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摘要：在大数据时代，现代化技术高速发展，机器人的应用程度也越来越广，并进一步推动了人类发展。在此背景下，轻型机械臂高速发展。与传统的电子机器人有所区别，轻型机器人的质量更轻，占地面积更小、精确程度更高、负载量也比起其他机器人来讲更大，具有较多的优势。对此，本文重点研究轻型机械臂的结构，对机械臂整体进行分析，并进一步分析机械臂的优化措施，以供参考。
关键词：轻型机械臂结构；分析；优化设计
前言
在社会发展的背景下，机器人技术不断迅猛发展。在此背景下，能与人类安全协作的灵活、低成本轻型机器人，能够策划现阶段最为热门的话题内容。与传统体积庞大的机器人相比，轻型机器人更加高效、低价、轻便灵活、安全系数更高。从机器人的工程应用来看，传统工业机器人在应用的过程中出现了一系列的困难，因此需要利用轻型机械臂，进一步解决现阶段出现的问题。
一、机械臂模块化结构分析
轻型机械臂是一个比较常见、典型的机电一体化的装置，它主要是由机械臂的本体结构以及驱动系统等模块组成。在进行工业现场生产时，机械臂具有六个自由度高的安装手抓，能够对摄影机等组件以及周围的环境进行观察和操作。机械臂的总质量不应该超过23.5kg。在现阶段，机械臂正朝着多品种、多规格、小批量、复杂化的程度发展。模块化设计虽然存在损耗较大的情况，但是通过实施具体的策略解决以上缺点，就能够最终将模块关键的设计方案进行最终实施。
因此根据各个关节，可以进行设计。首先采取中心布线的方法，将电机轴通过电机转动的形式进行，确保中心孔的设计尽量大，进一步保障机械臂能够从中心通过，避免出现更多线路缠绕的问题。为了防止暴露在工作环境中的机械臂产生更加不良的影响。另外，可以采取标准的方式，利用螺栓将传递力的关节进行连接，并根据机械臂的工作空间进行规范，利用连杆将两个关节进行连接【1】。
二、轻型机械臂运动学分析
机械臂的运动学主要是通过末端执行器的位置以及姿态之间的关系进行调整的。对于正常运动学来讲，就是通过改变各个关节的角度，计算出末端执行器之间的位置与变化，进而将各个关节之间的参数进行运算推得。逆运动学指的是，将一致的末端执行器的位置和姿态进行调整，进而将各个关节的角度进行推导出的。机械臂的动力学分析主要包括机械臂坐标系之间的运动关系，这是相对于运动控制基础而言的。
根据机械臂运动学来讲，正运动学比较简单，机械臂的工作空间的求解方法主要由几何法、解析法等方法进行，进而将机械臂的应用程度进行提升。机械臂的工作空间指的是机械臂在末端所能接触到的范围，进而将机械臂灵活性作为重要的指标。机械臂的工作空间巩固覆盖机械臂所在位置的球形区域，可以使机械臂的灵活性以及工作空间范围进一步受到限制。扩大机械臂的工作空间，就需要增强它的灵活性。机械臂的运动学需要调整末端位姿和关节变量，推动是空间分析的数据模型发展。轻型机械臂几乎占据了最大的空间区域，与真实的工作区域还是有一定的差距的。
三、轻型机械臂动力学分析
动力学是研究物体运动和力之间关系，机器人动力学方程是描述机器人机械系统的方程，它一般表示了机器人各环节的位置、速度、加速度等方面之间的关系。一般情况下，把机器人驱动力和机器人运动之间的动态关系进行分析，整体被称之为机器人动力学模型。机器人的动力学问题与机器人运动学一样，动力学的问题指的是机器人各个关节的力和力矩，进而求解机器人的速度、加速度以及位移【2】。
机械臂在实际的运动过程中，可能会出现摩擦的情况。为了更加接近实际的情况，可以在六个关节上添加摩擦系数，促使六个旋转关节进行调整。对于动力学来讲，关节的角速度比较重要，因此可以通过方针测量将各个关节角速度的变化进行分析。在研究的过程中，发现机械臂在运动的过程中的惯性比较大，所以为了保障机械臂的正常运行，就需要研究机械臂在运动过程中，将各个关节动能的变化情况进行分析。
四、机械臂散热系统设计分析
机械臂的散热会很大程度地影响着整个机械臂的性能。在机械臂进行工作时，电机快速运转，促使轻型机械臂的电机达到3000转每分钟，在此期间会产生大量的热量。所以机械臂的零部件温度也会进一步提升，可能会出现影响机械臂性能的情况。对于这些情况，需要进一步设计一套散热系统相对正常的机械臂。传热结构式会影响零部件散热和冷却的效率，它具有复杂的结构，能够对部分零部件进行冷却。
结语
综上所述，在当前阶段，工业机器人的应用范围较广，对于全世界来讲，机器人存在具有较大的市场潜力。对于轻型机械臂的研究是近几年所兴起的，它也是一个新型的产业，发达国家纷纷投入巨资进行研制，目前已经取得了一定的成果。然而现阶段我国还处于起步阶段，为此轻型机械臂的研究也是十分重要的。
参考文献：
[1]柴迪，郁雯霞.轻型机械臂的结构优化设计[J].科技创新与应用，2018（31）：43-44.
[2]王祺，王堃，张璇琛.一种新型轻型机械臂示教软件架构设计[J].软件导刊，2018，17（02）：124-127.