探究機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用

摘?要：當(dāng)前工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，進一步帶動了我國機械制造業(yè)的有序發(fā)展。其中在工業(yè)機器人中機電一體化技術(shù)是核心，也是精髓所在，將機電一體化作為切入點，憑借著其優(yōu)勢融入工業(yè)機器人之中，推動工業(yè)機器人的創(chuàng)新變革。在本文中則著重探究了何為機電一體化，機電一體化在工業(yè)機器人中的應(yīng)用等，以此推動機械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與進步。

關(guān)鍵詞：機電一體化;工業(yè)機器人;應(yīng)用

時代在不斷發(fā)展，自邁入21世紀(jì)之后大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用下促使工業(yè)機器人成為了機械制造業(yè)最為重要的工具，甚至一度成為衡量國際科技水平的關(guān)鍵性載體。在2019年由人力資源部門頒布了新的職業(yè)，最受關(guān)注的便是工業(yè)機器人的系統(tǒng)操作員以及系統(tǒng)運維員，由此可見工業(yè)機器人已經(jīng)成為了新時代的主要發(fā)展趨勢。作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的源泉與動力，機電一體化應(yīng)用到工業(yè)機器人之中不僅符合新常態(tài)下的基本要求，而且也能推動機器人機電一體化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，因此對其展開研究具有重大現(xiàn)實意義。

1?什么是機電一體化技術(shù)

從理論上分析，機電一體化所涵蓋的內(nèi)容比較多，比如像電子技術(shù)、機械技術(shù)等，是各項專業(yè)的整合。機電一體化屬于新興綜合性技術(shù)學(xué)科，在發(fā)展過程當(dāng)中從微電子技術(shù)逐漸向機械工業(yè)所滲透，成為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中十分關(guān)鍵的技術(shù)之一。在機電一體化系統(tǒng)之中所涉及的要素眾多，比如像結(jié)構(gòu)組成要素、勞力組成要素、感知組成要素等。其中根據(jù)實踐證明，在當(dāng)前我國機械制造業(yè)快速發(fā)展的同時，機電一體化的作用也更加明顯，能夠進一步推動工業(yè)機器人的發(fā)展，并且也能為當(dāng)前機械生產(chǎn)帶來幫助，進而滿足新時代對現(xiàn)代機械制造所提出的諸多要求。

2?基于新時期工業(yè)機器人的運用要求

2.1?機械零部件的精度

就目前而言，大多數(shù)機械制造企業(yè)所采取的工業(yè)機器人屬于小型精密型，所以在此背景下對機械零部件的制造提出了更高的要求，使其朝著精密化方向不斷發(fā)展。同時，只有在工業(yè)機器人制造操作中遵循基本的要求，保證零部件的精確度，方可提高工業(yè)機器人的運動精度。除此之外，假如電機、機械臂這一系列的部位精度與設(shè)計不相符，那么則會導(dǎo)致機器人的末端運動位置與實際的需求會產(chǎn)生偏差，嚴(yán)重影響使用情況。

2.2?轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的精準(zhǔn)度

現(xiàn)階段，工業(yè)機器人的應(yīng)用涉及六軸旋轉(zhuǎn)機器人與直線運動機器人，對于六軸旋轉(zhuǎn)機器人而言，主要是運用六軸運動，屬于旋轉(zhuǎn)運動類型，直線運動機器人則是應(yīng)用于上下料的設(shè)備。作為機器人運動中的重要組成內(nèi)容，動力傳遞對末端運作精確度有一定的影響，一般而言，在經(jīng)過各類軸驅(qū)動作用之后，電機會傳送到末端，假如其中某一個傳動件的精確度不符合基本的要求，那么均會對機器人的末端運動產(chǎn)生影響，所以要積極提高轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的精確度。從另外一個角度分析，與發(fā)達(dá)國家相比較，我國機器人制造技術(shù)水平還存在欠缺，尤其是無法自主研發(fā)高精度的減速器，所以在未來的發(fā)展進程當(dāng)中，需要加大開發(fā)力度，積極探索打造出適合我國工業(yè)領(lǐng)域適用的工業(yè)機器人。

2.3?機器人裝配精度問題

嚴(yán)格意義上分析，假如在制造階段工業(yè)機器人存在裝配問題，那么則會對末端的精確度產(chǎn)生一定的影響，在設(shè)計工業(yè)機器人的時候要緊跟時代發(fā)展的步伐，遵循基本的要求與原則，對零部件裝配加以分析，保證設(shè)計的科學(xué)性與合理性，避免各類偏差現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4?機器人精度保持與末端負(fù)載能力

