浅谈机电一体化技术在汽车工业机器人中的应用

浅谈机电一体化技术在汽车工业机器人中的应用

张洋

长城汽车股份有限公司 河北省 071100

摘要：机电一体化实际上是机械系统和电子电路系统的有机组合，因此又称为机械电子学。从原理来讲，就是依靠电子电路实现对机械设备的控制，这一组合模式有着巨大的吸引力，在工业领域有着巨大的应用价值。而随着信息科学的发展，智能化设备也逐渐融入机电一体化中，逐渐形成了一种新的应用体系，其最大的优势就是不仅实现了机械设备的自动化运转，还在运转过程中有了智能化的判断和控制。智能化、电子电路控制、机械动作，形成了模拟人的行为模式，将其广泛应用于工业制造过程中，称之为工业机器人。

关键词：机电一体化技术；汽车；工业机器人；应用

引言

工业制造装备中工业机器人是科技技术水平不断提升的象征，其推动着工业生产自动化、智能化和数字化的发展，也是工业生产能力高低的决定性因素。工业机器人在工业领域中属于全能型的机器装置，拥有多机械手或多自由度的技术，可以自动根据预先编排的程序进行工作，并且听从人类发出的指令进行工作。汽车总装对于汽车制造来说至关重要，在汽车总装过程中，将各种型号的零部件快速地进行正确的组装是件非常困难的事，并且还需要非常充足的劳动力。现如今，车型不断更新和多车型的混线生产导致汽车交货期非常紧张，让生产车间面临巨大压力，所以必须提升汽车的生产效率，而生产技术水平的提升直接关系到汽车生产效率的提升。对此，必须对因工业技术、总装车间生产布局不合理导致汽车生产效率降低等问题进行全面地总结和分析，并且进行整改完善，从而实现车间更大的经济效益。

1什么是机电一体化技术

从理论上分析，机电一体化所涵盖的内容比较多，比如像电子技术、机械技术等，是各项专业的整合。机电一体化属于新兴综合性技术学科，在发展过程当中从微电子技术逐渐向机械工业所渗透，成为现代工业化生产中十分关键的技术之一。在机电一体化系统之中所涉及的要素众多，比如像结构组成要素、劳力组成要素、感知组成要素等。其中根据实践证明，在当前我国机械制造业快速发展的同时，机电一体化的作用也更加明显，能够进一步推动工业机器人的发展，并且也能为当前机械生产带来帮助，进而满足新时代对现代机械制造所提出的诸多要求。

2基于新时期工业机器人的运用要求

2.1机械零部件的精度

就目前而言，大多数机械制造企业所采取的工业机器人属于小型精密型，所以在此背景下对机械零部件的制造提出了更高的要求，使其朝着精密化方向不断发展。同时，只有在工业机器人制造操作中遵循基本的要求，保证零部件的精确度，方可提高工业机器人的运动精度。除此之外，假如电机、机械臂这一系列的部位精度与设计不相符，那么则会导致机器人的末端运动位置与实际的需求会产生偏差，严重影响使用情况。

2.2机器人精度保持与末端负载能力

一般而言，在初始阶段，大多数工业机器人的精度性能都比较好，然而伴随着使用时间的不断增长，其零件往往会出现磨损，如此一来，则无法保证精度的有效性，之所以产生这种情况，包括两点：第一在使用之中零件出现磨损，无法保证精度的性能，假如长期的且重复的运作，机器人则会在定位精度上受到一定的干扰；第二是机器人的精度误差往往会伴随着传动链的增加而发生扩大现象，这种情况下末端运作位置往往与实际的需求位置出现不一致现象，无法保证其性能。

