摘要：现如今，我国人工智能技术的发展已达到世界领先水平，这种背景下也带动了机器人机械系统的不断发展和应用，而要想进一步提升机器人机械系统的功能作用，扩大其应用范围，就要对该系统的整体设计模式进行不断的优化。本文也会根据机器人机械系统的设计特点以及普通设计模式，探讨了并行设计模式的实施方案，并针对其冗余度双臂机器人机械系统的应用研究，提出一些并行设计的意见和建议，以便相关人士参考。
关键词：机器人机械系统；并行设计；研究分析
目前 在机器人设计中，机械系统设计是最为重要的环节内容，其设计的合理与否对于整个机器人机械系统的应用功能以及发展前景等都有着很大的影响。因此，为了确保最终的设计质量，就要积极引入并行设计模式，这样才能达到理想的设计效果，推动机器人机械系统的进一步发展和应用。
1.设计特点分析
机器人机械系统的组成结构十分复杂，主要包括：机身、行走系统、操作臂以及末端执行器等部分。而机械系统又是机器人应用过程中不可缺少的重要操作工具，能够很好的接收机器人控制系统和感知系统所发出的任何指令，进而为机器人进行软硬件操作提供正确的指导。因此，机器人机械系统的设计特点主要具备以下三方面特征：
1.1复杂性特征
从整体设计结构来看，机器人机械系统是通过关节串联的方式来对多个悬臂杵件进行连接，以便使其形成开式链模式。但由于这种设计模式在具体实施过程中会产生很多误差以及变形等问题，所以对于相关设计人员的专业性要求也是十分之高，不仅要求设计人员在结构设计过程中，对各种可能出现的问题进行精准的预测和分析，而且还要要求设计人员采取有效措施对问题进行妥善处理，以便可以最大化确保开链结构的设计质量，使整个机器人机械系统更为灵活、更为实用。由此可见，复杂性是机器人机械系统设计的最大特点之一。
1.2依赖性特征
在机器人构造中，机械系统、感知系统及控制系统可以看作一个整体，三者之间的联系也是十分紧密，因此，这就使得机械系统在设计过程中，需要先对感知系统及控制系统的方法、方式及手段等进行充分的明确后，才能制定具体设计方案和结构方案。所以，依赖性也是机器人机械系统设计的主要特点之一。
1.3协调性特征
基于机器人机械系统实现手段和应用形式的复杂性，在对其进行设计时，就要确保其各部分组成结构的相互协调性，这样才能提升各部分组成结构的灵活性和实用性，为其安装与调控等创造良好条件，从而最大化促进机器人机械系统的大范围推广和应用。因此，协调性也是机器人机械系统设计的主要特点之一。
2.普通设计模式分析
传统机器人设计模式，主要分为三个阶段：第一，概念设计阶段，即根据相应的定义任务，对机器人的执行要求进行充分的明确，如：操作对象、负荷、精度、速度等内容，并在此基础上来设计机械系统方案；第二，初步设计阶段，在这一时期里，系统设计的主要内容在于对整体机械系统结构设计进行分析，以便可以根据分析结果制定出科学合理的传感器以及控制策略，并且为伺服系统设计及模块化处理提供可靠的参考依据；第三，详细设计阶段，这一时期的设计任务主要是指对机械系统和电子系统以及综合系统的详细设计。同时，还要对各项设计任务和过程进行客观的评价，若是评价不通过，则要返回初始点或上一层设计过程重新进行设计。
由于这种自下而上的串行设计方式所需的周期十分漫长，所以稍有不慎就会降低系统的设计质量，因此，不建议在机器人机械系统整体设计中所采用。
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3.并行设计模式与具体实施方案分析
3.1设计模式
并行设计模式主要是指在产品开发设阶段，就要对相应的生命周期及其其他影响因素等进行预测和分析，并通过各个设计环节的有效集成来缩短产品开发时间，以便使产品设计成本得到合理的控制，整体设计质量得到最大化提升。由于机器人机械系统集合了多种高科技技术的优势，如：机械技术、控制技术、电子技术、计算机技术等，所以在其实际设计过程中，相关设计人员就要从多角度出发去考虑问题，尽可能根据机器人机械系统的设计特点和要求，将各种高科技技术以及相关学科理论作为设计基础，并按照并行设计的思路去进行合理的规划，这样才能保证机器人机械系统的设计质量，使其整体应用性能和应用优势达到最高设计标准。
