开发工业机器人的详细流程和需要学习些什么？

依照时间次序，一个批量机器人产品的开发由以下几个流程组成：

1. 需求剖析和产品定义。

产品管理人员在这个阶段收集市场信息，走访客户，了解竞争对手，终究总结出一种产品需求，以及需求所针对的典型职业和典型工艺。根据市场提出市场预期，一年能卖多少台，方针价格区间，方针职业运用的现状和发展趋势等。

根据需求，提出一份产品性能目标，定量的具体的对预期产品进行产品功用层面的描绘，例如运用环境，工作规模，最 高速度，额定负载，完结某典型工艺轨道的时间，IP等级，电源类型，分量约束，运用寿命，需求遵从哪些认证和标准等等。

这里需求的技能是对职业，对市场，对本钱，战略，对其他开发环节和出产制作进程的归纳认识以及商业敏感。

2. 前期研讨和可行性剖析针对前一步提出的产品性能目标，机械，仿真，驱动，电气，软件范畴的工程师开端从各自的技能视点对目标进行评估。主要从技能可行性和本钱两个方向切入，期间还需求采购和出产人员的帮忙。

方针是确定在技能和本钱间是否存在一个可盈余的平衡点。在这个阶段另一个重要内容是对竞争对手类似产品进行翔实的剖析和，尽可能把对手的经历转化为自己产品的优势。本阶段结束后会得到一个概念方案，并且对开发周期和本钱有了估量。

这些内容会以可行性剖析陈述，项目方案，本钱剖析，危险评估等形式成为输出文档供管理层决策是否正式开端开发项目。在这个阶段各个范畴都会有资深的工程师参与。各个范畴触及的常识和技能会在后边其他开发阶段介绍。

3. 核算与仿真前面的概念方案虽然缺少大部分细节，但依靠大致的尺度，负载，速度，典型工艺轨道等信息现已可以对产品进行大略的建模和仿真核算。依照概念方案中的几许尺度信息可以树立机器人的运动学模型。在这样的基础上，外部负载是现已界说，自然质量负载和摩擦力根据经历估量，这样可以进一步取得动力学模型。

以方针速度和轨道作为输入进行动力学仿真就取得了两项重要的数据：

a. 各驱动轴扭矩；b. 各关节受力情况；

其间前者作为驱动系统开发和选型的根据，而后者是机械结构规划的根据。仿真核算工作是机器人开发进程中系统层和元件层的接口，面向产品功用的性能目标在这里被转化为面向技能完结的各元件性能参数。在这个阶段格外需求经典力学，多体动力学仿真，对机械系统，电气系统以及控制理论的归纳常识要有深刻的理解。需求娴熟运用仿真核算东西，Matlab/Simulink, Modelica, Adams, 或各种机器人范畴内的软件。

4. 驱动系统选型开发驱动系统包括从电源，伺服驱动器，电机，到减速机的一系列元件，更多被叫做powertrain。因为不同元件触及的范畴差别较大，通常由电力电子(power electronic)，伺服电机，减速机三个范畴的工程师协作完结。根据经仿真核算得出的转速扭矩需求，在上述三个范畴内的产品内选择已有的标准类型，在标准类型的基础上进行优化，或开发新类型。

这里规划的三个元件驱动器，伺服电机，减速机是工业机器人最中心的三个零部件，承载了物理层的大部分关键技能，也是元件本钱的大头。三个元件都是工业系统中的常用元件，但对性能要求与其他运用（除了精密加工和航空航天）比要高一些。

因为装置空间有限且封闭，在紧凑型和热量管理上的要求特别高。在这个阶段，工程师需求对相关范畴的常识有深化理解，例如电力电子，电机驱动与控制 （根据空间向量），电机（主要是无刷永磁电机）规划，电机相关的电磁学，各种减速机规划和运用，轴承与润滑等。如果不触及元件开发只是选型则需求对各种元件的性能参数有深化的理解，且有大量运用经历。

5. 机械规划常规的运动系统机械规划。

规划输入有以下几方面，一是通过仿真核算的机械部分子系统性能目标（长度，空间运动规模，分量），二是各节点受力剖析，三是驱动系统的装置要求，四是功用性能目标中对装置方法和运用环境的要求。

归纳这些输入，机械工程师需求选择恰当的资料，规划合理的结构完结以上要求。其间力学剖析结果作为有限元剖析的输入，由机械工程师对规划进行有限元核算，验证结构的强度。常识结构上：机械规划，资料，有限元，熟悉相关标准，了解各种加工工艺（铸造，压铸，塑料成型，钣金，焊接），娴熟运用CAD软件（ProE, UG, Catia, Inventor），有限元核算。

6. 控制柜规划典型的工业驱动控制系统电气柜规划。

柜体为驱动系统中的电源和启动器，控制系统中的工控核算机（大多厂商选择工控核算机而不是PLC加运动控制器方案），以及通信总线系统供给装置，操作，保护的环境。布局，热量管理，以及相关规划标准（IEC, UL, GB, CE）的履行是关键。常识系统：低压电气系统规划，伺服驱动系统运用，电气柜风道和散热规划，实质安全，现场总线的衔接，各种规划标准。