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1、試驗設計及優(yōu)化分析

根據(jù)設計階段的設計記分卡，對于工業(yè)機器人演示系統(tǒng)來說，抓取精度并不理想，需要進行優(yōu)化設計。機械手的抓取精度與機械手各關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角速度有關。機械手不同關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角速度組合對結(jié)果有很大影響。因此，需要對機械手各關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角速度進行優(yōu)化，以滿足機械手的抓取精度要求。選取工業(yè)機器人演示系統(tǒng)中機械手關節(jié)的角速度作為設計變量，機械手的抓取精度作為響應變量。采用田口試驗設計法，每個因素選取三個水平，需要九次分析。通過分析，機械臂的抓取精度主要由關節(jié)1、關節(jié)2和關節(jié)5的旋轉(zhuǎn)角速度決定。根據(jù)測試結(jié)果，擬合轉(zhuǎn)換函數(shù):

六西格瑪管理在工業(yè)機器人領域的應用（下）

2、蒙特卡羅模擬

優(yōu)化后的三個因子在取值范圍內(nèi)滿足正態(tài)分布，因子1的標準差為0.9，因子2和因子3的標準差為0.5。據(jù)統(tǒng)計分析，抓取精度的C pk為1.54，沒有達到六西格瑪?shù)囊蟆Ｒ虼耍诂F(xiàn)有參數(shù)的基礎上，根據(jù)數(shù)值擬合表達式進行參數(shù)敏感性分析(計算偏導數(shù))，進而修正設計參數(shù)。從偏導數(shù)可以看出，關節(jié)2和關節(jié)5的角速度對抓取精度的影響小于關節(jié)1的角速度。因此，有必要重點改進接頭1的公差設計。通過將因子1的標準差提高到0.5，因子2和3的標準差仍然是0.5，抓取精度的響應，如圖3所示，抓取精度的C pk為2.59，達到了六西格瑪?shù)乃健嶒灲Y(jié)果令人滿意，同時也驗證了關節(jié)1的轉(zhuǎn)動角速度對抓取精度的影響很大。

六西格瑪管理在工業(yè)機器人領域的應用（下）

二、驗證階段的應用研究

驗證階段工作包括制定原型計劃、驗證計劃、標準操作程序、質(zhì)量控制計劃、項目移交計劃和下一個項目計劃。重點驗證試驗包括機械臂抓取精度試驗、雙目跟蹤驗證試驗和目標抓取驗證試驗，并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析，均滿足過程控制性能要求(見圖4)。通過六西格瑪 design實現(xiàn)了創(chuàng)新產(chǎn)品的低成本設計和可靠的設計質(zhì)量，性能滿足了客戶的需求，直接效益約600萬元。同時，未來經(jīng)濟效益有望超過1000萬元。