機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用

李坤炎

前言

機(jī)械臂是我國(guó)工業(yè)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，最為重要的科技產(chǎn)物之一，其在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，能夠減少勞動(dòng)力投入，并在此基礎(chǔ)上，全面提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，還能夠全面代替勞動(dòng)力參與到危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境中，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展與人們生活創(chuàng)建更加穩(wěn)定的運(yùn)行模式。本文在研究的過(guò)程中，對(duì)機(jī)械臂自身狀況以及其在中職教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳盡闡述與說(shuō)明，對(duì)其后續(xù)的實(shí)踐應(yīng)用具備理論性意義，對(duì)提升機(jī)械臂未來(lái)發(fā)展中對(duì)人們所能提供的貢獻(xiàn)具備指導(dǎo)性意義。

一、機(jī)械臂的分類及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）機(jī)械臂分類

就目前我國(guó)機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)際教學(xué)工作而言，機(jī)械臂在進(jìn)行種類劃分的過(guò)程中，主要以運(yùn)動(dòng)形式為基準(zhǔn)?？梢詣澐譃閳A柱坐標(biāo)型、直角坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型以及極坐標(biāo)型。首先，圓柱坐標(biāo)型機(jī)械臂在實(shí)際工作進(jìn)行的過(guò)程中，主要包括三部分關(guān)節(jié)，在實(shí)際工作的過(guò)程中，所需要占用的空間較小，能夠涉及的工作范圍較為寬泛。其次，直角坐標(biāo)型，該種類型的機(jī)械臂的運(yùn)行方式與上一臂件形成直角。計(jì)算時(shí)應(yīng)用空間直角坐標(biāo)系等相關(guān)知識(shí)，能夠在其各自的坐標(biāo)長(zhǎng)度限度內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其整體的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，但是具備較為精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)位置，但是由于其在實(shí)際工作的過(guò)程中，需要占據(jù)大量的空間，因此，其整體的工作范圍也比較小。再次，關(guān)節(jié)型，該種機(jī)械臂在結(jié)構(gòu)上擁有三個(gè)及以上數(shù)量的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，其中至少有一個(gè)連桿需要與基座相連，其余連桿則形成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作形式，且同時(shí)擁有垂直、水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸。最后，極坐標(biāo)型，又被稱作球坐標(biāo)型機(jī)械臂，其主要的支撐力是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。

（二）機(jī)械臂的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

機(jī)械臂在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，其所具備的最直接、顯著的優(yōu)勢(shì)便是能夠全面降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，并在此基礎(chǔ)上全面提升工作效率與產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。最初，機(jī)械臂主要被應(yīng)用在搬運(yùn)的相關(guān)領(lǐng)中，能夠代替人們進(jìn)行較為繁重的體力勞動(dòng)。故而，機(jī)械臂多用于沖壓機(jī)自動(dòng)化的生產(chǎn)線、碼垛搬運(yùn)、上下料以及自動(dòng)裝配流水線等工作環(huán)節(jié)中。首先，就其當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)效率而言，一臺(tái)機(jī)械臂的工作能力與兩名工人同時(shí)產(chǎn)生的工作能力相同。與大中型工業(yè)企業(yè)相比，其所能夠替代的勞動(dòng)力是十分顯著的。其次，機(jī)械手臂在實(shí)際運(yùn)作的過(guò)程中，較為敏捷、迅速，不需要休息、停頓，能夠一直重復(fù)操作，所能夠帶來(lái)的產(chǎn)品的質(zhì)量較為穩(wěn)定，具備較強(qiáng)的可操控性，故而，在實(shí)際工作過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率等都能夠在極大幅度上提升。最后，機(jī)械臂在實(shí)際工作的過(guò)程中，能夠承受人類所不能承受的惡劣環(huán)境與危險(xiǎn)狀況。進(jìn)而，全面保障工作人員的健康與安全。

二、機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，高新技術(shù)在現(xiàn)今社會(huì)的發(fā)展中所能夠產(chǎn)生的作用與力量與日俱增，為了能夠在該種形式下，創(chuàng)設(shè)更多滿足國(guó)家，乃至世界需求的人才，中職院校的教職工作人員應(yīng)該有意識(shí)地完善學(xué)生的眼界與能力。機(jī)械臂是近年來(lái)備受關(guān)注的工業(yè)工具之一，其在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中逐步凸顯多元化特征，教師在進(jìn)行機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)工作的過(guò)程中，主要可以從以下兩方面教學(xué)工作入手：

