崗位職責(zé)
一、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案開發(fā)(40%)
1. 總體方案設(shè)計
· 產(chǎn)品概念設(shè)計:根據(jù)產(chǎn)品需求和技術(shù)指標(biāo),提出靈巧手和機(jī)器人模組的機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案
· 技術(shù)路線選擇:評估不同技術(shù)方案的可行性、成本和性能,選擇最優(yōu)技術(shù)路線
· 多學(xué)科協(xié)同:與電氣、軟件、工藝團(tuán)隊協(xié)作,進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的總體設(shè)計
· 創(chuàng)新設(shè)計:跟蹤行業(yè)前沿技術(shù),提出創(chuàng)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
2. 詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計
· 三維建模:使用SolidWorks、CATIA或UG等三維軟件,完成零部件的詳細(xì)設(shè)計和裝配建模
· 零部件設(shè)計:設(shè)計關(guān)節(jié)殼體、手指骨架、傳動系統(tǒng)、連接件等機(jī)械零部件
· 模塊化設(shè)計:遵循模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計原則,提升產(chǎn)品通用性和可維護(hù)性
· 裝配關(guān)系設(shè)計:合理規(guī)劃零部件裝配順序和裝配工藝,確保裝配效率和精度
3. 工程圖紙繪制
· 二維圖紙:繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)的二維工程圖紙,標(biāo)注完整的尺寸、公差、表面粗糙度等技術(shù)要求
· BOM管理:編制物料清單(BOM),管理零部件編碼和版本
· 技術(shù)文檔:編寫設(shè)計說明書、裝配說明書等技術(shù)文檔
二、傳動系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化(30%)
1. 齒輪傳動設(shè)計
· 齒輪選型與計算:
· 根據(jù)傳動比、扭矩、轉(zhuǎn)速等要求,進(jìn)行齒輪參數(shù)計算(模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、螺旋角等)
· 設(shè)計直齒輪、斜齒輪、行星齒輪等不同類型的齒輪傳動系統(tǒng)
· 進(jìn)行齒輪強(qiáng)度校核(彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度)和剛度計算
· 熟悉小模數(shù)齒輪的設(shè)計特點,滿足靈巧手緊湊輕量化的要求
· 齒輪系統(tǒng)優(yōu)化:
· 優(yōu)化齒輪嚙合參數(shù),降低噪音和振動
· 設(shè)計齒輪潤滑系統(tǒng),提升傳動效率和使用壽命
· 進(jìn)行齒面修形設(shè)計,改善齒輪嚙合性能
2. 鏈條傳動設(shè)計
· 鏈條選型:
· 根據(jù)傳動距離、負(fù)載和環(huán)境條件,選擇合適的鏈條類型(滾子鏈、齒形鏈、靜音鏈等)
· 計算鏈條傳動的節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)、中心距等參數(shù)
· 進(jìn)行鏈條張緊力計算和疲勞壽命分析
· 鏈輪設(shè)計:
· 設(shè)計鏈輪齒形和結(jié)構(gòu),確保鏈條與鏈輪平穩(wěn)嚙合
· 設(shè)計張緊裝置,保證鏈條正常工作張力
3. 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計
· 連桿機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析:
· 設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、多連桿機(jī)構(gòu)等
· 進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的位置分析、速度分析和加速度分析
· 優(yōu)化連桿長度和鉸鏈位置,實現(xiàn)期望的運動軌跡
· 連桿機(jī)構(gòu)動力學(xué)設(shè)計:
· 計算連桿機(jī)構(gòu)的受力和扭矩
· 進(jìn)行連桿和鉸鏈的強(qiáng)度校核
· 優(yōu)化連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量分布,降低慣性力和慣性力矩
4. 其他傳動方式
· 同步帶傳動:設(shè)計同步帶輪和同步帶傳動系統(tǒng),適用于高精度位置傳遞
· 諧波減速器集成:將諧波減速器、RV減速器或行星減速器集成到關(guān)節(jié)設(shè)計中
