当前，国内外在对机器人模块化进行设计时其设计方向都更偏向与任务模块设计、构形设计、运动学分析等方面。为了对机器人模块化设计进行更为具体的阐述，文章就机器人功能分解原理和模块化思想，对机器人设计中涉及到的机械结构设计、尺寸综合、运动学求解等环节都进行了求解模块化研究。将边界曲线的结合特征作为研究依据对工作空间的类型进行了分类，而在对工作空间进行求解时所采用的方法有二分别是关键点位置分析法和CAD变量几何法，而在对各模块封装到机器人机械本体设计软件中时采用的平台是VB，同时将库卡机器人KR6-2作为本次研究的案例。
１模块的划分
按照产品总功能为参照对工业机器人进行多个分块，使用最少的模块尽量组合成最多的产品，在对工业机器人模块化进行设计时，需要以以下模块划分原则为主展开分解：
（１）不同的分块其功能各不相同且具有相对独立性，也就是每一个模块的功能都应当是明确且独立的。
（２）每一个模块的粒度都应当适度，具体来讲就是所划分的粒度要使得所构建的机器人有更多的构型，不过虽然模块种类较多但是其系统又不过于繁杂。
（３）确保所输出数据具有传递性，也就是被分化的模块要可以在最快的速度中配到性能良好的输入和输出数据接口，只有这样才能高效的对数据进行接受和处理。
（４）被分化的系统需要具有一定的开放性，具体来说其开放性不仅仅指其中一个方面而是软件和硬件同时具有较好的开放性，这种开放性具体指的是能够对标准接口的外部模块组件具有兼容性，综合以上所述的原则，工业机器人设计过程如图1所示：
２模块库的建立
考虑到客户需求、机器人工作空间和构件等因素之间具有紧密的联系，而且力学和标定等因素并不会对工业机器人造成较大的影响，因此在对工业机器人机本体进行设计时其主要需要解决的问题就是如何将搭建可以满足工作空间需求的机器人模型。如图1所示，在设计过程中主要针对标准结构模块库、扩展结构模块库、自动装配模块坐标系模块库等进行了深入的设计。
２．１标准结构模块库的设计
结合图2内容可以了解到利用较为频繁的机器人按照坐标特点进行划分一共可以被分为五种，各部分所提供的功能具体如下：基座对工业机器人起到了支撑的作用，通过关节的动作开待定机器人的运动，而末端执行器则是实现了抓取工作，各部分功能单元会通过连杆进行连接，从大体的结构上来看，各关节轴线之间的位置关系分为了四种情况分别是平行共线、平行不共线、共面垂直和异面垂直。
遵循上述功能结构分析及模块划分原则，将工业机器人的机械结构分为基座、关节、连杆、手腕、末端执行器、连接杆六大类模块，如图３所示。
（1）关节模式
该模块当中有且只有一个自由度，该自由度中包含了五个模块分别是旋转关节、回转关节和移动关节，旋转关节1和连接的模块轴线之间是共面垂直的位置关系；旋转关节2和连接模块轴线之间的关系为异面垂直，该旋转关节更适合使用在较小偏置并且使用连杆模块表达较为困难的旋转运动当中，想要实现机器人腰部回转动作时会对回转关节进行使用，而机器人的其他回转动作则是通过回旋环节2来达成的。
（２）连杆模块、基座模块、末端模块
在这三个模块当中是没有自由度的，三大模块想要进行运动则需要对关节模块和手腕模块的运作加以实现，三种模块当中其连杆模块含有三个连杆分别是连杆1、2、3，其中连杆1连接的模块轴线是垂直的，和连杆2 所连接的模块轴线属于平行关系，而和两岸3所连接的模块轴线则是共线关系；末端模块一共分为了末端1吸附式结构和末端2夹持式结构两种，而基座模块的种类只有一种。
（３）手腕模块
对自由度进行分类可以具体分为单自由度、二自由度以及三自由度三种，手腕模块共被分成了六种。
２．２扩展结构模块库的设计
具体来讲扩展结构模块库就是对标准结构模块约束信息进行实现变量化，其变量化参数所针对的数值会随着工艺条件的变化而变化，结合不同的数值得到不同的尺寸、形状的结构模块。扩展结构模块库能够以工作空间作为依据来对连杆尺寸做出具体的改变，而且这种改变具有实时性，由此一来所搭建的机器人模型比例会更加协调，设计人员无需对其进行反复计算。
3结论
综上，本文以库卡机器人KR6-2作为研究对象对正运动学和工作空间进行了求解和验证。通过对该机器人的研究可以发现，利用模块化思想对工业机器人机械本体进行设计具有着计算速度快、较强的通用性等优点，本次研究对工业机器人柔性化自主设计具有一定的指导意义。
参考文献
[1]董泽锋.工业机器人机械结构模块化设计[J].科学与信息化,2021(10):1.
[2]胡伟伟,李奇奇,余春.工业机器人模块化实训平台的设计与实现[J].内燃机与配件,2021(14):2.
[3]徐会正.喷涂工业机器人的机械结构设计[J].机器人技术与应用,2020(1):3.
