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現(xiàn)代工業(yè)機器人造型設計研究論文
摘要：為了研究工業(yè)機器人外觀與用戶的主觀喜好和情感需求的匹配程度，用感知工程理論確定工業(yè)機器人感知圖像的詞匯，并選取代表性樣本，對感知圖像和眼球運動測試進行定性和定量研究，挖掘典型感知圖像詞匯與工業(yè)機器人關鍵建模特征的映射關系，提取產(chǎn)品的感知特征。并獲得用戶的感知圖像。將研究成果應用于工業(yè)機器人的建模設計，為工業(yè)機器人的創(chuàng)新設計提供參考。
關鍵詞：工業(yè)機器人；產(chǎn)品造型設計；設計發(fā)展
作為機械產(chǎn)品，工業(yè)機器人通常被認為是功能性產(chǎn)品。功能霸權(quán)的概念長期以來一直主導著設計思維的單極發(fā)展，這是基于解決功能，必然會導致材料功能的發(fā)揮，精神功能的分離。隨著社會的發(fā)展，人們對各種產(chǎn)品都有了新的需求和認識，在滿足功能需求的基礎上，更注重產(chǎn)品的感性體驗和情感共鳴。感知工程是將定性和定量相結(jié)合的方法，將模糊和不確定的情感因素轉(zhuǎn)化為定量的設計元素來指導產(chǎn)品設計。
1工業(yè)機器人概述
在20世紀40年代中后期，機器人研究受到了很多關注[1]，20世紀50年代之后，橡樹嶺國家實驗室開始研究遠程操作能夠運輸核材料的機械手[2]。系統(tǒng)中的主從控制系統(tǒng)，主要機械手動作和反饋系統(tǒng)可以讓操作員感覺到力的大小。兩個機器人手臂與防護墻分開，操作人員可以通過閉路電視操作機器人，從機械手系統(tǒng)為現(xiàn)代機械手的設計和發(fā)展做出了巨大的貢獻[3]。1954年工業(yè)機器人的概念被美國提出和申請是在關節(jié)機器人上使用伺服系統(tǒng)，機器人可以由人來手把手地教，然后機器人可以像人的手一樣做出相同的動作。這個機器人叫做教學和繁殖機器人。機器人幾乎被用于這種控制方式。工業(yè)機器人具有很多屬性來區(qū)分數(shù)控裝置：可編程，有益的，人形的，通用的，跨學科的。可編程的機器人，可在不同場景下應用是其最重要特征，例如用于加工和焊接的不同控制代碼，只有模塊化的不同功能。根據(jù)現(xiàn)場通話編程是工業(yè)領域靈活使用機器人的體現(xiàn)。這是可編程機器人的再現(xiàn)，大大縮短了編程時間，降低了車間的難度。類似于人的機器人是機器人的機械結(jié)構(gòu)。人是機器人仿制的終極目標。今天的機器人已經(jīng)有能力通過各種傳感器逐漸響應外部環(huán)境的變化[4]。
2工業(yè)機器人造型設計實例
通過研究，根據(jù)樣本的形式，選擇樣本3的關鍵建模特征進行創(chuàng)新設計。樣本3的關鍵建模特征包括簡單的線條，彎曲和豐滿，柔軟的形狀，底座的圓角以及機器人的實體形狀。在創(chuàng)新設計的過程中，重點放在機械手和基座的兩個部件上來發(fā)展創(chuàng)意概念，機械手和基座的創(chuàng)意設計結(jié)果與樣本3的關鍵建模特征一致。創(chuàng)意設計方案如圖1所示�；趧�(chuàng)新設計的優(yōu)勢，采用Pro-E軟件進行計算機輔助三維設計。在建模過程中，基于樣本3關鍵建模特性的指導，對設計方案進行了一些或詳細的優(yōu)化和改進。模型建立后，模型進行顏色匹配和渲染，以獲得真實的視覺感知三維效果。如圖2所示。
3工業(yè)機器人技術發(fā)展