· 直線傳動:設(shè)計絲杠、導(dǎo)軌等直線運動部件
三、電機(jī)與傳感器選型(15%)
1. 電機(jī)選型
· 電機(jī)類型選擇:
· 根據(jù)負(fù)載特性、轉(zhuǎn)速范圍、控制精度等要求,選擇合適的電機(jī)類型
· 熟悉無刷直流電機(jī)(BLDC)、永磁同步電機(jī)(PMSM)、空心杯電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等
· 針對靈巧手應(yīng)用,熟悉空心杯電機(jī)的特點(高動態(tài)響應(yīng)、低慣量、體積小)
· 電機(jī)參數(shù)計算:
· 計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速,選擇合適功率和規(guī)格的電機(jī)
· 進(jìn)行電機(jī)-負(fù)載匹配分析,確保電機(jī)在高效區(qū)域工作
· 考慮電機(jī)的熱設(shè)計,避免過熱
· 減速器選型:
· 根據(jù)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和關(guān)節(jié)所需轉(zhuǎn)速,選擇合適的減速比
· 選擇諧波減速器、行星減速器或齒輪減速器
· 評估減速器的背隙、剛度、效率等性能指標(biāo)
2. 傳感器選型
· 位置傳感器:
· 選擇編碼器(增量式、絕對式)、旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾傳感器等位置檢測元件
· 根據(jù)精度要求選擇傳感器分辨率和精度等級
· 設(shè)計傳感器安裝方案,確保測量準(zhǔn)確性
· 力/力矩傳感器:
· 選擇六維力傳感器、單軸力傳感器、扭矩傳感器
· 根據(jù)測量范圍和精度要求選型
· 設(shè)計傳感器安裝結(jié)構(gòu),避免干擾和過載
· 其他傳感器:
· 選擇溫度傳感器、電流傳感器、加速度傳感器等
· 進(jìn)行傳感器布局設(shè)計,滿足系統(tǒng)監(jiān)測需求
四、運動學(xué)與動力學(xué)分析(10%)
1. 正逆運動學(xué)計算
· 正運動學(xué)分析:
· 建立靈巧手和機(jī)器人模組的運動學(xué)模型
· 使用D-H參數(shù)法建立坐標(biāo)系
· 計算給定關(guān)節(jié)角度下末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)
· 逆運動學(xué)求解:
· 根據(jù)末端執(zhí)行器的目標(biāo)位置和姿態(tài),求解各關(guān)節(jié)的角度
· 處理逆運動學(xué)的多解問題,選擇最優(yōu)解
· 編寫運動學(xué)求解程序(MATLAB、Python)
2. 動力學(xué)建模與仿真
· 動力學(xué)建模:
· 使用拉格朗日法或牛頓-歐拉法建立動力學(xué)模型
· 計算各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動力矩
· 分析重力、慣性力、摩擦力對系統(tǒng)的影響
· 動力學(xué)仿真:
· 使用ADAMS、SimMechanics等軟件進(jìn)行多體動力學(xué)仿真
· 分析機(jī)械系統(tǒng)的運動響應(yīng)、受力和振動特性
· 優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),提升系統(tǒng)動態(tài)性能
· ADAMS-MATLAB聯(lián)合仿真:
· 實現(xiàn)ADAMS與MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真
· 在ADAMS中建立機(jī)械模型,在MATLAB中實現(xiàn)控制算法
· 驗證機(jī)電系統(tǒng)的協(xié)同性能
3. 有限元分析(FEA)
· 強(qiáng)度分析:使用ANSYS、Abaqus等軟件進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析,確保零部件強(qiáng)度滿足要求
· 模態(tài)分析:分析結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,避免共振
· 疲勞分析:評估零部件的疲勞壽命,確保產(chǎn)品可靠性
五、樣機(jī)試制與測試驗證(5%)
1. 樣機(jī)制造跟進(jìn)
· 加工工藝審查:審查零部件的可加工性,與供應(yīng)商溝通加工工藝
· 供應(yīng)商管理:選擇和管理零部件加工供應(yīng)商,跟蹤加工進(jìn)度和質(zhì)量
· 裝配指導(dǎo):編寫裝配工藝文件,指導(dǎo)樣機(jī)裝配
2. 測試與優(yōu)化
· 性能測試:參與樣機(jī)的性能測試,驗證設(shè)計指標(biāo)
· 問題分析:分析測試中發(fā)現(xiàn)的問題,提出改進(jìn)方案
· 迭代優(yōu)化:根據(jù)測試結(jié)果優(yōu)化設(shè)計,提升產(chǎn)品性能
