探究機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;工業(yè)機(jī)器人;應(yīng)用

時(shí)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(jī)器人成為了機(jī)械制造業(yè)最為重要的工具，甚至一度成為衡量國(guó)際科技水平的關(guān)鍵性載體。在2019年由人力資源部門(mén)頒布了新的職業(yè)，最受關(guān)注的便是工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)操作員以及系統(tǒng)運(yùn)維員，由此可見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為了新時(shí)代的主要發(fā)展趨勢(shì)。作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的源泉與動(dòng)力，機(jī)電一體化應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人之中不僅符合新常態(tài)下的基本要求，而且也能推動(dòng)機(jī)器人機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，因此對(duì)其展開(kāi)研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1?什么是機(jī)電一體化技術(shù)

從理論上分析，機(jī)電一體化所涵蓋的內(nèi)容比較多，比如像電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，是各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)的整合。機(jī)電一體化屬于新興綜合性技術(shù)學(xué)科，在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中從微電子技術(shù)逐漸向機(jī)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(jī)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(shí)踐證明，在當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，機(jī)電一體化的作用也更加明顯，能夠進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，并且也能為當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)帶來(lái)幫助，進(jìn)而滿(mǎn)足新時(shí)代對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造所提出的諸多要求。

2?基于新時(shí)期工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用要求

2.1?機(jī)械零部件的精度

就目前而言，大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)所采取的工業(yè)機(jī)器人屬于小型精密型，所以在此背景下對(duì)機(jī)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(shí)，只有在工業(yè)機(jī)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(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度。除此之外，假如電機(jī)、機(jī)械臂這一系列的部位精度與設(shè)計(jì)不相符，那么則會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人的末端運(yùn)動(dòng)位置與實(shí)際的需求會(huì)產(chǎn)生偏差，嚴(yán)重影響使用情況。

2.2?轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度

現(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用涉及六軸旋轉(zhuǎn)機(jī)器人與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)器人，對(duì)于六軸旋轉(zhuǎn)機(jī)器人而言，主要是運(yùn)用六軸運(yùn)動(dòng)，屬于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)器人則是應(yīng)用于上下料的設(shè)備。作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中的重要組成內(nèi)容，動(dòng)力傳遞對(duì)末端運(yùn)作精確度有一定的影響，一般而言，在經(jīng)過(guò)各類(lèi)軸驅(qū)動(dòng)作用之后，電機(jī)會(huì)傳送到末端，假如其中某一個(gè)傳動(dòng)件的精確度不符合基本的要求，那么均會(huì)對(duì)機(jī)器人的末端運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，所以要積極提高轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的精確度。從另外一個(gè)角度分析，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)機(jī)器人制造技術(shù)水平還存在欠缺，尤其是無(wú)法自主研發(fā)高精度的減速器，所以在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，需要加大開(kāi)發(fā)力度，積極探索打造出適合我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域適用的工業(yè)機(jī)器人。

2.3?機(jī)器人裝配精度問(wèn)題

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

2.4?機(jī)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(jī)器人的精度性能都比較好，然而伴隨著使用時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，其零件往往會(huì)出現(xiàn)磨損，如此一來(lái)，則無(wú)法保證精度的有效性，之所以產(chǎn)生這種情況，包括兩點(diǎn)：第一在使用之中零件出現(xiàn)磨損，無(wú)法保證精度的性能，假如長(zhǎng)期的且重復(fù)的運(yùn)作，機(jī)器人則會(huì)在定位精度上受到一定的干擾;第二是機(jī)器人的精度誤差往往會(huì)伴隨著傳動(dòng)鏈的增加而發(fā)生擴(kuò)大現(xiàn)象，這種情況下末端運(yùn)作位置往往與實(shí)際的需求位置出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，無(wú)法保證其性能。

3?工業(yè)機(jī)器人中機(jī)電一體化的應(yīng)用

3.1?機(jī)電一體化應(yīng)用于各軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)

無(wú)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(jī)器人制作前期要嚴(yán)格控制運(yùn)動(dòng)精度，從根本上保證機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)軸。伺服電機(jī)是其中最為基礎(chǔ)的電機(jī)類(lèi)型，其中可以在電機(jī)上安裝編碼器，以此對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是需注意到的一點(diǎn)是利用編碼器對(duì)電機(jī)當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行翻譯的時(shí)候，需要及時(shí)的將所翻譯的數(shù)據(jù)上傳到驅(qū)動(dòng)器之中，這樣才能從根本上保證電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度與規(guī)定的角度保持一致。從另外一個(gè)角度分析，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)器人在應(yīng)用機(jī)械技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度調(diào)檔檢測(cè)的時(shí)候，需應(yīng)用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的矯正與更正，尤其在發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候，需及時(shí)的找出其中所存在的故障，保證工業(yè)機(jī)器人的正常運(yùn)行。