工業(yè)機器人的大腦是一個控制系統(tǒng)，它決定了機器人的性能和精度，機器的控制模式通過教學進行編程，包括離線編程，智能編程等控制[5]。教學編程是工業(yè)界最早的應用，機器人的控制策略仍然是機器人最關鍵的控制技術，離線編程是計算機圖形學。實時仿真不需要訪問機器人主體，它包括界面設計，建模和仿真。仿真過程包括過程仿真，傳感器仿真，路徑仿真等。智能是機器人發(fā)展的最新方向，包括自動控制，電力電子，大數(shù)據(jù)云計算等，它可以根據(jù)自己的學習能力獨立判斷更復雜的外部條件，處理突發(fā)情況，傾向于處理人類的問題。隨著機器人的快速發(fā)展和發(fā)展，抓住智能市場的新概念非常重要[6]。工業(yè)機器人未來的發(fā)展重點是以下五點:1）該結(jié)構(gòu)傾向于集成模塊，模塊化不同的功能和工具，并在不同情況下調(diào)用[7]。例如，SCARA機器人可以承載不同的功能，例如攜帶、焊接和貼片，并且只需要在控制程序中調(diào)整模塊調(diào)用。2）機器人的功能在不斷提高。例如電石爐機器人在惡劣的環(huán)境中工作，應用程序可以更專注于開堵眼作業(yè)。操作方式越來越自動化，越來越高效，對車間工人的需求也減少[8]。3）工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的開發(fā)是開源的，建立了統(tǒng)一的接口標準，提高了系統(tǒng)的適應性，使不同廠家的產(chǎn)品之間的通信更加容易建立，可維護性大大提高。4）各種傳感器廣泛應用于機械手，以提高對環(huán)境的感知，適應復雜的環(huán)境。5）智能化水平提高。
4結(jié)束語
中國制造業(yè)整體自動化水平仍處于低位，大量低端勞動密集型產(chǎn)業(yè)需要轉(zhuǎn)型升級。中國每萬工人只有21臺機器人，在世界55個國家平均水平不到一半的情況下，巨大的增長空間為中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了巨大的市場機遇。目前，大量中國企業(yè)致力于工業(yè)機器人技術的研究和工業(yè)機器人的制造，以美國為代表的發(fā)達國家也大力加強工業(yè)機器人在傳統(tǒng)制造業(yè)中的應用，希望通過原有的產(chǎn)業(yè)基礎優(yōu)勢加快生產(chǎn)自動化的競爭優(yōu)勢，徹底解決勞動壁壘問題，重新奪回制造業(yè)的主導地位，尤其是長期被拋棄的行業(yè)，將促使移民業(yè)回歸。值得注意的是，發(fā)達國家仍處于發(fā)達國家，如歐洲，美國和日本等仍處于機器人技術關鍵技術特別是關鍵零部件技術以及中國工業(yè)機器人技術發(fā)展的國家。新型機器人結(jié)構(gòu)，機器人操作系統(tǒng)，視覺反饋等關鍵技術的進步將推動工業(yè)機器人向新的應用領域的發(fā)展。在造船和航空航天制造中，復雜部件的組裝和拆卸，甚至服裝縫紉中，機器人的操作和技術難以突破都很困難。為了在勞動密集型產(chǎn)業(yè)實施“機器替代”，中國必須解決大量人工生產(chǎn)過程中的自動化問題，即使在歐洲，美國和日本等發(fā)達國家也是如此。因此，有必要繼續(xù)擴大工業(yè)機器人的新功能，突破技術瓶頸，手工完成復雜工作。同時，要降低設備成本，提高設備的可靠性和使用壽命，以適應中國的國情。
參考文獻：
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[3]陳探.工業(yè)機器人技術的發(fā)展與應用綜述[J].內(nèi)燃機與配件,2018(1):193-194.
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