機器人需要在不同的環(huán)境中工作,因此其外觀設(shè)計必須考慮到環(huán)境適應(yīng)性。例如,在水下環(huán)境工作的機器人,其外觀要具備良好的防水性能,采用密封的結(jié)構(gòu)和防水材質(zhì),防止水進入機器人內(nèi)部損壞電子元件。在高溫環(huán)境下工作的機器人,要考慮散熱問題,通過設(shè)計合理的散熱結(jié)構(gòu)和選用耐高溫的材料,確保機器人能夠正常運行。在野外環(huán)境中,機器人的外觀要具備防沙塵、防碰撞等功能,采用堅固的外殼和防護裝置。此外,機器人的外觀顏色也可以根據(jù)環(huán)境進行選擇,例如在雪地環(huán)境中,白色的外觀可以使機器人更好地融入環(huán)境,避免被發(fā)現(xiàn)。
醫(yī)療機器人的外觀設(shè)計要注重營造出專業(yè)、、舒適的感覺。在顏色選擇上,通常以白色、淺藍色等冷色調(diào)為主,這些顏色給人一種干凈、衛(wèi)生的印象。醫(yī)療機器人的外觀造型要簡潔流暢,避免過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu),便于清潔和,防止滋生。同時,機器人的操作界面要設(shè)計得簡潔易懂,方便醫(yī)護人員快速操作。在一些與患者直接接觸的醫(yī)療機器人設(shè)計中,還要考慮患者的心理感受,采用柔軟的材質(zhì)和溫和的造型,減少患者的恐懼和緊張情緒。例如,一些康復(fù)機器人的手臂部分會采用柔軟的硅膠材料,與患者皮膚接觸時更加舒適。
在機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,需要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,以提高機器人的性能和降低成本。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要包括拓撲優(yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化等。拓撲優(yōu)化是在給定的設(shè)計空間、載荷工況和約束條件下,尋求材料在結(jié)構(gòu)中的分布形式,以達到提高結(jié)構(gòu)性能、減輕重量的目的。例如,通過拓撲優(yōu)化可以設(shè)計出更加合理的機器人機身結(jié)構(gòu),在保證強度和剛度的前提下,減輕機身重量,降低能耗。形狀優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)的外形進行優(yōu)化,以改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和外觀。尺寸優(yōu)化則是對結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)進行優(yōu)化,如桿件的長度、截面尺寸等,以滿足強度、剛度和穩(wěn)定性等要求,同時降低成本。在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時,通常需要借助計算機輔助工程(CAE)軟件,如有限元分析軟件,對結(jié)構(gòu)進行模擬分析和優(yōu)化計算。
移動機器人需要具備在不同環(huán)境中移動的能力,其結(jié)構(gòu)設(shè)計與固定機器人有很大的區(qū)別。移動機器人的底盤結(jié)構(gòu)是設(shè)計的關(guān)鍵,常見的底盤結(jié)構(gòu)有輪式、履帶式和足式等。輪式底盤具有運動速度快、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,適用于平坦路面的移動,如室內(nèi)服務(wù)機器人和物流搬運機器人。履帶式底盤則具有良好的通過性和穩(wěn)定性,能適應(yīng)復(fù)雜地形,如野外探險機器人和工程搶險機器人。足式底盤模仿動物的行走方式,具有更好的靈活性和適應(yīng)性,可在崎嶇不平的地面行走,但控制難度較大,目前主要應(yīng)用于科研和特種領(lǐng)域。此外,移動機器人還需要配備合適的驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng),以確保其在移動過程中的穩(wěn)定性和可靠性。