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1、毕业设计（论文）课 题 名 称 ： 工业机器人防护服 数字化设计原理研究 学 院 ： 服装艺术设计学院 专 业 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 1工业机器人防护服数字化设计研究摘要 工业机器人是自动化生产控制领域的最主要工具之一，在替代人工的同时实现高效、稳定的生产。为了延长机器人的使用寿命，减少因机器人损毁而耽搁的生产节拍，提高机器人工作效率和质量。因此机器人防护服逐渐被众多企业所接受与采用。本文首先介绍机器人防护服设计基础原理，根据工业机器人不同种类与不同工作环境，介绍不同工业机器人防护服的面料选择与结构设计特点，以焊枪机器人与喷涂机器人防护服为例，通过图文并茂的形式详细介
2、绍利用计算机技术数字化设计的流程与注意点。随后针对工业机器人防护服设计过程中对于机器人关节松量的经验化处理进行估算松量计算公式的猜想，并通过相对应的关节处旋转与弯曲实验进行验证。研究过程中到焊枪机器人、喷涂机器人等真实工作环境下进行考察，并实际参与到了数字化设计机器人防护服之中，从而深刻理解了工业机器人防护服数字化设计的实际流程与技术难点。关键字：工业机器人，防护服，数字化样板设计，松量计算，喷涂机器人，功能DIGITAL DESIGN OF PROTECTIVE CLOTHING FOR INDUSTRIAL ROBOTSABSTRACTIndustrial robot is one of
3、the most important field of automated production control tools for efficient and stable producing progress.In order to extend the life of the robot,reduce delays of Takt Time and improve working efficiency and quality.At the same time,many enterprises have been gradually accepted and adopted the rob
4、ot protective clothing.This paper describes several design principles of robot protective clothing,according to the different types of industrial robots in different working environment,you need to make the selection of protective fabric and know the design features of different industrial robots.Us
5、ing the examples of protective clothings for the spray gun robot and the painting robot,you will learn about the forms and attentions of designing protective clothings.Subsequently you will notice a newly conjecture of a form to calculate the value of loose .And verify the formula with a rotating ex
6、periment.The work places of welding robot, painting robot and cleaning robot are visited.The progress of designing protective clothing is participated.Keywords: industrial robots, protective clothing, digital pattern design, loose calculation, spraying robot, functional目录1 绪论11.1 工业机器人基本定义11.2 工业机器人
7、防护服的基本定义11.3 工业机器人防护服的发展21.4 研究内容和目的32 工业机器人防护服设计基础42.1 工业机器人防护服种类与形式42.1.1螺柱焊枪防护罩42.1.2喷涂机器人防护服42.1.3清洗机器人防护服52.1.4搬运机器人防护服62.2 工业机器人防护服的功能性面料62.2.1阻燃防护服面料62.2.2防水服面料73 工业机器人防护服数字化设计93.1 焊枪防护服数字化设计93.1.1焊枪二维图纸、三维数模及运动轨迹分析113.1.2焊枪防护服廓形设计123.1.3焊枪防护服设计完成143.2 喷涂机器人防护服数字化设计193.2.1喷涂机器人二维、三维数模及运动轨迹分析2
8、03.2.2喷涂机器人防护服廓形设计223.2.3喷涂机器人防护服旋转结构设计233.2.4喷涂机器人防护服设计完成254 工业机器人防护服单元结构设计数学化修正294.1 关节型机器人基本结构294.2 关节型机器人单元结构模型设计制作314.3 关节型机器人防护服筒状结构旋转松量修正344.3.1关节型机器人防护服旋转松量计算公式猜想344.3.2关节型机器人防护服旋转实验364.3.3关节型机器人筒状结构旋转实验数据分析394.4 关节型机器人防护服弯曲松量修正404.4.1关节型机器人防护服弯曲松量计算公式猜想404.4.2关节型机器人防护服弯曲实验414.4.3关节型机器人弯曲实验数