任職要求
一、教育背景與工作經(jīng)驗
1. 學(xué)歷要求:本科及以上學(xué)歷,機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計及其自動化、機(jī)械電子工程、機(jī)器人工程或相關(guān)專業(yè),碩士優(yōu)先
2. 工作經(jīng)驗:
· 本科5年以上，碩士3年以上機(jī)械設(shè)計工作經(jīng)驗,其中至少2年機(jī)器人或精密機(jī)械相關(guān)經(jīng)驗
· 有靈巧手、機(jī)械臂、關(guān)節(jié)模組、伺服系統(tǒng)等機(jī)器人核心部件設(shè)計經(jīng)驗者優(yōu)先
· 具備獨立完成機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計和樣機(jī)驗證的能力
二、核心技術(shù)能力
1. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(核心要求)
· 理論基礎(chǔ):
· 扎實的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)、理論力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)
· 深入理解機(jī)械零部件設(shè)計(軸、軸承、鍵、螺紋連接等)
· 掌握公差配合、表面粗糙度、形位公差等標(biāo)準(zhǔn)
· 三維建模能力:
· 精通SolidWorks、CATIA或UG等三維建模軟件
· 能夠獨立完成復(fù)雜零部件和裝配體的三維建模
· 熟悉參數(shù)化建模、自頂向下設(shè)計等高級建模方法
· 工程圖紙:
· 熟練繪制符合GB標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖紙
· 準(zhǔn)確標(biāo)注尺寸、公差、表面粗糙度、技術(shù)要求等
· 了解國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO、ASME等)
2. 傳動系統(tǒng)設(shè)計(核心要求)
· 齒輪傳動精通:
· 熟悉齒輪傳動設(shè)計,掌握齒輪參數(shù)計算和強(qiáng)度校核方法
· 了解漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪等不同齒形
· 熟悉小模數(shù)齒輪的設(shè)計特點和應(yīng)用
· 有機(jī)器人用精密齒輪設(shè)計經(jīng)驗者優(yōu)先
· 鏈條傳動熟悉:
· 熟悉鏈條傳動設(shè)計,掌握鏈條選型和計算方法
· 了解不同類型鏈條的特點和應(yīng)用場合
· 有微型鏈條傳動設(shè)計經(jīng)驗者優(yōu)先
· 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計熟悉:
· 熟悉連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計,能夠進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)分析
· 掌握四桿機(jī)構(gòu)、多連桿機(jī)構(gòu)的綜合與分析方法
· 有靈巧手連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗者優(yōu)先
· 其他傳動方式:
· 了解同步帶傳動、絲杠傳動、蝸輪蝸桿傳動等
· 熟悉諧波減速器、RV減速器、行星減速器的原理和應(yīng)用
3. 電機(jī)與傳感器選型(核心要求)
· 電機(jī)選型能力:
· 熟悉電機(jī)選型方法,能夠根據(jù)負(fù)載特性選擇合適的電機(jī)
· 了解無刷電機(jī)、伺服電機(jī)、空心杯電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的特點
· 能夠進(jìn)行電機(jī)負(fù)載計算、慣量匹配分析
· 熟悉減速器選型和匹配
· 傳感器選型能力:
· 熟悉傳感器選型方法,能夠根據(jù)測量需求選擇合適的傳感器
· 了解編碼器、力傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等
· 能夠設(shè)計傳感器安裝結(jié)構(gòu)
4. 運動學(xué)與動力學(xué)(核心要求)
· 運動學(xué)分析:
· 熟悉正逆運動學(xué)計算,能夠建立運動學(xué)模型
· 掌握D-H參數(shù)法、旋量法等運動學(xué)建模方法
· 能夠使用MATLAB編寫運動學(xué)求解程序
· 動力學(xué)分析:
· 熟悉動力學(xué)計算,能夠建立動力學(xué)模型
· 掌握拉格朗日法、牛頓-歐拉法等動力學(xué)建模方法
· 能夠進(jìn)行驅(qū)動力矩計算和系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)分析
