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摘要：机器人代替人工作业在工业生产中应用，不仅能够有效节约工业生产中所需的大量劳动力，提高工业生产效率，而且能够有效避免工业生产中危险作业环节对工人安全的威胁，具有十分显著的积极作用和意义。本文将结合工业生产中对巡检机器人的设计和应用情况，围绕巡检机器人的机械结构设计及有关问题进行研究，以供参考。
关键词：巡检机器人机械结构设计探究
工业生产中，对机器人的设计和应用，根据行业生产情况以及对机器人的应用要求不同，其具体设计也存在着较大的区别。比如，工业生产专用机器人与巡检机器人，其在具体设计以及机器人的功能作用等方面就存在着较大的差别。根据这一情况，在进行巡检机器人设计中，就需要结合其巡检应用情况以及对巡检机器人的功能要求等进行综合分析，以确保对机器人的各结构设计合理/机器人功能开发完善。机器人的机械结构设计作为机器人系统设计与功能开发的重要内容，其中，科学/合理机械结构设计是确保机器人系统开发与设计完成的重要基础，对机器人在工业生产中的应用及其作用效果都有着重要的影响。本文将结合巡检机器人的总体系统结构设计与有关要求，对巡检机器人的机械结构设计进行研究，以供参考。
1巡检机器人的总体系统结构设计及要求分析
在进行巡检机器人的总体系统结构设计中，与其他机器人相比，其总体系统的结构组成相对简单，一般情况下，需要从运动学结构的有关理论与设计要求出发进行具体分析和考虑，并且在进行机器人的各零部件布局执行机构设计中，均不需要在机器人总体系统结构中进行考虑，而是较少的关节组合自由度基础上，，对巡检机器人的不同系统与结构设计进行分析，从而实现相应的机器人系统模型构建，为工业生产实践中机器人的设计与应用提供参考。比如，在进行七个自由度的巡检机器人设计中，根据其机器人设计的有关要求，需要所设计的机器人在实际应用中能够满足对空间不进行干涉以及其关节结构范围内的所有位姿有效调整等要求，即巡检机器人进行巡检作业中能够自主开展并完成全部巡检任务，并且能够对巡检作业过程中存在的一些障碍进行及时躲避与跨越，以确保机器人巡检的正常开展。
此外，进行巡检机器人的总体系统结构方案设计中，为满足巡检机器人的巡检工作要求，在对机器人总体系统结构设计中的各关节自由度以及机器人进行障碍躲避所需的有关条件等进行充分考虑和设计外，还需要针对巡检机器人总体系统结构设计中存在的一些技术问题进行分析和考虑。比如，对巡检机器人在巡检线路中的固定实现以及机器人的机器关节行走自由度控制等问题，只有通过对上述问题的全面考虑和设计分析，才能够确保所开发设计的巡检机器人总体结构与系统设置合理，从而对巡检机器人在巡检作业开展中的正常运行使用进行保障。值得注意的是，进行巡检机器人的总体系统与结构组成设计中，为确保机器人能够巡检过程中自由开展作业，通常需要在机器人的两臂进行行走机构安装和配置，其中，机器人两臂的行走机构中的行走轮通过滚动对机器人的巡检作业开展进行带动，并且由于机器人的长时间作业开展，会导致机器人行走机构中的滚动轮出现行走打滑等情况，对机器人巡检作业开展及其工作效率提升均存在一定的不利影响，针对这种情况，在巡检机器人总体系统结构设计中，还需要在机器人行走机构的各主动轮中进行压紧轮安装应用，在促进机器人行走机构的主动轮滚动摩擦增加同时，有效降低和避免滚动轮行走打滑情况发生，同时能够使机器人在巡检作业中的动作开展能够以主动轮作为参考，满足其升降运动需求，对机器人巡检运行进行支持。
另一方面，由于巡检机器人巡检运行中机器人双臂需要具备蠕动爬行与单臂加持和跨越障碍等能力，也需要在机器人的双臂行走机构设计中，对其两臂进行夹爪安装和设置应用，并结合机器人巡检跨越障碍时可能出现的左右摇动问题，对机器人巡检运行中的自我调节重力功能进行设计，即在机器人的机构设计中进行相应的重力调节机构安装设置，以结合机器人巡检运行中的受重情况变化进行合理调整，从而确保机器人正常巡检作业开展。
总之，根据巡检机器人的总体系统与机构设计要求，进行各机构与系统设计后，能够使机器人在巡检作业开展中结合巡检要求进行不同运动完成，以满足巡检机器人的自动巡检与控制需求。比如，对巡检机器人双臂悬挂状态下的机器人行走，是通过行走轮的滚动实现动力支持提供，并且为满足巡检机器人的巡检工作需求，还要求巡检机器人在作业状态下的两个机械臂不同时进行作业开展，而是呈现一个机械臂固定在线路上/另一机械臂脱离地线进行障碍跨越的状态，同时通过行走机构中的压紧与伸缩关节对跨越障机械臂的空间运动提供动力支持，以满足巡检机器人的巡检运行需求。
2巡检机器人的机械结构设计及要点
结合上述对巡检机器人总体系统与结构设计的分析，在进行巡检机器人机械结构设计中，需要从巡检机器人的总体结构设计与机械结构设计/机械臂设计/机器人总体模型设计等方面进行分析。
在进行巡检机器人的总体结构设计中，根据巡检机器人在巡检作业中的主要功能和作用，是以替代人工作业完成相应的巡检任务为主，并且巡检机器人在开展巡检作业中，不仅需要根据其系统的动作控制设定进行有关动作完成，而且需要对一些突发事件进行及时处理，以确保其巡检作业正常开展。因此，在进行巡检机器人的总体系统与结构设计中具有一定的复杂性。一般情况下，对巡检机器人的总体结构设计，结合巡检机器人巡检作业中巡检开展与跨越动作特点，需要巡检机器人在运行轨道中高速行驶同时，能够对轨道周围的所有障碍物进行有效躲避；其次，对巡检机器人总体结构的设计，还需要通过将其有效分隔，从机械结构与机械臂设计等不同设计内容和结构部分入手，确保机械臂作业过程中，一个机械臂能够跨越障碍并实现位姿固定与调整，而另一机械臂则能够实现以机体作为调整平台下的夹持目标路线合理调整，同时，在机械臂动作过程中，机体能够对链机械臂的交错运动需求进行满足；最后，巡检机器人总体结构设计，还需要对机器人的各机构功能进行更加细致的划分和设计，从而确保巡检机器人总体结构设计的合理和完善。
根据上述巡检机器人总体结构设计要点，从关节机构设计上对巡检机器人的总体构成进行划分和设置中，主要进行运动关节移动机构与辅助机构重心调节机构两个部分划分和设置；而巡检机器人的机械臂设计中，则主要由回转机构/摆动机构以及运动关节/伸缩机构等组成。在完成巡检机器人的上述机构设计外，还需要进行机器人控制箱设置，以满足其在机器人系统运行中的储存电源以及控制系统等功能作用，对机器人控制箱设计一般是将其连接在机器人的重心调节机构上进行应用。
3结束语
总之，对巡检机器人的机械结构设计研究，有利于促进巡检机器人机械结构设计水平不断提升，从而促进巡检机器人在工业生产实践中的有效应用，提高工业生产效率，并降低工业生产中的大量劳动力需求，推动工业生产与我国社会经济的综合发展，具有十分积极的作用和意义。
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