工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用研究

解本利 侯瑞方 李圣君

東營市漢德自動(dòng)化集成有限公司 山東東營 257300

1 工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

從機(jī)械結(jié)構(gòu)角度分析，工業(yè)機(jī)器人可分為并聯(lián)式與串聯(lián)式兩種。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的一個(gè)軸處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其他軸的坐標(biāo)原點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生變化，而串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的軸與軸之間則存在著相互影響。前期大部分的工業(yè)機(jī)器人多是采用的串聯(lián)方式，在技術(shù)不斷更新的情況下，逐漸以并聯(lián)方式居多，可以更好的來解決串聯(lián)式存在的不足。并聯(lián)設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人剛度更大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，應(yīng)用過程中除了可以承受更大負(fù)荷以外，生產(chǎn)精度也更高[1]。

1.2 感知系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人是通過視覺伺服系統(tǒng)來完成感知，通過伺服系統(tǒng)的反饋，來為機(jī)器人提供位置狀態(tài)調(diào)整依據(jù)。同時(shí)，通過視覺伺服系統(tǒng)還可以在工件識(shí)別、產(chǎn)品包裝以及質(zhì)量檢測等方面做進(jìn)一步的優(yōu)化，提高整體生產(chǎn)質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人感知系統(tǒng)共分為外部傳感器模塊與內(nèi)部傳感器模塊兩部分，對于提高機(jī)器人智能化水平和行動(dòng)能力具有重要支持。同時(shí)還可以獲取部分人類難以感受到的信息，用于生產(chǎn)過程的調(diào)整與管理，更好的避免各種異常情況的發(fā)生。

1.3 環(huán)境交流系統(tǒng)

機(jī)器人-環(huán)境交流系統(tǒng)也是工業(yè)機(jī)器人的重要子系統(tǒng)之一，主要完成外部設(shè)備與機(jī)器人之間的聯(lián)系。在系統(tǒng)的支持下，可以將機(jī)器人與外部設(shè)備組成實(shí)現(xiàn)特定功能的單元。工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用過程中，多個(gè)外部設(shè)備可以與機(jī)器人組成一個(gè)功能單元，實(shí)現(xiàn)裝配、焊接等任務(wù)的執(zhí)行，或者是由多臺(tái)機(jī)器人共同組成特定功能的復(fù)雜單元，負(fù)責(zé)完成各種特定工作[2]。

1.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)為機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，因?yàn)楦鞣N類型機(jī)器人的動(dòng)力來源不同，相互間驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)方式也就存在明顯差異?，F(xiàn)在所應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要為機(jī)械式、電氣式、氣壓式與液壓式。

1.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)為機(jī)器人架構(gòu)的重要組成部分，可根據(jù)具體工作指示以及傳感器傳輸?shù)男盘?hào)，來完成各種提前設(shè)定好的功能或動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)可分為人工智能控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)以及程序性控制系統(tǒng)三類。另外，按照控制運(yùn)動(dòng)形式劃分，包括的則有連續(xù)軌跡控制與點(diǎn)位控制等類型。

1.6 人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)主要用于操作人員針對機(jī)器人完成各項(xiàng)操作，通過電腦終端、顯示器等部分，來做到人與機(jī)器人之間的有效互動(dòng)，例如程序設(shè)定，保證機(jī)器人可以順利完成各種動(dòng)作。比如機(jī)器人為人導(dǎo)航，這個(gè)例子便集成了這四種交互，首先機(jī)器人內(nèi)部的交互自不必說，機(jī)器人通過對人類表情等的識(shí)別來判斷人類是否需要幫助，機(jī)器人需要與環(huán)境的交互判斷障礙物的位置，最后機(jī)器人之間需要“打電話”協(xié)作來傳遞信息[3]。

2 我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用

2.1 可在惡劣環(huán)境下作業(yè)

很多生產(chǎn)車間環(huán)境條件極為復(fù)雜，如高溫環(huán)境、低溫環(huán)境以及其他有害環(huán)境，人們很難在這樣的機(jī)械工程生產(chǎn)環(huán)境中長時(shí)間地工作，因此工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠在這樣的生產(chǎn)條件中起到十分重要的作用。另外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也在有安全隱患的生產(chǎn)車間中得到了應(yīng)用，比如核工廠設(shè)備的檢修機(jī)器人；核工業(yè)上的沸騰水式反應(yīng)堆燃料交換機(jī)器人。因此，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)械工程的發(fā)展起到了十分重要的作用。

2.2 能重復(fù)單一煩瑣的工作

在機(jī)械工程領(lǐng)域，有許多極為煩瑣且單一的機(jī)械性工作。如今是一個(gè)人力、物力成本都十分昂貴的社會(huì)，如果所有機(jī)械性的工作都由人工完成，將嚴(yán)重浪費(fèi)社會(huì)資源，而且生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量也不高，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用則能很好地解決這個(gè)問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的精度越來越高，生產(chǎn)效率也越來越高。早期的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械工程中主要是應(yīng)用于機(jī)床、下料，點(diǎn)焊、噴漆等方面，電機(jī)制造、汽車制造、通用機(jī)械制造以及金屬加工等制造方面也應(yīng)用廣泛。因此，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械工程領(lǐng)域的作用越來越廣泛，扮演著十分重要的角色[4]。

3 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械工程中的不斷應(yīng)用，機(jī)械工程的生產(chǎn)會(huì)朝著一個(gè)更加先進(jìn)、便捷的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)趨于創(chuàng)新化、高科技化，也從最初的單一化工作轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣ヂ?lián)的一個(gè)狀態(tài)，并滲入多個(gè)行業(yè)中，為機(jī)械工程的發(fā)展提供更多的可能。在加強(qiáng)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的同時(shí)，也要多培養(yǎng)全面型人才，為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展提供助力。

4 結(jié)語

工業(yè)機(jī)器人是一種特殊的機(jī)器人品類，指的是在工業(yè)領(lǐng)域中能夠通過自動(dòng)化的方式自主執(zhí)行工作任務(wù)的一種機(jī)器人裝置。工業(yè)機(jī)器人可以模仿人類的操作，自動(dòng)地進(jìn)行工業(yè)加工、編碼以及機(jī)械控制等操作，和人工最大的區(qū)別是，它可以不間斷地完成人工操作，并且更加精確有效地處理數(shù)據(jù)，完成工作任務(wù)，其精度以及準(zhǔn)確度遠(yuǎn)超過人工，而且人力、物力成本大大降低。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程制造業(yè)中，不僅能提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時(shí)也能保障產(chǎn)品質(zhì)量。