9、据分析434.5 关节型机器人防护服综合松量修正454.5.1关节型机器人防护服综合松量计算公式猜想454.5.2关节型机器人防护服综合松量实验464.5.3关节型机器人防护服综合松量实验数据分析474.6 人体服装衣袖设计与关节型机器人防护服设计对比495 结论与展望515.1 结论515.2 不足与展望51参考论文53致谢54 工业机器人防护服数字化设计研究1 绪论1.1 工业机器人基本定义工业机器人按照国际标准化组织（ISO）定义，它是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可
10、以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人是一种面向现代工业领域的自动化设备，根据其工作对象的不同而具有多种多样的表现形式。工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置（例如包装、码垛和 SMT）、产品检测和测试等，可以帮助企业获得高效、便捷、稳定的工业生产过程 Tadeusz Mikolajczyk. Robot Application to Surface Finish Machining. Journal of POLISH CIMAC。在工业生产中能代替人做某些单调和重复的工作，或是在危险、恶劣环境下作业，例如在冲压、压力铸造
11、、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、重物搬运和电子元器件精密装配等工序上，以及在原子能工业等特殊环境中完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。1.2 工业机器人防护服的基本定义防护服最初应用于当人体在工作生活中面临物理、化学和生物等因素的威胁时，能够使人体免遭或减轻恶劣环境的危害。通过基于人体的功能性防护服的概述，可以总结归纳出功能性服装是针对功能要求而设计的特殊服装，通常的分类有防火服、防弹服、宇航服、户外服、防辐射服、多功能结合在一起的防电服、防尘服、潜水服等。工业机器人为了代替人体在更加恶劣的工作环境中加工生产，其使用寿命、工作效率等都受到了恶劣环境的威胁，以在汽车生产线上大量使用的喷涂机器
12、人为例：涂装机器人主要在密闭空间内作业，因此在使用时要注意防爆要求，避免造成损失；涂装机器人具有较多的管线，在机器人在高速运动时具有较大的惯性力，影响涂装机器人的轨迹精度；涂装机器人由于密闭空间内涂料、灰尘落入重要旋转关节缝隙处会导致磨损或产生化学侵蚀老化等。因此为了避免发生影响工厂工作节拍、生产安全的事故，机器人同样需要定制专属的防护服来提供针对性的防护，其防护性分别有：耐高温性、耐磨性、耐碱性、耐酸性、防水性和防尘性等。相对于人体防护服设计，机器人防护服需要根据机器人所处的不同生产环境、使用相对应防护性的特种面料进行搭配，并在结构设计时考虑到不同机器人的结构特点与运动方式，最后所设计制作的
13、防护服将机器人需要保护的部分或大部（仅留工作头）使用柔性的特种纺织面料制作的包覆装束，同人体服装相似，它具有一定的柔韧性，同时具有服装内外空间隔离的作用，防止环境中的杂物侵入到机器人内环境中，保证机器人运行的微环境相对纯净而安全。因此在服装与工业的学术交叉中可以积极推进工业机器人防护服的发展。1.3 工业机器人防护服的发展 随着中国工业化进程的飞速发展，国内工业机器人需求量逐年迅速增长。同时也带动了工业机器人相关产业的迅速崛起，其中工业机器人防护服的快速推广，使众多机器人生产厂家、机器人使用单位逐步意识到了机器人防护服对企业利益的保障作用，与工业机器人防护服生产企业建立了专属定制的合作关系。在
14、国外已有多家如ASP，RPS，TDIC，Altra-Tech，Hermamn Boese，R.J. Hanlon，ROBOWORLD等公司专门生产机器人配套服装。他们与机器人生产企业配合生产的历史悠久，通过获得机器人功能、尺寸、所需防护性能的第一手材料，结合具有专利保护的特种功能性面料、精准的结构设计和特殊的制作方法，使其在国内拥有很高的市场占有率。但是由于上述公司身处国外，导致其无法准确的判断国内生产环境所需的额外细节和较长的设计、制作、运输到货的周期时间等因素，促使国内机器人防护服制造企业利用其地理位置方便的进行实地考察机器人工作环境、运用国内最新纺织科研产品、结合相对应的机器人数字化资料
15、设计生产价格更加实惠的同功效机器人防护服。国内相关行业起步较晚，专门设计制造工业机器人防护服的厂家更少，目前业内知名的生产商有：上海春雨自动化防护技术有限公司、上海福旌工贸有限公司等。国内生产厂商结合我国纺织服装大国的传统优势与纺织学科科研力量，运用新兴的数字化设计理念，将所获得的与机器人一一对应的数字化模型结合实地考察的形式，为机器人企业提供准确性高、符合现场所需防护性的防护服，一改初始产品质量和技术规格无法与国外先行企业相比的情况。1.4 研究内容和目的通过本次研究，通晓了机器人防护服设计、裁剪、制作的全部过程，借助相关工业机器人防护服制造企业的帮助，积极走访了上海大众、上海通用等防护服采购企业，进行实地车间生产
