很多人很多单位都在玩机器人---但机器人到底怎样设计？不见得人人都知道，知道的人一般不告诉我们----我也就有了在此贴大字报的机会。虽然自己的技术工作一直都是不变的电及控制，但好在自己原本在学校所学的就是机械工程，好多机械方面的知识还没有完全忘光，那么在此就与诸位交流一番。

不当之处，请谅解！

        机器人----机器奴仆----当然是机器设备的一种，只是这种“奴仆”比一般的机器要灵活的多，工作能力也比较强，而且随着技术的发展，这种机器设备带有智能的本事，当然，这种动物和人才有的特性还在于“上帝”之手，这里的上帝自然是人。基督教《圣经》云，上帝创造了世界，人就是由上帝造出来的----上帝造了人，人却背离的上帝，这是宗教理论发展的基石，这里涉及到原罪，魔鬼之类的---那么，未来创造出机器人的人是否会面临这些问题呢？个人认为是可能的，但不是今天所讨论的问题。

        那么，我们就从没有智能化的机器人说起。机器人，工业级，这种机器设备完全是未来生产的需要一种创新实现。在我们中国，很多人都知道，我们能否制造和设计很多机器设备，但源头没有----因为我们几乎都在玩拿来主义；如果不采用拿来主义，也就是说从零开始怎么设计机器人？

        机器人的产生是为了生产上的需要，工艺工装之类的一般来说比较杂，有简单有复杂的，而且这些还直接影响劳动生产率。好，我们搞机器人就是为了满足生产的工艺工装方面的工作和提高劳动生产率！比如说焊接一个金属壳体设备，组装一个多面设备，什么夹紧啊，什么定位啊，什么反身啊，等等，即使你有强大的传统的数控机床，对不起，还是很麻烦，而且不够灵活性。当然在需要加工的设备零部件面前，一下子想面面俱到玩出新的功能非常强的加工生产设备或机器人很难，但我们可以从那些人或机床直接入手工作较为困难但重复性又很强的环节入手；这些环节当然也是最影响生产率的环节。经过这样的初步考虑，我们就可以得到一个初步的结论，当然是工艺环节的一个，是“提”“抓”“夹”“定位”“焊接”“打磨”等等这样的主题；很好，我们有了设计机器人的出发点了。这些关键词或者说主题字的实现需要设备的终端某一部分去完成，比如说“抓”动作，很容易的我们需要“手”一样的终端部件---机器人行业有专门的术语，你懂得，很好！

        就像人一样，只有一只手，没有胳膊，没有其它，那这只手是废物一个。这样，问题回到了起点----根据我们的习惯，任何机械设备都有本体和工作部分之类的，那么，我们所设想的机器人也是必须类似的---这说明我们的思维现在是正确的，没有空想。这样下来，机器人的设计工作一般性规律是遵循一般机械设备的设计路子去走的。

        机械设备的0开始设计其实跟电气设备甚至控制系统的路子差不多，因为从0开始，则首要工作就是从原理开始设计---电机有《电机原理》，自动控制系统有《自动控制原理》，机械类专业非常重要的课程则是《机械原理》，呵呵，多说一句，当年阿拉还是这门课程的课代表。这门技术基础课在机械工程类的重要性可以与控制工程类专业的《自动控制原理》等同重要。而这门里面所涉及内容最重要的则是机构理论和传动。而机器人系统的设计，尤其是咱们现在所谈的是从0开始设计，那么，运用机构理论进行概念设计和思考是不可逃避的选择！

        说到这里广告一下，《机械原理》教程国内编著比较不错权威性高的，经典著作我个人认为有两部，一部是西北工业大学孙恒教授，一本是东南大学黄锡恺，书的名完全一样，都叫《机械原理》---这与国内很多教授编著的关于控制工程原理的教程类似，都叫《自动控制原理》，O(∩_∩)O哈哈~

        当然因为《机械原理》涉及内容是通用性的，也比较多，但机械人设计怎么参考？搞机器人系统设计，机构学方面的资料，就目前国内来说就那么三四本，似乎5本都找不出来----有限的几本既是权威名著也是经典，一本是北航张启先教授编著的《空间机构的分析与综合》，一本是黄真教授编著的《高等空间机构学》，一本是杨廷力教授编著的《机器人机构拓扑结构学》---这三本绝对是搞机器人设计研究的必读之书；当然除了这三位编著的三本以外，还有这三位的高徒们编著的各种著作，哈哈！

         好，现在接着说机器人概念设计为什么需要机构学理论，是的，因为你是从0开始，不是仿制；而机构学的理论好处在于为你提供大量的构型，自然这些机械构型不是凭空产生的，而是机械基础理论发展的结果。机械构型的重要性在于提供了你未来设计实现的机器人的重要功能要求所涉及的重要概念----自由度，约束。如果不考虑概念严格意义上的说法，我们可以笼统的将自由度理解成设备的运动情况，例如移动，旋转等可能情况；所谓约束，就笼统的理解为限制，对自由的限制；限制，当然有利有弊，你懂得，哈哈！

        而机构学，这里当然主要指空间机构学，所涉及的机器人构型，那是相当丰富多彩的，要远远超过各位朋友在企业，在工厂，在技术博览会所能见到的机器人形式---换言之，从机器人机构学的内容来看，目前机器人存在的构型形式是极其有限的几种，未来发展的内容多着去了。通过各种公开的技术交流或展览，我们大家都知道和能够说出工业机器人的基本类型情况，比如说ABB公司，KUKA公司，安川公司，三菱公司等，表面看起来好多都差不多一样啊，有点像汽车界的情况，甚至还不如汽车的类型情况漂亮----是的，你发这样的感慨没错，事实也是如此。结合机构学理论，我们能够找到什么CARTESIAN 机器人（没错，直角坐标机器人），GANTRY机器人（门式机器人），VERSATRAN机器人（圆柱坐标机器人），极坐标机器人，DELTA机器人，以及经常听到的PUMA机器人，STANFORD机器人，MOTOMAN机器人等等，他们这些人相互之间是存在一些理论差异。好在原理性的东西共性的东西其实也不少。

        是啊，从机器人机构学理论来看，内容丰富多彩，但怎样结合实际需要作为自己要设计的机器人的选择呢？打字挺累的------有朋友如果能耐心看到这里的话，大概会问这个问题，好，这个问题后面有时间时继续回答！我先歇歇手。问题先留给有兴趣的朋友自己思考，O(∩_∩)O哈哈~，阿拉不在的时候大家如果对机器人设计问题有兴趣，可以随便跟帖议论纷纷。