2.1.2基于工学设计准则 8

2.1.3遵循情感化设计和审美规律原则 8

2.2焊接机器人造型设计方法 9

2.2.1仿生设计方法 9

2.2.2人性化设计方法 11

2.3国内外焊接机器人造型设计调研分析 12

第三章新型焊接机器人造型设计的约束分析 21

3.1技术概述 21

3.1.1运动机构 21

3.1.2驱动方式 22

3.1.3控制系统 22

3.2作业环境 23

3.3安全性 23

3.3.1危险要素 24

3.3.2提高安全的措施 24

第四章新型焊接机器人造型设计实例 25

4.1造型设计方案规划 25

4.1.1整体造型方案规划 25

4.1.2组成部分造型方案规划 26

4.2基于三维软件的三维造型建模 27

4.3基于渲染软件的模型渲染 28

4.4实物模型制作 28

结 语 31

致 谢 33

参考文献 35

第一章绪论

1.1研究背景

（1）焊接机器人的研究背景随着世界工业向着智能制造的方向的发展，不同类别的工业企业也面临着从普通的自动化和普通的信息化生产到完全的自动化和完全的信息化生产乃至到两化融合的生产的转型的挑战，而战胜这种挑战的最根本、最便捷的方法是应用各种各样的工业机器人实现产品的全生命周期生产和管理，涵盖了产品的概念设计、总体方案设计、零部件加工制造、总体装配、喷漆、包装和运输的全过程[1]。工业机器人遍及多个具有高、精、尖技术的领域，也是许多智能制造仿真系统中最重要的环节。在许多数字化制造工厂，工业机器人已经完全代替了工作人员，不但可以提高产品的产量和质量、节约原材料和降低成本，而且可以避免工作人员在高危作业时造成的事故，减轻劳动强度，提高生产效率，对于劳动密集型产业的转型升级具有不可替代的作用。

焊接机器人是工业机器人中应用最广泛、前景最好的一种机器人，在实际生产中的影响很大[2]。焊接机器人主要应用于箱、笼、管材、板材以及复杂曲面的焊接，大部分需要激光焊接，普通工人难以胜任这种工作，同时焊接过程中的产生火花烟雾和高分贝噪音会对人体造成极大的危害，因此该机器人的应用必不可少。焊接机器人还具有可控性强，可操作空间大，焊接稳定性高、焊缝跟踪性准确等特点，其主要由多自由度主体结构、驱动系统和控制系统等三个部分组成，所有组成部分基本由铸造铝合金外壳包裹，防止机器人主体结构破损和系统线路暴露导致的意外状况，外壳造型优美，良好的曲面造型并结合情感化设计理念，视觉效果达到极致，如图1.1所示。

（2）造型设计的研究背景我国焊接机器人技术水平的提高，不仅对主体结构的多自由度、驱动系统的高灵敏性以及控系统的智能化提出了更高的要求，还对其造型设计[3,4]提出了更严苛的要求，其中包括：第一，根据用户的主观偏好（生理和心理特征）、审美特点、情感需求，运用感性工学理论和情感化设计理论对机器人外壳进行优化设计；第二，根据已有的焊接机器人的外观，分析其外观特点，运用造型设计规律（主要有形态仿生曲线运用、色彩运用、材料与质感运用等）进行重新设计。全新的造型设计可以使机械手臂线条更加柔美简约、曲面更加美观饱满、形态更加协调柔和、底座和关节连接部位更加圆润粗壮以及整体色彩与外部环境色彩搭配更加合理，有利于增强企业竞争力和提升企业品牌形象的作用。