· 仿真能力:
· 熟悉ADAMS或SimMechanics等動力學(xué)仿真軟件
· 能夠進(jìn)行多體動力學(xué)仿真、模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析
· 了解ADAMS-MATLAB聯(lián)合仿真方法者優(yōu)先
5. 有限元分析
· 熟悉ANSYS、Abaqus或SolidWorks Simulation等有限元軟件
· 能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、模態(tài)分析、疲勞分析
· 了解非線性分析、接觸分析等高級分析方法者優(yōu)先
6. 行業(yè)前沿技術(shù)(核心要求)
· 技術(shù)敏感度:
· 了解機(jī)器人行業(yè)前沿技術(shù),關(guān)注國內(nèi)外最新研究進(jìn)展
· 熟悉人形機(jī)器人、靈巧手、具身智能等前沿領(lǐng)域
· 了解柔性機(jī)器人、軟體機(jī)器人、仿生機(jī)器人等新興技術(shù)
· 標(biāo)桿企業(yè)研究:
· 了解領(lǐng)先企業(yè)的技術(shù)路線
· 研究Shadow Hand、LEAP Hand、Allegro Hand等代表性靈巧手產(chǎn)品
· 跟蹤機(jī)器人核心零部件(減速器、關(guān)節(jié)模組、靈巧手)的技術(shù)演進(jìn)
· 學(xué)術(shù)研究:
· 閱讀機(jī)器人領(lǐng)域頂級期刊和會議論文(IEEE TRO、ICRA、IROS等)
· 了解機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)、運動控制、人機(jī)交互等前沿研究
7. 材料與工藝
· 材料知識:
· 熟悉常用金屬材料(鋁合金、不銹鋼、鈦合金等)和工程塑料的性能
· 了解復(fù)合材料、3D打印材料等新型材料的應(yīng)用
· 能夠根據(jù)性能要求選擇合適的材料
· 加工工藝:
· 熟悉機(jī)械加工工藝(車削、銑削、磨削、鉆削等)
· 了解精密加工工藝(線切割、電火花、激光加工等)
· 熟悉表面處理工藝(陽極氧化、電鍍、噴涂、熱處理等)
· 了解增材制造(3D打印)技術(shù)及其應(yīng)用
三、核心素質(zhì)與軟技能
1. 創(chuàng)新能力與挑戰(zhàn)精神(核心要求)
· 敢于創(chuàng)新:具備創(chuàng)新思維,敢于突破傳統(tǒng)設(shè)計思路,提出新穎的技術(shù)方案
· 敢于挑戰(zhàn):不畏懼技術(shù)難題,勇于挑戰(zhàn)高難度設(shè)計任務(wù)
· 快速學(xué)習(xí):能夠快速學(xué)習(xí)和掌握新技術(shù)、新工具、新方法
· 試錯精神:接受失敗,從失敗中學(xué)習(xí),持續(xù)改進(jìn)
2. 工程實踐能力
· 具備從概念設(shè)計到樣機(jī)驗證的全流程項目經(jīng)驗
· 注重設(shè)計的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性
· 有量產(chǎn)項目經(jīng)驗,了解成本控制和質(zhì)量管理
3. 團(tuán)隊協(xié)作能力
· 良好的跨學(xué)科溝通能力,能夠與電氣、軟件、工藝等不同團(tuán)隊協(xié)作
· 具備團(tuán)隊合作精神,能夠在壓力下協(xié)同工作
· 有技術(shù)文檔編寫能力,能夠清晰表達(dá)設(shè)計思路
4. 問題解決能力
· 具備系統(tǒng)性思維和問題分析能力
· 能夠快速定位設(shè)計問題并提出改進(jìn)方案
· 具備較強(qiáng)的動手能力和實驗驗證能力
5. 自驅(qū)力與責(zé)任心
· 工作積極主動,具備主人翁意識
· 對設(shè)計質(zhì)量負(fù)責(zé),追求卓越
· 能夠承受一定的工作壓力,適應(yīng)初創(chuàng)公司快節(jié)奏
四、加分項
· 有機(jī)器人主機(jī)廠、核心零部件企業(yè)或精密機(jī)械企業(yè)工作經(jīng)驗
· 有靈巧手、機(jī)械臂、外骨骼、人形機(jī)器人等產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗
· 有機(jī)器人相關(guān)競賽經(jīng)歷(Robomaster、RoboCup、亞太機(jī)器人大賽等)
· 發(fā)表過機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計相關(guān)學(xué)術(shù)論文或申請專利
· 熟悉Python、MATLAB編程,能夠開發(fā)設(shè)計工具
· 有機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS/ROS2)使用經(jīng)驗
· 有拓?fù)鋬?yōu)化、生成式設(shè)計等先進(jìn)設(shè)計方法經(jīng)驗
· 有DFM(面向制造的設(shè)計)、DFA(面向裝配的設(shè)計)經(jīng)驗