機械臂在機電一體化專業實訓的應用

李坤炎

前言

機械臂是我國工業社會發展進程中，最為重要的科技產物之一，其在實際的生產生活中，能夠減少勞動力投入，并在此基礎上，全面提升生產效率與產品質量，還能夠全面代替勞動力參與到危險、惡劣的環境中，為產業發展與人們生活創建更加穩定的運行模式。本文在研究的過程中，對機械臂自身狀況以及其在中職教育機電一體化專業教學領域中的實際應用進行了詳盡闡述與說明，對其后續的實踐應用具備理論性意義，對提升機械臂未來發展中對人們所能提供的貢獻具備指導性意義。

一、機械臂的分類及應用優勢

（一）機械臂分類

就目前我國機電一體化專業的實際教學工作而言，機械臂在進行種類劃分的過程中，主要以運動形式為基準。可以劃分為圓柱坐標型、直角坐標型、關節型以及極坐標型。首先，圓柱坐標型機械臂在實際工作進行的過程中，主要包括三部分關節，在實際工作的過程中，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，直角坐標型，該種類型的機械臂的運行方式與上一臂件形成直角。計算時應用空間直角坐標系等相關知識，能夠在其各自的坐標長度限度內運動，其整體的構造較為簡單，但是具備較為精準的運動位置，但是由于其在實際工作的過程中，需要占據大量的空間，因此，其整體的工作范圍也比較小。再次，關節型，該種機械臂在結構上擁有三個及以上數量的轉動軸，其中至少有一個連桿需要與基座相連，其余連桿則形成相對轉動的工作形式，且同時擁有垂直、水平轉動軸。最后，極坐標型，又被稱作球坐標型機械臂，其主要的支撐力是兩個旋轉軸。

（二）機械臂的應用優勢

機械臂在實際應用的過程中，其所具備的最直接、顯著的優勢便是能夠全面降低人們的勞動強度，并在此基礎上全面提升工作效率與產品的生產質量。最初，機械臂主要被應用在搬運的相關領中，能夠代替人們進行較為繁重的體力勞動。故而，機械臂多用于沖壓機自動化的生產線、碼垛搬運、上下料以及自動裝配流水線等工作環節中。首先，就其當時的生產效率而言，一臺機械臂的工作能力與兩名工人同時產生的工作能力相同。與大中型工業企業相比，其所能夠替代的勞動力是十分顯著的。其次，機械手臂在實際運作的過程中，較為敏捷、迅速，不需要休息、停頓，能夠一直重復操作，所能夠帶來的產品的質量較為穩定，具備較強的可操控性，故而，在實際工作過程中的產品質量、生產效率等都能夠在極大幅度上提升。最后，機械臂在實際工作的過程中，能夠承受人類所不能承受的惡劣環境與危險狀況。進而，全面保障工作人員的健康與安全。

二、機械臂在機電一體化專業實訓的應用

隨著時代的發展，高新技術在現今社會的發展中所能夠產生的作用與力量與日俱增，為了能夠在該種形式下，創設更多滿足國家，乃至世界需求的人才，中職院校的教職工作人員應該有意識地完善學生的眼界與能力。機械臂是近年來備受關注的工業工具之一，其在實際發展的過程中逐步凸顯多元化特征，教師在進行機電一體化專業實訓工作的過程中，主要可以從以下兩方面教學工作入手：

（一）開放式機械臂在機電一體化專業實訓教學中的應用

在中職階段的機電一體化教學實訓工作進行的過程中，多數會涉及開放式機械臂的應用，主要的實訓方向包括完成對機械傳動等結構的設計、加工工藝;作為機械傳動原理、結構進行實踐教學的演示;對各種不同類型的機械件、電器件等的安裝、維修等方面知識進行學習。并在實際學習過程中，由簡單到復雜完成下列具備實踐性的應用教學，系統內部連線、以PLC為基本指令進行練習、熟練掌握氣動控制的應用、對編碼器、傳感器方面的應用以及步進電機的實際控制;而后應用PLC編程實現相對復雜化的功能，比如開機復位、橫軸前升、機械臂旋轉到位、電磁閥動作等，張開機械臂、使豎軸下降、完成電磁閥動作，夾緊機械臂、上升豎軸、縮回橫軸、將底盤旋轉到位、前伸橫軸、旋轉機械臂、下降豎軸、電磁閥動作等，張開機械臂、上升豎軸、復位。

該種類型的實訓系統自研發伊始至機電一體化專業實訓至今，該形式的實訓教學已經用于多種不同形式的專業領域中，中職院校中主要涉及的課程包含《氣動技術》《PLC技術等》，并能夠將其應用于全國范圍內的機電一體化教學實訓工作中。教師與學生在該種類型的專業實訓工作中，能夠全面滿足教學課程的需求，并在該實訓課程進行的過程中，完成生產實際、實訓系統等方面的結合，能夠以更加直觀的狀態對學生進行更加深刻的教育，且在開放式機械臂的應用中，其整體操作簡單，能夠以更加簡單的形式使學生掌握更多的知識。

（二）機械臂在機電一體化專業汽車玻璃方面實訓教學中的應用

機械臂在機電一體化專業進行實訓工作的過程，教師應該有意識地為學生制定相關專業的職業能力目標，并切實考量后續崗位所需要的具體技能與能力。如機床加工、CAD制圖等。機械臂在汽車玻璃加工工作方面具備極為重要的作用。教師在該項實訓工作中可以引導學生認知到機械臂的具體應用，汽車玻璃在進行加工工作的過程中，需要在原片玻璃的基礎上進行，但是其面積較大，人工運輸存在較大的危險且容易對玻璃造成損壞。因此，在該工作過程中，可以應用機械臂。結合實踐調研可知，現階段最受歡迎的便是六軸機械臂，能夠全面利用波紋真空吸盤、頂針、超聲波傳感器等零件，在實際進行玻璃運輸工作的過程中，能夠在上述部件的輔助之下，自動化地吸附玻璃，并將其從貨架上取下，運送至輸送臺。在該種形式的實訓應用中，六軸機械臂具備獨特優點，能夠全面地進行調節，使其整體在應用中能夠達成更加滿意、適合的平面、角度，并利用自身所具備的高靈活性、高精準性等特點完成相應的運輸工作。

除此之外，在進行中職教育工作的過程中，進行機電一體化實訓時還會延伸至其他多種不同的工業發展中，如加工、切削、貨物搬運、裝配、熔接、加壓以及檢測等多種不同類型的工作中。不僅如此，機械臂在現階段的研究與應用中，也在保全、野地、救援等工作中出現，對學生進行該方面內容的教學與實訓能夠為中職校園學生逐步拓寬整體的眼界與視野，并在發展進程中逐步強化自身的能力。

結論

綜上所述，機械臂在工業生產中具備十分重要的作用。因此，在教育工作進行的過程中，機電一體化專業對其進行實訓教學能夠在更大限度上強化機械臂的應用與發展。本文在研究的過程中，主要從開放式機械臂在機電一體化專業實訓教學中的應用、機械臂在機電一體化專業汽車玻璃方面實訓教學中的應用，對其后續的發展與完善具有重要的推進作用。望本文的研究能夠全面強化機械臂的發展，使其能夠在機電一體化專業的實訓應用項目中得到更加充分的功能拓展，并在后續發展的進程中全面提升我國工業社會的發展進程。

責任編輯何麗華