关键技术

　　1.本体设计关键技术

　　(1)传动结构设计

　　拟定总体方案，确定机器人的结构形式，并据此进行初步的传动结构设计，零件结构设计，三维建模。要求设计者对机器人常见的结构形式，常见的传动原理和传动结构，减速器的类型和特点非常的熟悉和了解，要有较强的结构设计能力和经验。 

　　(2)减速器选型

　　要对减速器的结构类型，性能参数的含义有深刻理解，会对减速器进行选型和计算校核。要会对减速器进行检测、测试，检测的内容主要包括噪音、抖动、输出扭矩、扭转刚度、背隙、重复定位精度和定位精度等。减速器的振动会引起机器人末端的抖动，降低机器人的轨迹精度。减速器振动有多种原因，其中共振是共性的问题，机器人企业必须掌握抑制或者避免出现共振的方法。 

　　(3)电机选型

　　必须要对电机的工作特性非常了解，并会对电机扭矩、功率、惯量进行计算和校核。

　　(4)仿真分析

　　进行静力学和动力学的仿真分析，对电机、减速器的选型校核，对本体零部件进行强度、刚度校核，降低本体重量，提高机器人工作效率，降低成本。对三维模型进行模态分析，计算出固有频率，有助于进行共振抑制。 

　　(5)可靠性设计

　　结构设计采用最简化设计原则;本体铸铁件采用综合性能较好的球墨铸铁材料，铸铝件采用流动性好的铸造材料，采用金属模铸造;装配要有详细的装配工艺指导书，装配过程中有部件和单轴的测试;装配完后要有整机性能测试和耐久拷机测试;提高整机的防护等级设计，提高电柜的抗干扰能力，以适用不同工作环境的使用。 

　　2.电机伺服关键技术

　　(1)电机

　　①轻量化

　　对机器人来说，电机的尺寸和重量非常敏感，通过高磁性材料优化、一体化优化设计、加工装配工艺优化等技术的研究，提高伺服电机的效率，减小电机空间尺寸和降低电机重量，是机器人电机的关键技术之一。 

　　②高速

　　在减速比不能较大调整的情况，电机的最高转速则直接影响着机器人的末端速度和工作节拍;而且速比太低会影响电机的惯量匹配，因此提高电机的最高转速也是机器人电机的关键技术之一。 

　　③直驱、中空

　　随着协作机器人的不断成熟和推广，机器人结构的轻量化、紧凑化要求提高，发展高力矩直接驱动电机、盘式中空电机等机器人专用电机也是未来的趋势。

　　(2)伺服

　　①快速响应，精确定位

　　伺服的响应时间直接影响到机器人的快速起停效果，影响机器人的工作效率和节拍。 

　　②无传感器方式实现弹性碰撞

　　安全性是衡量机器人性能的一个重要指标。加入力或力矩传感器会使结构更复杂，成本更高，基于编码器、电机电流耦合关系的无传感弹性碰撞技术，可以在不改变本体结构，不增加本体成本的条件下，在一定程度上提高机器人的安全性。 

　　③驱动多合一、驱控一体。

　　驱动多合一，多核CPU多轴驱控一体化集成技术，提高系统性能，降低驱动体积与成本。 

　　④在线自适应抖振抑制

　　工业机器人悬臂结构极易在多轴联动、重载及快速起停时引起抖动。机器人本体刚度要与电机伺服刚度参数相匹配，刚度过高，会造成振动，刚度过低会造成起停反应缓慢。机器人在不同的位置和姿态，以及在不同的工装负载下刚度都不一样，很难通过提前设置伺服刚度值能满足所有工况的需求。在线自适应抖振抑制技术，提出免参数调试的智能控制策略，同时兼顾刚度匹配、抖振抑制的需求，可以抑制机器人末端抖动，提高末端定位精度。 

　　3.控制关键技术

　　(1)运动解算及轨迹规划

　　运动求解，最佳路径规划，提高机器人的运动精度和工作效率。 

　　(2)动力学补偿

　　一般工业机器人是一个串联悬臂式结构，刚性弱，运动复杂，容易发生变形和抖动，是一个需要运动学和动力学相结合的课题。为了改善机器人的动态性能和提高运动精度，机器人控制系统必须建立动力学模型，进行动力学补偿。补偿的内容主要包括重力补偿、惯量补偿、摩擦补偿、耦合补偿等。 

　　(3)标定补偿

　　机器人机械本体由于加工误差和装配误差的原因，难以避免会和理论数学模型存在偏差，会降低机器人TCP精度和轨迹精度，如在焊接和离线编程使用时会受到严重影响。通过检测和算法标定补偿机器人的模型参数，可以较好地解决此问题。 

　　(4)工艺包完善

　　控制系统要与实际工程应用相结合，系统除不断升级，功能更加强大外，还要根据行业应用的需求不断开发和完善工艺包，有利于积累行业工艺经验，对客户来说使用更方便，操作更简单，效率更高。