2.3对传动部位的精度具有高要求

相较于大部分行业领域来说，工业领域将机器人引进生产加工环节的时间要更早。在该领域当中，汽车工业机器人的使用规模很大，并且发展空间也很大。根据工业领域中机器人的应用情况来看，直线运动汽车工业机器人和六轴旋转汽车工业机器人的使用频率最高。直线机器人顾名思义就是利用直线运动的方式来进行工作，通常情况下工厂会将其与上下料机械[3]。而六轴机器人则是通过六个转轴来进行工作，能够归属于旋转型机器人的类型。在汽车工业机器人的运作过程中，动力传递是其中重要环节，会对机器人末端的精度产生较大影响。而之所以会出现这一情况，是因为当机器人内部驱动电机的动力传递至末端处的时候，末端处的精度就会受到所有传递部件的精度影响，如果其中任一传递部件的精度和标准不相符，就会在很大程度上影响到末端处的精度。

3机电一体化技术在汽车工业机器人中的应用

3.1工业机器人在汽车制造四大工艺中的应用

纵观汽车制造的整个过程，不管任何工种总会找到工业机器人的身影，工业机器人在传统汽车车身的生产过程中，越来越充当着不可替代的作用；在汽车车身的冲压、焊接、涂装、装配这四大生产工艺过程中，始终有机器人忙碌的身影。我们明白传统汽车生产行业不仅仅是劳动密集型的行业，也是技术密集型的行业。无论是在是在汽车零部件制造过程中，还是汽车整车的组装生产过程中，均需要对各个汽车零部件的偏差以及零件的装配精度进行严格控制，由于汽车的装配质量和装配精度要求非常高，单靠工人的自有技能和人工调试很难生产出满意的产品，因此具有高精度、零错误且永不疲劳的工业机器人的应用就显得尤为重要。

3.2改进机器人主体与夹具接口优化设计

为了提高汽车生产效率，工业机器人便开始了应用，其中流动生产线中不可或缺的工具就是夹具，但根据位置的不同，夹具类型也会不同，是一一对应的关系，这导致夹具的通用性降低，从而降低了工业机器人的工作效率。所以为了提高夹具的通用性，可以给机器人主体安装2～3个辅助夹具，借助数控机床更换刀头的理念给机器人本体和夹具之间添加一个通过接口，进行多种接口设计，尝试不同类型的接口设计，分析不同类型的接口设计能达到的效果，从而获得效果最佳的通用接口。结合夹持装置的安装要求，将机器人本体和对应的夹具在流动生产中能够更快速地连接在一起，无论是从时间控制角度来看，还是从机器人工作效率来看，都较之前没有采用该设计方式时有显著的提升。

3.3运动轨迹设计

工业机器人的运动轨迹必须精确，才能确保生产过程达到技术指标。而运动轨迹的设计一般由工控机设计而成，这需要以工业机器人所能到达的轨迹空间范围以及动作范围为基准，根据制造所要的动作以及轨迹，形成对应的数据信息录入计算机中，通过相应设计软件生成相应的运动程式和数据库，最终通过驱动器通过运动程式的设定和数据库相应数据的支持驱动电机，形成电机组合按照一定的顺序、速度、方向进行运转，实现了机械按照设计轨迹进行运动，最终实现企业的生产制造目的。

结束语

综上所述，汽车工业机器人的实际应用对精度维持效果和末端负载性能、对机器人的装配精度、对传动部位的精度、对设备零件的精度具有高要求，而现阶段工业生产者可以将汽车工业机器人应用在智能制造、机器人作业环境管理、检测机器人核心元件、机器人运动轨迹设计等方面。同时，技术人员还应当发挥自身的创新能力来研发新型汽车工业机器人，以此来推动我国工业领域的快速发展。参考文献

参考文献

[1]南博.论述机电一体化技术在工业机器人中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020(07):190-191.

[2]卢永霞,杨辉静,罗肖培.机电一体化技术在工业机器人中的应用研究[J].南方农机,2020,51(12):192.

[3]朱光霞.机电一体化技术在工业机器人中的应用[J].内燃机与配件,2020(02):235-236.

[4]信敬科.机电一体化技术在工业机器人中的应用[J].内燃机与配件,2019(21):214-215.

[5]张康明.机电一体化技术在工业机器人中的应用[J].南方农机,2019,50(10):191-192.