探究機電一體化技術在工業機器人中的應用

摘?要：當前工業機器人在工業領域得到了廣泛應用，進一步帶動了我國機械制造業的有序發展。其中在工業機器人中機電一體化技術是核心，也是精髓所在，將機電一體化作為切入點，憑借著其優勢融入工業機器人之中，推動工業機器人的創新變革。在本文中則著重探究了何為機電一體化，機電一體化在工業機器人中的應用等，以此推動機械制造行業的可持續發展與進步。

關鍵詞：機電一體化;工業機器人;應用

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

1?什么是機電一體化技術

從理論上分析，機電一體化所涵蓋的內容比較多，比如像電子技術、機械技術等，是各項專業的整合。機電一體化屬于新興綜合性技術學科，在發展過程當中從微電子技術逐漸向機械工業所滲透，成為現代工業化生產中十分關鍵的技術之一。在機電一體化系統之中所涉及的要素眾多，比如像結構組成要素、勞力組成要素、感知組成要素等。其中根據實踐證明，在當前我國機械制造業快速發展的同時，機電一體化的作用也更加明顯，能夠進一步推動工業機器人的發展，并且也能為當前機械生產帶來幫助，進而滿足新時代對現代機械制造所提出的諸多要求。

2?基于新時期工業機器人的運用要求

2.1?機械零部件的精度

就目前而言，大多數機械制造企業所采取的工業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展。同時，只有在工業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計不相符，那么則會導致機器人的末端運動位置與實際的需求會產生偏差，嚴重影響使用情況。

2.2?轉動系統的精準度

現階段，工業機器人的應用涉及六軸旋轉機器人與直線運動機器人，對于六軸旋轉機器人而言，主要是運用六軸運動，屬于旋轉運動類型，直線運動機器人則是應用于上下料的設備。作為機器人運動中的重要組成內容，動力傳遞對末端運作精確度有一定的影響，一般而言，在經過各類軸驅動作用之后，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生影響，所以要積極提高轉動系統的精確度。從另外一個角度分析，與發達國家相比較，我國機器人制造技術水平還存在欠缺，尤其是無法自主研發高精度的減速器，所以在未來的發展進程當中，需要加大開發力度，積極探索打造出適合我國工業領域適用的工業機器人。

2.3?機器人裝配精度問題

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

2.4?機器人精度保持與末端負載能力

一般而言，在初始階段，大多數工業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，其零件往往會出現磨損，如此一來，則無法保證精度的有效性，之所以產生這種情況，包括兩點：第一在使用之中零件出現磨損，無法保證精度的性能，假如長期的且重復的運作，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生擴大現象，這種情況下末端運作位置往往與實際的需求位置出現不一致現象，無法保證其性能。

3?工業機器人中機電一體化的應用

3.1?機電一體化應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，在工業機器人制作前期要嚴格控制運動精度，從根本上保證機器人轉動軸。伺服電機是其中最為基礎的電機類型，其中可以在電機上安裝編碼器，以此對旋轉的角度進行監測，但是需注意到的一點是利用編碼器對電機當中的數據進行翻譯的時候，需要及時的將所翻譯的數據上傳到驅動器之中，這樣才能從根本上保證電機旋轉的角度與規定的角度保持一致。從另外一個角度分析，直線運動機器人在應用機械技術進行運動精度調檔檢測的時候，需應用電子技術實現對工業機器人運動軌跡的矯正與更正，尤其在發生錯誤的時候，需及時的找出其中所存在的故障，保證工業機器人的正常運行。

3.2?機電一體化技術應用于機器人運動軌跡規劃

作為機器人完成作業的重要基礎，運動軌跡往往會受到工作環境等因素所帶來的影響，當然，工業機器人的運動軌跡具有固定性與穩定性，需嚴格按照設定的程序進行運動。在機電一體化技術的有效應用下，能夠進一步實現對工業機器人運動軌跡控制，其中要嚴格按照工業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，由機電控制系統明確的指令，設定目標，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劃之中，需將驅動器作為主要的支持點，嚴格按照運動原理對驅動電機發出相應的指令，這樣才能從根本上保證機器人各軸之間的同步性，才能實現軌跡的預期性。需注意的一點，機器人的運動狀態需符合機器人運動設定目標，要提高運動精度的可靠性。

3.3?機電一體化技術應用于機器人核心部件測量

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

3.4?機電一體化技術應用于機器人工業環境控制

要想保證工業機器人作業的有效性，那么則需要對周圍環境加以分析。工業機器人對工作環境的要求呈現出復雜性，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重影響工業機器人的運動軌跡，面對這種情況需加強對機電一體化技術的應用，比如通過PLC等技術，做好對工作環境的控制，實現對溫度的自動化控制，這樣便可以從本質上避免因為溫度過高而出現操作失誤的現象。

3.5?機電一體化技術應用于智能制造

工業機器人具有智能化，可以根據所接受的操作指令完成相應的動作，在智能研發當中要將機械、信息技術等眾多學科知識加以綜合，這樣可以讓工業機器人在實際運行當中達到預期的效果。如工業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方可完成。同時，機電一體化技術的有效應用下能夠將自動導航功能融入其中，并且還能夠通過結合電子信息技術、傳感技術等實現精確分類與快速操作，這樣再進一步增強企業生產效率的同時也能夠保證其質量。

4?PLC控制下工業機器人的系統設計

PLC技術是當前備受歡迎的一項技術，其中在工業機器人中的應用可以當作中心指揮系統，實現工業機器人的智能性。

4.1?硬件設施

硬件設施的好壞從根本上關系到了工業機器人的好壞，在PLC系統中，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，在工業機器人設計過程當中，需要從PLC技術角度出發，進一步優化硬件設施，提高工業機器人的整體功能性。

4.2?軟件程序設計

軟件程序的設計是工業機器人設計當中的重中之重，相當于人的大腦發出指令。在軟件程序設計過程當中，需要從不同的角度出發，針對工業機器人的性能以及生產產品的要求采取軟件編程。比如標簽應該貼在哪里，應該貼怎樣的標簽，或者在生產鋼卷之后，如何運用無人調運機器人進行調運，機器人的自動定位以及輕裝技術是如何的？這一系列的內容均離不開軟件程序的設計，對此相關的技術人員不僅要具備專業的軟件編程知識，而且還要對工業機器人加以了解與掌握。

5?機電一體化技術在工業機器人中的未來發展趨勢

在未來的發展進程當中，機電一體化技術會全面融入到工業機器人之中，并且通過機電一體化技術可健全企業生產感知系統，通過高精度的設備實現對工業機器人生產狀況的檢測。此外，技術工作人員利用機電一體化技術可以突破力覺傳感器與圖像處理等各方面問題，針對性地解決企業生產當中所存在的問題。智能化是未來發展的趨勢，工業機器人在機電一體化的應用下，其智能化水平會越來越高，并形成相應的邏輯系統，實現精準的工業生產目標。

6?結語

綜上所述，機電一體化技術已經成為了工業機器人有序運行的重要載體，不僅可以改變了傳統的生產模式，而且提高了生產效率，體現了智能化，實現了工業生產的基本需求，創新了工業生產的創新變革。在未來的發展進程當中，科研人員需要加強開發力度，將機電一體化技術全面融入其中，推動工業機器人的創新發展。

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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。