（一）開放式機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

在中職階段的機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)工作進(jìn)行的過(guò)程中，多數(shù)會(huì)涉及開放式機(jī)械臂的應(yīng)用，主要的實(shí)訓(xùn)方向包括完成對(duì)機(jī)械傳動(dòng)等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工工藝;作為機(jī)械傳動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的演示;對(duì)各種不同類型的機(jī)械件、電器件等的安裝、維修等方面知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。并在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜完成下列具備實(shí)踐性的應(yīng)用教學(xué)，系統(tǒng)內(nèi)部連線、以PLC為基本指令進(jìn)行練習(xí)、熟練掌握氣動(dòng)控制的應(yīng)用、對(duì)編碼器、傳感器方面的應(yīng)用以及步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際控制;而后應(yīng)用PLC編程實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜化的功能，比如開機(jī)復(fù)位、橫軸前升、機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)到位、電磁閥動(dòng)作等，張開機(jī)械臂、使豎軸下降、完成電磁閥動(dòng)作，夾緊機(jī)械臂、上升豎軸、縮回橫軸、將底盤旋轉(zhuǎn)到位、前伸橫軸、旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂、下降豎軸、電磁閥動(dòng)作等，張開機(jī)械臂、上升豎軸、復(fù)位。

該種類型的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)自研發(fā)伊始至機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)至今，該形式的實(shí)訓(xùn)教學(xué)已經(jīng)用于多種不同形式的專業(yè)領(lǐng)域中，中職院校中主要涉及的課程包含《氣動(dòng)技術(shù)》《PLC技術(shù)等》，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于全國(guó)范圍內(nèi)的機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)工作中。教師與學(xué)生在該種類型的專業(yè)實(shí)訓(xùn)工作中，能夠全面滿足教學(xué)課程的需求，并在該實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行的過(guò)程中，完成生產(chǎn)實(shí)際、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)等方面的結(jié)合，能夠以更加直觀的狀態(tài)對(duì)學(xué)生進(jìn)行更加深刻的教育，且在開放式機(jī)械臂的應(yīng)用中，其整體操作簡(jiǎn)單，能夠以更加簡(jiǎn)單的形式使學(xué)生掌握更多的知識(shí)。

（二）機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)汽車玻璃方面實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)工作的過(guò)程，教師應(yīng)該有意識(shí)地為學(xué)生制定相關(guān)專業(yè)的職業(yè)能力目標(biāo)，并切實(shí)考量后續(xù)崗位所需要的具體技能與能力。如機(jī)床加工、CAD制圖等。機(jī)械臂在汽車玻璃加工工作方面具備極為重要的作用。教師在該項(xiàng)實(shí)訓(xùn)工作中可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知到機(jī)械臂的具體應(yīng)用，汽車玻璃在進(jìn)行加工工作的過(guò)程中，需要在原片玻璃的基礎(chǔ)上進(jìn)行，但是其面積較大，人工運(yùn)輸存在較大的危險(xiǎn)且容易對(duì)玻璃造成損壞。因此，在該工作過(guò)程中，可以應(yīng)用機(jī)械臂。結(jié)合實(shí)踐調(diào)研可知，現(xiàn)階段最受歡迎的便是六軸機(jī)械臂，能夠全面利用波紋真空吸盤、頂針、超聲波傳感器等零件，在實(shí)際進(jìn)行玻璃運(yùn)輸工作的過(guò)程中，能夠在上述部件的輔助之下，自動(dòng)化地吸附玻璃，并將其從貨架上取下，運(yùn)送至輸送臺(tái)。在該種形式的實(shí)訓(xùn)應(yīng)用中，六軸機(jī)械臂具備獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，能夠全面地進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其整體在應(yīng)用中能夠達(dá)成更加滿意、適合的平面、角度，并利用自身所具備的高靈活性、高精準(zhǔn)性等特點(diǎn)完成相應(yīng)的運(yùn)輸工作。

除此之外，在進(jìn)行中職教育工作的過(guò)程中，進(jìn)行機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)時(shí)還會(huì)延伸至其他多種不同的工業(yè)發(fā)展中，如加工、切削、貨物搬運(yùn)、裝配、熔接、加壓以及檢測(cè)等多種不同類型的工作中。不僅如此，機(jī)械臂在現(xiàn)階段的研究與應(yīng)用中，也在保全、野地、救援等工作中出現(xiàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行該方面內(nèi)容的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)能夠?yàn)橹新毿@學(xué)生逐步拓寬整體的眼界與視野，并在發(fā)展進(jìn)程中逐步強(qiáng)化自身的能力。

結(jié)論

綜上所述，機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)中具備十分重要的作用。因此，在教育工作進(jìn)行的過(guò)程中，機(jī)電一體化專業(yè)對(duì)其進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)能夠在更大限度上強(qiáng)化機(jī)械臂的應(yīng)用與發(fā)展。本文在研究的過(guò)程中，主要從開放式機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用、機(jī)械臂在機(jī)電一體化專業(yè)汽車玻璃方面實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)其后續(xù)的發(fā)展與完善具有重要的推進(jìn)作用。望本文的研究能夠全面強(qiáng)化機(jī)械臂的發(fā)展，使其能夠在機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)訓(xùn)應(yīng)用項(xiàng)目中得到更加充分的功能拓展，并在后續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中全面提升我國(guó)工業(yè)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程。

責(zé)任編輯何麗華