要尽量远离可能引起共振的振动源，使其影响工业机器人工作时状态越小越好，如果是直接影响到工业机器人的工作稳定性，那可能就要彻底的清除振动源了，
第二种情况可以用专门的软件进行模拟检查，如果有这种问题应当在可能引起共振的零件结构上做调整，给零件结构做些筋的设计，或者是提高可能引起共振零件的刚度，改变其本身固有的可能频率，避免这种工业机器人自身共振的情况发生。
第三种情况如果是电器部分的参数设置有问题，就要检查各部分控制的速度和加速度，检查各控制部分的是否实质性的兼容，可以用仪器精密检查，根据检测结果，分析结论，然后对各种参数进行优化控制；软件组要检查算法，是不是在计算方面由于插补造成的，或是计算的延时处理造成的，要根据情况分析，提高硬件的匹配性，优化可能产生问题的各个设计的电器的的控制部分。
第四种情况也会常发生，比较隐避，有时候设计者会忽略这个问题，但是这种情况是不好直接精确控制的部分，这就要求电器工程师尽可能的在各种信号的输送和采集的过程中做好屏蔽处理，尽可能的减少这种问题的发生。
上面简述了在生产运行中可能会出现的各种问题，分别对各种问题提出了的相对应的解决措施。下面主要从设计过程中说明一下尽最大可能的避免出现这种因为刚性差而导致所生产出来的机器人存在着有可能是先前性的刚性缺陷，在以后的生产中解决起来将会让设计者非常麻烦，给公司带来了不可小视的损失。
设计初期首先要对设计方案进行调研，确定设计的机器人主要参数：负载、运动范围、有可能的工作环境、各种姿态等；根据这些参数确定需要几轴的结构、各轴的工作长度、各轴的极限位置、主要关节的大致结构等；这只是工作中的准备工作，这几种构思对机器人整体的设计理念是非常重要的，在每一个设计方案中都要考虑将来机器人的刚性问题是不是合理，是不是能满足客户的工作要求。
选定了这些方案后，就要选各个关节的电机和减速机构，可能还需要根据前面设计方案，确定什么样的传动机构。
要根据负载和终端的速度选择电机和减速机构，在选电机和减速机构的选择过程中对机器人整体刚性起到致关重要的作用，既要使成本降低，又要让机器人整体的性能符合将来使用的各项要求。
最后就是设计了，要尽可能的使各个关节结构简单，不要华而不实，这样机器人在运行的过程中才会稳定可靠，各个关节的联接部分尽可能的紧凑，充分利用上每一个可能空间，在这个过程中减重也是个技术性的问题，现在的设计者可能都用三维软件进行力学模拟计算，省去了设计者好多麻烦。
整体机器人本体结构设计出来后，还要对外观美学和实用性进行评估，再次对整体结构进行结构的刚性计算和优化，使所设计的工业机器人性能最好，刚性最佳。
2 总结
综上所述：争取在每一个设计环节上都要把机器人的刚性放在首要的位置进行考虑，才有可能在最大的程度上提高机器人整体的刚度性能，设计者才能设计出比较适用可靠的机器人。
参考文献：
[1]王握文.世界机器人发展历程[J].国防科技.
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[4]顾振宇.全球工业机器人产业现状与趋势[J].机电一体化.
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