機器人是一個(gè)完整的機電一體化系統，是一個(gè)包括機構、控制系統、感受系統等的整體 系統。對于機器人這樣一個(gè)復雜的系統，在設計時(shí)先要考慮的是機器人的整體性、整體功 能和整體參數，再對局部細節進(jìn)行設計。

在設計之初，應當先明確機器人的設計目的，即機器人的應用對象、應用領(lǐng)域和主要 應用目的。然后，根據設計目的確定機器人的功能要求。在確定功能要求基礎上，設計者可 以明確機器人的設計參數，如機器人的自由度數、信息的存儲容量、計算機功能、動(dòng)作速 度、定位精度、抓取重量、容許的空間結構尺寸以及溫度、振動(dòng)等環(huán)境條件的適用性等。將 設計參數以集合的方式表示，則可以形成總體的設計方案。Z后進(jìn)行方案的比較，在初步提 出的若干方案中，通過(guò)對工藝生產(chǎn)、技術(shù)和價(jià)值分析選擇出Z佳方案。

機器人的詳細設計

①在總體方案確定之后，先根據總體的功能要求選擇合適的控制方案。從控制器所 能配置的資源來(lái)說(shuō)，有兩種控制方式：集中式和分布式。集中式是將所有的資源都集中在一 個(gè)控制器上，而分布式則是讓不同的控制器負責實(shí)現機器人不同的功能。

②在控制方案確定之后，根據選定的控制方案選擇驅動(dòng)方式。機器人的驅動(dòng)方式主要 有液壓、氣壓、電氣，以及新型驅動(dòng)方式。設計者可以根據機器人的負載要求來(lái)進(jìn)行選擇， 其中液壓的負載Z大，氣動(dòng)次之，電動(dòng)Z小。

③在控制系統的設計及驅動(dòng)方式確定之后，就可以進(jìn)行機械結構系統的設計。機器人 的機械結構系統設計一般包括對末端執行器、臂部、腕部、機座和移動(dòng)機構等的設計。

④機器人運動(dòng)形式或移動(dòng)機構的選擇。根據主要的運動(dòng)參數選擇運動(dòng)形式是結構設計 的基礎。常見(jiàn)工業(yè)機器人的運動(dòng)形式有五種：直角坐標型、圓柱坐標型、極坐標型、關(guān)節型 和SCARA 型。常見(jiàn)移動(dòng)機器人的移動(dòng)機構有輪式、履帶式和足式移動(dòng)機構。

為適應不同的生產(chǎn)工藝或環(huán)境需要，可采用不同的結構。具體選用哪種形式，需要根據 工藝要求、工作現場(chǎng)、位置以及搬運前后工件中心線(xiàn)方向的變化等情況，分析比較，擇優(yōu)選 取。為了滿(mǎn)足特定工藝要求，專(zhuān)用的機械手一般只要求有2個(gè)或3個(gè)自由度，而通用機器人 需要具有4～6個(gè)自由度，才能滿(mǎn)足不同產(chǎn)品的不同工藝要求。所選擇的運動(dòng)形式，在滿(mǎn)足 需要的情況下，應以使自由度Z少、結構Z簡(jiǎn)單為準。

⑤傳動(dòng)系統設計的好壞，將直接影響機器人的穩定性、快速性和準確性等性能參數。 機器人的傳動(dòng)系統除了常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)外，還廣泛 地采用滾珠絲杠、諧波減速裝置和繩輪鋼帶等傳動(dòng)系統。

⑥在進(jìn)行機械設計的過(guò)程中，Z好能夠使用Pro/E 、UG 、SolidWork 等 CAD/CAE 軟 件建立三維實(shí)體模型，并在機器人上進(jìn)行虛擬裝配，然后進(jìn)行運動(dòng)學(xué)仿真，檢查是否存在干 涉和外觀(guān)的不滿(mǎn)意。也可以使用Adams 等軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，從更深層次來(lái)發(fā)現設計中 可能存在的問(wèn)題。