3.2?機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃

作為機(jī)器人完成作業(yè)的重要基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)軌跡往往會(huì)受到工作環(huán)境等因素所帶來(lái)的影響，當(dāng)然，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用下，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制，其中要嚴(yán)格按照工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)工況的基本特點(diǎn)，并針對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡明確位置，由機(jī)電控制系統(tǒng)明確的指令，設(shè)定目標(biāo)，觀察各種運(yùn)動(dòng)情況，將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行全面分析。除此之外，在整個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃之中，需將驅(qū)動(dòng)器作為主要的支持點(diǎn)，嚴(yán)格按照運(yùn)動(dòng)原理對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，這樣才能從根本上保證機(jī)器人各軸之間的同步性，才能實(shí)現(xiàn)軌跡的預(yù)期性。需注意的一點(diǎn)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需符合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)設(shè)定目標(biāo)，要提高運(yùn)動(dòng)精度的可靠性。

3.3?機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人核心部件測(cè)量

從屬性上分析，工業(yè)機(jī)器人是精密裝備，其運(yùn)行離不開(kāi)減速器。為從根本上提升其穩(wěn)定性與安全性，則要做好運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的檢測(cè)工作，將機(jī)電一體化應(yīng)用其中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的檢測(cè)，比如像肘關(guān)節(jié)減速器，并且還可以通過(guò)相關(guān)的高科技技術(shù)，對(duì)軸關(guān)節(jié)震動(dòng)頻率進(jìn)行分析。比如在設(shè)計(jì)的時(shí)候，軸關(guān)節(jié)的振動(dòng)頻率不符合要求，那么通過(guò)應(yīng)用機(jī)電一體化則會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員可在最短的時(shí)間內(nèi)提出問(wèn)題，加以分析與解決，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性。

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

要想保證工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的有效性，那么則需要對(duì)周?chē)h(huán)境加以分析。工業(yè)機(jī)器人對(duì)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(duì)電磁信號(hào)也有著強(qiáng)弱要求，否則則會(huì)因?yàn)樾盘?hào)干擾而嚴(yán)重影響工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，面對(duì)這種情況需加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，比如通過(guò)PLC等技術(shù)，做好對(duì)工作環(huán)境的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)化控制，這樣便可以從本質(zhì)上避免因?yàn)闇囟冗^(guò)高而出現(xiàn)操作失誤的現(xiàn)象。

3.5?機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于智能制造

工業(yè)機(jī)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(dòng)作，在智能研發(fā)當(dāng)中要將機(jī)械、信息技術(shù)等眾多學(xué)科知識(shí)加以綜合，這樣可以讓工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中達(dá)到預(yù)期的效果。如工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂是對(duì)人類(lèi)手臂的模仿，但是因?yàn)槿狈`活性，所以需要高精度電子技術(shù)方可完成。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用下能夠?qū)⒆詣?dòng)導(dǎo)航功能融入其中，并且還能夠通過(guò)結(jié)合電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)等實(shí)現(xiàn)精確分類(lèi)與快速操作，這樣再進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)也能夠保證其質(zhì)量。

4?PLC控制下工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC技術(shù)是當(dāng)前備受歡迎的一項(xiàng)技術(shù)，其中在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用可以當(dāng)作中心指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)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(jī)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(chǔ)存器具有一定的拓展性。對(duì)此，在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要從PLC技術(shù)角度出發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化硬件設(shè)施，提高工業(yè)機(jī)器人的整體功能性。

4.2?軟件程序設(shè)計(jì)

軟件程序的設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要從不同的角度出發(fā)，針對(duì)工業(yè)機(jī)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(yùn)用無(wú)人調(diào)運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)運(yùn)，機(jī)器人的自動(dòng)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(kāi)軟件程序的設(shè)計(jì)，對(duì)此相關(guān)的技術(shù)人員不僅要具備專(zhuān)業(yè)的軟件編程知識(shí)，而且還要對(duì)工業(yè)機(jī)器人加以了解與掌握。

5?機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)全面融入到工業(yè)機(jī)器人之中，并且通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)可健全企業(yè)生產(chǎn)感知系統(tǒng)，通過(guò)高精度的設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)狀況的檢測(cè)。此外，技術(shù)工作人員利用機(jī)電一體化技術(shù)可以突破力覺(jué)傳感器與圖像處理等各方面問(wèn)題，針對(duì)性地解決企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中所存在的問(wèn)題。智能化是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)電一體化的應(yīng)用下，其智能化水平會(huì)越來(lái)越高，并形成相應(yīng)的邏輯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

6?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)機(jī)器人有序運(yùn)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(shí)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(lái)的發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，科研人員需要加強(qiáng)開(kāi)發(fā)力度，將機(jī)電一體化技術(shù)全面融入其中，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的創(chuàng)新發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王金海（1976—?），男，漢族，山東章丘人，大專(zhuān)，研究方向：機(jī)械研究。