機電一體化技術在機器人領域中的應用研究

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730000）

在工業領域內，機器人控制相對簡單，若運動控制精度較高，則需要通過硬軟件的協調配合，來對控制系統進行優化，通過閉環控制系統的構建，來更好的提升機器人運動精準度，為工業領域提供可靠支持。在把握工業領域對于機器人應用要求的基礎上，探討機電一體化技術在機器人領域中的應用，具有一定現實意義。

1 工業領域對于機器人的應用要求

（1）機械零件制造精度。與大型機械制造設備相比，工業機器人的獨特之處在于，其屬于中小型精密加工制造設備，對于設計精度存在著較高的要求，并且在工業范圍內應用較為廣泛，一旦機械零件制造精度不足，會嚴重影響機器人運動精準度，進而影響工業生產加工質量，無法滿足工業領域的現實要求。在工業領域內，主要將機器人應用于制造加工環節中，為保證機器人運動精度，就必須要加強機械部件制造加工的精度控制，對于工業機器人來說，其核心零部件主要包括電機、機械臂等，在實際加工過程中，需要依據設計要求來控制零部件精度，否則會對機器人在工業生產加工中的運動精度定位產生不利影響，甚至會對機器人使用功能的發揮形成制約。

（2）傳動系統精度。在工業生產領域，六軸旋轉機器人以及直線運動機器人的應用都比較常見，六軸旋轉機器人的原理在于，六軸皆處于旋轉運動狀態，而直線運動機器人的各軸則處于直線運動狀態，一般在上下料設備中得到應用。在工業領域內，機器人運動精度控制直接關系著工業生產效率，在當前技術條件下，減速器的精度存在一定局限，無法達到高精度水平，在以日本RV減速器和行星齒輪減速器為支持的情況下，國內機器人的減速器得以設置，但在串聯狀態下，機器人末端運動位置精度往往會受到傳動精度的影響，一旦運動誤差出現，極易加劇傳動鏈推移，甚至會對機器人末端位置控制精確度產生影響。

（3）機器人裝配精度。機器人在工業領域中的使用，其末端位置精度直接受到裝配精度的影響，因而工業領域對于機器人零件裝配精度設計提出了較高要求，傳動鏈各級運動關系狀態直接關系著機器人使用功能的發揮，因此必須要保證末端執行件位置精度，以優化機器人動力傳遞性能，從而加強工業生產質量控制。

（4）機器人精度保持性機器人末端負載能力。在機器人使用階段，零部件磨損往往會影響其使用精度，在重復運動狀態下，定位精度也會受到零部件磨損以及末端復雜的影響。因此在工業領域使用機器人時，要保證機器人定位與重復定位精度的可靠性，減少誤差，令機器人末端執行位置與目標位置高度相符。

2 機電一體化技術在機器人領域中的應用

（1）各軸電機運動位置檢測。就機器人各軸的狀態來看，在安裝電機與氣缸的過程中，對于相關運動精度都做出了嚴格要求，并且安裝之前都需要實施精準檢測與嚴格校準，以確保運動精度達到機器人使用要求。對于電機來說，伺服電機是比較常見的形式，為確保電機處于最佳使用狀態，其旋轉角度主要通過相關編碼器來實施檢測，基于所獲得的反饋數據來調整電機角度，以確保其旋轉控制得以規范化實現，確保電機實際旋轉角度符合目標要求，此時機器人電機端狀態良好，動力源的運動精度也更具真實性與可靠性。

（2）機器人核心部件檢測。對于機器人來說，各軸關節臂主要通過核心部件來實現減速，這就對于機器人核心部件性能提出了較高的要求，在應用機電一體化技術時，要做好核心部件檢測工作，將振動傳感器規范安裝于機器人各軸減速器位置，這就能夠對相關部位振動情況進行全面且精準的檢測。

依據所獲得的檢測數據來對機器人運動情況進行分析和判斷，以便合理調整令機器人保持平穩運動。就減速器位置實際振動情況來看，當傳感器快速振動且幅度較大的情況下，則可以判定減速器運行的穩定性不足，甚至出現異常狀況，這就有必要檢查減速器位置，并做好相關維護工作，將減速器振動所造成的不利影響控制在最小范圍內，通過機電一體化技術應用價值的發揮，切實加強機器人運動控制，保證其末端位置運動的精準度與可靠性。

（3）機器人運動軌跡規劃。在全面把握工業生產需求的基礎上，據此來對機器人運動軌跡進行合理調整，在這一過程中，需要明確工控機的具體狀態，將其看作是上位機的計算機，進而對機器人運動軌跡實施科學規劃，確定目標位置，找準其末端，并設定目標，于工控機中將末端目標的位置與方向準確輸入，觀察機器人各軸運動狀態，分析并計算其運動量，確保符合機器人運動學原理，進而以驅動器為支持，將機器人各軸驅動電機進行下發，令機器人保持優良的運動狀態，尤其是各軸運動具有同步性和同時性特征，這就便于找準機器人末端位置與方向，確保符合機器人運動目標，以便加強工業機器人運動精度控制，為工業生產加工提供可靠服務。以標準碼垛機器人MS600（如圖1）為例，在實際應用過程中要做好其運動軌跡的規劃工作，通過供料機構、下料機構以及二維搬運機器人等的協調配合，完成整個系統運行，并具有較高的工作效率。

（4）機器人工作環境管理。在工業生產領域，機器人作為一種先進的加工設備，其精密度較高，在實際使用過程中，對于周邊環境也存在特殊化要求，在溫濕度等方面都有著鮮明的體現。為更好的發揮工業機器人的應用價值，促進工業生產效率的改善，就必須要注重機電一體化技術應用價值的發揮，做好機器人的管理與維護工作，促進其性能優化，在保證其使用精準度的同時，延長其使用壽命。

圖1 標準碼垛機器人MS600

3 結語

通過以上研究可知，在工業機器人領域，若想要保證機器人使用的精準度與可靠性，就必須要對機器人控制系統進行優化完善，發揮機電一體化技術的應用價值，以傳感器技術為支持，對機器人末端位置精度加以精準控制，從而促進機器人使用功能的最大化發揮，為工業生產提供可靠支持，進一步推進工業進步。