一般而言，在初始階段，大多數(shù)工業(yè)機器人的精度性能都比較好，然而伴隨著使用時間的不斷增長，其零件往往會出現(xiàn)磨損，如此一來，則無法保證精度的有效性，之所以產(chǎn)生這種情況，包括兩點：第一在使用之中零件出現(xiàn)磨損，無法保證精度的性能，假如長期的且重復(fù)的運作，機器人則會在定位精度上受到一定的干擾;第二是機器人的精度誤差往往會伴隨著傳動鏈的增加而發(fā)生擴大現(xiàn)象，這種情況下末端運作位置往往與實際的需求位置出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，無法保證其性能。

3?工業(yè)機器人中機電一體化的應(yīng)用

3.1?機電一體化應(yīng)用于各軸電機運動位置檢測

無論從宏觀角度還是微觀角度分析，均可以清楚的了解到，在工業(yè)機器人制作前期要嚴(yán)格控制運動精度，從根本上保證機器人轉(zhuǎn)動軸。伺服電機是其中最為基礎(chǔ)的電機類型，其中可以在電機上安裝編碼器，以此對旋轉(zhuǎn)的角度進行監(jiān)測，但是需注意到的一點是利用編碼器對電機當(dāng)中的數(shù)據(jù)進行翻譯的時候，需要及時的將所翻譯的數(shù)據(jù)上傳到驅(qū)動器之中，這樣才能從根本上保證電機旋轉(zhuǎn)的角度與規(guī)定的角度保持一致。從另外一個角度分析，直線運動機器人在應(yīng)用機械技術(shù)進行運動精度調(diào)檔檢測的時候，需應(yīng)用電子技術(shù)實現(xiàn)對工業(yè)機器人運動軌跡的矯正與更正，尤其在發(fā)生錯誤的時候，需及時的找出其中所存在的故障，保證工業(yè)機器人的正常運行。

3.2?機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機器人運動軌跡規(guī)劃

作為機器人完成作業(yè)的重要基礎(chǔ)，運動軌跡往往會受到工作環(huán)境等因素所帶來的影響，當(dāng)然，工業(yè)機器人的運動軌跡具有固定性與穩(wěn)定性，需嚴(yán)格按照設(shè)定的程序進行運動。在機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用下，能夠進一步實現(xiàn)對工業(yè)機器人運動軌跡控制，其中要嚴(yán)格按照工業(yè)機器人運動工況的基本特點，并針對機器人運動軌跡明確位置，由機電控制系統(tǒng)明確的指令，設(shè)定目標(biāo)，觀察各種運動情況，將機器人的運動量進行全面分析。除此之外，在整個機器人運動軌跡規(guī)劃之中，需將驅(qū)動器作為主要的支持點，嚴(yán)格按照運動原理對驅(qū)動電機發(fā)出相應(yīng)的指令，這樣才能從根本上保證機器人各軸之間的同步性，才能實現(xiàn)軌跡的預(yù)期性。需注意的一點，機器人的運動狀態(tài)需符合機器人運動設(shè)定目標(biāo)，要提高運動精度的可靠性。

3.3?機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機器人核心部件測量

從屬性上分析，工業(yè)機器人是精密裝備，其運行離不開減速器。為從根本上提升其穩(wěn)定性與安全性，則要做好運動穩(wěn)定性的檢測工作，將機電一體化應(yīng)用其中可以實現(xiàn)對各個設(shè)備的檢測，比如像肘關(guān)節(jié)減速器，并且還可以通過相關(guān)的高科技技術(shù)，對軸關(guān)節(jié)震動頻率進行分析。比如在設(shè)計的時候，軸關(guān)節(jié)的振動頻率不符合要求，那么通過應(yīng)用機電一體化則會出現(xiàn)震動，相關(guān)的設(shè)計人員可在最短的時間內(nèi)提出問題，加以分析與解決，進而實現(xiàn)其穩(wěn)定性。

