机电一体化技术在机器人领域中的应用探讨

机电一体化技术在机器人领域中的应用探讨

朱国兵

身份证号：421102198012107918

摘要：随着科学技术的发展，各种科学技术不断地应用于工业生产。机电技术是将机械技术和科学结合起来进行工业生产的技术，助于提高工业生产效率。大量工业机器人的出现，改变了传统的流水线生产方式，解放了大量的体力劳动，也提高了工业生产的水平。机电一体化技术将是未来工业生产的发展趋势。

关键词：机电一体化技术；机器人；应用

前言

工程机械主要为用于其中、运输、土石方挖掘等野外作业的大型机械设备，如路面机械、挖掘机械、桩工机械等，普遍需要在恶劣工作环境中工作，要求操作人员能够熟练进行设备的长时间操作。而实现工程机械的机电一体化和机器人化，则能减少人员劳动量，并提高设备生产率。因此，还应加强工程机械机电一体化、机器人化的研究，以推动相关领域的发展。

1工程机械机电一体化、机器人化发展现状

随着机电技术和智能技术的发展，工程机械已经开始向着机电一体化和机器人化的方向发展。1991年，国内自动化领域提出了“863计划”，工程机械机器人化技术的研究工作得到了全面开展，从而完成了自动导引车技术、掘进机机器人化等方面的开发研究。在“九五”期间，清华大学、徐工集团等单位开始了产学研合作，建立了国家工程机械现代集成制造应用工程等研究课题，有效推动了工程机械的机电一体化和机器人化发展。近年来，工程机械机电一体化和机器人化已经进入到实践应用阶段。比如在危险作业中，目前可以利用无线电遥控器指挥装载机进行作业。而通过在推土机上进行GPS安装，则可以完成施工环境和地形坡度等方面的分析，从而实现工程机械的无人操作控制。在国外，无人驾驶自卸车、液压履带式挖掘机等设备也得到了应用，可以在千米以下坑道进行无人操作施工，利用发动机转速传感器实现机电控制，以获得最高的燃油效率。而相较于国外，中国引进了大量的工程机械机器人，全面迎来了工程机械机电一体化、机器人化发展时代。早在2013年，中国共购买36560个工业机器人，赶超日本成为机器人年购入量第一的国家。从工程机械机器人销售情况来看，中国年均销售量近十年平均保持25%的销售增长率。2015年，中国机器人市场需求已经达到4.5万台，成为了世界规模最大的市场。

2机电一体化技术在机器人领域中的应用

2.1各轴电机运动位置检测

就机器人各轴的状态来看，在安装电机与气缸的过程中，对于相关运动精度都做出了严格要求，并且安装之前都需要实施精准检测与严格校准，以确保运动精度达到机器人使用要求。对于电机来说，伺服电机是比较常见的形式，为确保电机处于最佳使用状态，其旋转角度主要通过相关编码器来实施检测，基于所获得的反馈数据来调整电机角度，以确保其旋转控制得以规范化实现，确保电机实际旋转角度符合目标要求，此时机器人电机端状态良好，动力源的运动精度也更具真实性与可靠性。

2.2机器人核心部件检测

对于机器人来说，各轴关节臂主要通过核心部件来实现减速，这就对于机器人核心部件性能提出了较高的要求，在应用机电一体化技术时，要做好核心部件检测工作，将振动传感器规范安装于机器人各轴减速器位置，这就能够对相关部位振动情况进行全面且精准的检测。依据所获得的检测数据来对机器人运动情况进行分析和判断，以便合理调整令机器人保持平稳运动。就减速器位置实际振动情况来看，当传感器快速振动且幅度较大的情况下，则可以判定减速器运行的稳定性不足，甚至出现异常状况，这就有必要检查减速器位置，并做好相关维护工作，将减速器振动所造成的不利影响控制在最小范围内，通过机电一体化技术应用价值的发挥，切实加强机器人运动控制，保证其末端位置运动的精准度与可靠性。

2.3机器人运动轨迹规划

在全面把握工业生产需求的基础上，据此来对机器人运动轨迹进行合理调整，在这一过程中，需要明确工控机的具体状态，将其看作是上位机的计算机，进而对机器人运动轨迹实施科学规划，确定目标位置，找准其末端，并设定目标，于工控机中将末端目标的位置与方向准确输入，观察机器人各轴运动状态，分析并计算其运动量，确保符合机器人运动学原理，进而以驱动器为支持，将机器人各轴驱动电机进行下发，令机器人保持优良的运动状态，尤其是各轴运动具有同步性和同时性特征，这就便于找准机器人末端位置与方向，确保符合机器人运动目标，以便加强工业机器人运动精度控制，为工业生产加工提供可靠服务。以标准码垛机器人MS600为例，在实际应用过程中要做好其运动轨迹的规划工作，通过供料机构、下料机构以及二维搬运机器人等的协调配合，完成整个系统运行，并具有较高的工作效率。

2.4机器人工作环境管理

在工业生产领域，机器人作为一种先进的加工设备，其精密度较高，在实际使用过程中，对于周边环境也存在特殊化要求，在温湿度等方面都有着鲜明的体现。为更好的发挥工业机器人的应用价值，促进工业生产效率的改善，就必须要注重机电一体化技术应用价值的发挥，做好机器人的管理与维护工作，促进其性能优化，在保证其使用精准度的同时，延长其使用寿命。

3机电一体化技术在工业机器人中的未来发展趋势

未来的工业机器人将会提高工厂生产的感知系统，可以来检测周围的设备的进展状况，检测周围设备是否故障，这个对技术的要求非常高，需要攻克力觉传感器和图像处理等技术难关，需要建立高精度的物理模型以应对生产过程中出现的不确定性。人工智能是现在的热点研究方向，机电一体化技术也将会在机器智能化的方向发展，机电智能化是以逻辑性为运行核心，通过采用不同的思维方式，参照人类的一些行为动作对人工智能进行升级。虽然机电一体化在现实生活中应用不能够保证工业机器人的行为与人类一致，但是也足够应对工业生产。现在使用的数字机床已经拥有了部分智能，对生产起到了帮助，未来需要更加开发其他的智能功能，使生产更接近人类的行为动作。

结束语

我国的科学技术在迅速地发展，也刺激了我国经济的发展，很多领域已经处在领先的位置，工业生产也迫切的需要升级改造，工业机器人的出现促使了工业生产的改革。如今机电一体化在很多领域都成功的应用到了，与我们的生活息息相关。工业机器人将会是未来生产的发展趋势，也一定要重视机电一体化在工业机器人中的应用，我们可以想象到未来将会到来的全面智能化的生产时代，拥有好的产品和服务，将会带来更好的经济效益。

参考文献：

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[2]杜树标,蒋韦韦,丁泮.核环境机器人现状及关键技术分析[J].兵器装备工程学报.2016(05).

[3]王永幸.机电一体化技术的发展与应用[J].山东工业技术.2018(11).