3.2实施方案
在对机器人机械系统设计实施并行设计方案时，应从以下几点工作内容上入手，即：具体方案设计、领域内相关技术的分析、设计的综合评价以及细节设计等内容。其中，方案设计以及领域技术分析可按照普通设计模式中的概念设计思路来进行；而设计的综合评价以及细节设计等内容则要按照并行设计的思路来进行。另外，基于机器人系统组成的复杂性，其运动方案设计与传动方案设计也会变得十分复杂，为了确保最终的设计效果，就要积极引入各种高科技技术，如：机器人机构技术、误差检测辨识技术、轨迹规划技术、软硬件补偿技术、振动技术与防治技术等，同时，还要采用动力学参数辨识技术以及柔性设计技术等，并设置多个支持系统，如：传动系统、机构运动系统、控制系统、电子系统、制造工艺系统以及装配系统等，这样才能确保机器人设计质量，使其各项操作应用性能发挥到最大化。另外，为了保障机器人机械系统设计更加有效可靠、便捷安全，还要按照并行设计模式对运动方案设计、传动装置方案设计以及支撑系统分析设计之间的协作关系进行有效协调，这样既能够提高其它机械系统方案和其它相关系统方案的一致性，又能为系统综合设计与评价创造良好的条件。但是在这一过程中，必须考虑不同支撑技术方案之间的矛盾冲突，一方面要对其进行正确的引导和处理，另一方面还要对其中的缺陷和不足进行完善与统一，这样才能突显出并行设计模式应用的合理性与可行性，进而为机器人机械系统的进一步发展和应用提供可靠保障。
4.冗余度双臂机器人机械系统的并行优化设计
冗余度双臂机器人是针对机器人图象处理、装配、行走、误差补偿和双臂协调及路径规划控制算法等研究工作深入进行而开发的一种新型科技产物，其对于机械系统的机构运动灵活性、承载刚性、信号采集、驱动、控制等方面的设计要求十分之高，因此，在对其进行并行设计方案时，就要严格按照以下几点操作要求来进行实施，这样才能达到最终的设计效果。第一，要组建一支高素质、高水平的设计团队；第二，要对机构运动、传动方式、电子电气系统、控制系统等进行全面的分析以及合理规划；第三，要将机器人机械系统各部分的动作控制作为首要设计目标，并对相应的制造工艺与装配工艺要求等进行全面了解，进而在综合协调后，根据相应的信息制定出7自由度关节型运动方案、2级齿轮机构传动的冗余灵巧机械臂方案、2指型末端执行器方案以及双主动轮轮式驱动行走机构方案等。同时，还要按照相应的设计要求在机械系统的各关键部位预留出接口，以便为后续机器人机械系统的调控创造良好条件，从而最大化提升冗余度双臂机器人机械系统的应用性能。
结束语：
综上所述，对于机器人机械系统而言，在其整体设计过程中采用并行设计模式，很有必要，因为该设计模式不仅能够确保机械系统设计的科学性及合理性，使机器人的各项应用性能得到最大化提升，而且对于机器人机械系统的进一步发展和应用也有着极大的促进作用，因此，在实施并行设计模式时，相关设计人员必须结合实际，合理的进行规划和分析，这样才能使并行设计的有效性得到充分的发挥，进而更好的提高我国机器人机械系统的整体柔性设计质量。
参考文献：
[1]翟敬梅.基于并行思想的机器人柔性装配系统设计的实现[J]青年机构学研讨会.2018，04：33-34
[2]郑时雄，徐晓.机器人柔性装配系统优化规划方法研究[J].机械设计，2017，09：11-12.
论文作者:庞土田
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：机器人论文; 系统论文; 机械论文; 模式论文; 技术论文; 方案论文; 方案设计论文; 《基层建设》2019年第17期论文;