3.4?機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機器人工業(yè)環(huán)境控制

要想保證工業(yè)機器人作業(yè)的有效性，那么則需要對周圍環(huán)境加以分析。工業(yè)機器人對工作環(huán)境的要求呈現(xiàn)出復(fù)雜性，其中溫度要適中，濕度要合理，對電磁信號也有著強弱要求，否則則會因為信號干擾而嚴(yán)重影響工業(yè)機器人的運動軌跡，面對這種情況需加強對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，比如通過PLC等技術(shù)，做好對工作環(huán)境的控制，實現(xiàn)對溫度的自動化控制，這樣便可以從本質(zhì)上避免因為溫度過高而出現(xiàn)操作失誤的現(xiàn)象。

3.5?機電一體化技術(shù)應(yīng)用于智能制造

工業(yè)機器人具有智能化，可以根據(jù)所接受的操作指令完成相應(yīng)的動作，在智能研發(fā)當(dāng)中要將機械、信息技術(shù)等眾多學(xué)科知識加以綜合，這樣可以讓工業(yè)機器人在實際運行當(dāng)中達(dá)到預(yù)期的效果。如工業(yè)機器人的機械臂是對人類手臂的模仿，但是因為缺乏靈活性，所以需要高精度電子技術(shù)方可完成。同時，機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用下能夠?qū)⒆詣訉?dǎo)航功能融入其中，并且還能夠通過結(jié)合電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)等實現(xiàn)精確分類與快速操作，這樣再進一步增強企業(yè)生產(chǎn)效率的同時也能夠保證其質(zhì)量。

4?PLC控制下工業(yè)機器人的系統(tǒng)設(shè)計

PLC技術(shù)是當(dāng)前備受歡迎的一項技術(shù)，其中在工業(yè)機器人中的應(yīng)用可以當(dāng)作中心指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)機器人的智能性。

4.1?硬件設(shè)施

硬件設(shè)施的好壞從根本上關(guān)系到了工業(yè)機器人的好壞，在PLC系統(tǒng)中，中心控制所使用的核心組件不僅程序容量大，而且處理速度快，儲存器具有一定的拓展性。對此，在工業(yè)機器人設(shè)計過程當(dāng)中，需要從PLC技術(shù)角度出發(fā)，進一步優(yōu)化硬件設(shè)施，提高工業(yè)機器人的整體功能性。

4.2?軟件程序設(shè)計

軟件程序的設(shè)計是工業(yè)機器人設(shè)計當(dāng)中的重中之重，相當(dāng)于人的大腦發(fā)出指令。在軟件程序設(shè)計過程當(dāng)中，需要從不同的角度出發(fā)，針對工業(yè)機器人的性能以及生產(chǎn)產(chǎn)品的要求采取軟件編程。比如標(biāo)簽應(yīng)該貼在哪里，應(yīng)該貼怎樣的標(biāo)簽，或者在生產(chǎn)鋼卷之后，如何運用無人調(diào)運機器人進行調(diào)運，機器人的自動定位以及輕裝技術(shù)是如何的？這一系列的內(nèi)容均離不開軟件程序的設(shè)計，對此相關(guān)的技術(shù)人員不僅要具備專業(yè)的軟件編程知識，而且還要對工業(yè)機器人加以了解與掌握。

5?機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人中的未來發(fā)展趨勢

在未來的發(fā)展進程當(dāng)中，機電一體化技術(shù)會全面融入到工業(yè)機器人之中，并且通過機電一體化技術(shù)可健全企業(yè)生產(chǎn)感知系統(tǒng)，通過高精度的設(shè)備實現(xiàn)對工業(yè)機器人生產(chǎn)狀況的檢測。此外，技術(shù)工作人員利用機電一體化技術(shù)可以突破力覺傳感器與圖像處理等各方面問題，針對性地解決企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中所存在的問題。智能化是未來發(fā)展的趨勢，工業(yè)機器人在機電一體化的應(yīng)用下，其智能化水平會越來越高，并形成相應(yīng)的邏輯系統(tǒng)，實現(xiàn)精準(zhǔn)的工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

6?結(jié)語

綜上所述，機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)機器人有序運行的重要載體，不僅可以改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，而且提高了生產(chǎn)效率，體現(xiàn)了智能化，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，創(chuàng)新了工業(yè)生產(chǎn)的創(chuàng)新變革。在未來的發(fā)展進程當(dāng)中，科研人員需要加強開發(fā)力度，將機電一體化技術(shù)全面融入其中，推動工業(yè)機器人的創(chuàng)新發(fā)展。

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作者簡介：王金海（1976—?），男，漢族，山東章丘人，大專，研究方向：機械研究。