工业机械臂精度分析及综合

工业机械臂精度分析及综合

杨志富

身份证号： 130221198812086***

摘要：在我国科技飞速发展的今天，工业自动化程度越来越高，工业机械臂替代人工的情况越来越多，在生产线上大多数企业实现了机械化的模式。然而不同的工作任务，对机器人机械臂的精准度要求也是不相同的，需要考虑成本问题，这就需要通过研究精度设计。文章介绍了一种精度设计形式，这种形式能够有效均衡工业机械臂的加工成本以及精度的可靠性。文章对工业机械臂精度分析以及综合，做一个简单的分析与研究。

关键词：工业机械臂；精度设计；误差

前言

自动化设备中，工业机械臂是一种常见的形式，它能够在预定的计划内完成一定的机械动作，它的外形与人的手臂相似。因此也被称之为工业机械臂。工业机械臂的诞生与应用为工业发展与生产注入了鲜活的力量。在六十年代以来，西方各个国家投入到对工业机械臂的研发制作之中，我国对机械臂的研制开始于七十年代，经过了几十年的努力后，国内机械臂的制造和应用水平已经有了极大的提升，然而与发达国家相比仍然存在一定的差距。

1. 工作原理

机械臂的力学设计模仿了人的手臂动作，通过设定某种程序，实现搬运、抓取等一系列的操作，实现劳动的机械化与自动化。它也就是最早出现的现代化机器人，取代了人力劳动，实现繁重劳动的机械化与自动化，能在危险的环境中，以机械进行工作，进而有效保障工人的人身安全，它普遍应用于机械制造、冶金、电子、轻工业以及原子能等部门。机械臂通常有几个自由度，用来抓取物体，因此对工业机械臂的理解可以是模拟人的手臂、手腕以及手功能的机械电子装置，可以将它把任一物件以及工具按照空间的位置进行移动，进而实现工业生产作业的要求。比如说对汽车以及摩托车车体进行焊接、搬运部分的零件以及构建、采取激光切割、装配机械零部件等方式。工业机械臂目前还没有统一的分类标准，因此可以按照不同的要求采取不同的分类^【1】。

现在很多领域都大规模使用了机械臂，不仅仅是在汽车制造领域、还有物流领域、医疗领域等方面，真正实现了机械臂的时代，相信在未来不久，机械臂还会有更广阔的应用。

2. 精度分析

一般情况下，精度设计有精度分析和精度综合这两种情况，精度分析值是在已知的误差情况下，调整机械臂的工作误差，进而根据给定的工作精度，对公差进行分配，其中需要选取两个互相联系、互相渗透的设计工作。机械臂的误差需要机械臂调整到位姿与误差模型，对目标精准度进行控制，分析目标精准度存在的问题，进而将其中的问题进行解决，分配公差，将其应用于主要的零部件之中，为了实现合理的分配制定流程，需要进行论证样机的实验，并对其精准度进行测试。

（一）蒙特卡洛法

在1777年，蒙特卡罗法第一次被提出，在那一年，数学家布丰第一次应用投针实验，求解圆周率。1940年的美国，乌拉姆和冯诺伊曼正式提出了蒙特卡洛法，它主要是以计算机算法语言、概率等内容相结合，模拟算法的形式，通过随机数测算统计学中计算问题。在使用概率模型之中，描绘求解事件，利用计算机语言开展抽样模拟调查，对其中具体的数据进行计算。其中，可以有效利用概率模拟描绘法，对事件进行求解，利用计算机语言进行模拟描绘，计算数据的具体内容，最终实现近似值的求得^【2】。

蒙特卡洛法解决问题的主要形式是：当求解问题与某种概率相关的问题是重复的时候，可以通过重复计算的形式进行求解，以这种随机事件出现的次数估计这一事件的概率，能够得到这个随机变量的某些数字特征，比如期望值、方差等内容，并对这些问题进行分析解决。在使用随机方法求解时，需要进行三个步骤，第一是用数学语言描绘实践过程，第二是对已知的概率进行分布抽样，第三是模拟得到样本数值，并进行模拟仿真。

2. 混联码垛机器人

混联码垛机器人主要是进行搬运设计，通过搬运机器人调节关节，利用干连接的形式，在首端与尾段进行抓取，在末端加装抓取装置，进而实现手抓的调节控制，将不同的对象采取不同的抓取动作。可以研制出一种新型的混联搬运机器人，实现高自由度。它的结构大概为：在最底层有一个转动的圆盘形式，一般在腰部会设置一个杆件，将杆件的承受能力进行调节，将大臂与小臂相连部分进行衔接，在小臂的底端进行调整，将用于连接的手抓进行调试，以腰部转动的力量带动整个机器的启动，进而实现手抓的角度调节，带动整个腕部的转动，通过大臂小臂同时调节，进而促使整个仰角和俯角，实现预定位置的有效性。

结语

综上所述，传统的精度分析和综合方法具有一定的缺陷，然而结果往往都是由数学公式推导出来的区间，并不能准确表达机器的精度。综合上述的情况，需要按照传统的经验法进行设定，进而合理把控精度与成本之间的关系。在设计阶段需要体现精度的重要性，并促使它成为机械设计的一个必备环节。

参考文献：

【1】王睿，冯宝林，徐华结，邹阳.基于蒙特卡罗法的工业机械臂精度分析[J].机械设计，2016，33(01)：76-80.

【2】东涛.高定位精度工业机械人[J].机床，1982(03)：19.