机电一体化技术在工业机器人中的应用研究

机电一体化技术在工业机器人中的应用研究

杜宇

鄂尔多斯市双欣化学工业有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 016000

摘要：随着我国现代化技术的快速发展，机器人快速的在各个行业中应用，工业机器人作为一种高效率的生产工具已经广泛应用于各个行业。机电一体化是指将传统机械设备与电子控制系统的功能进行整合，从而形成一个完整的自动化系统。这种集成化的设计模式不仅可以降低成本、提升效率，还可以为机器人提供更加灵活、精准的操作方式，满足不同工况下对机器人的需求。本文旨在探讨工业机器人中机电一体化技术的应用现状和发展趋势，并提出相应的解决方案。

关键词：工业机器人；机电一体化；技术

引言

软件以及硬件属于工业机器人的主要组成部分，硬件属于工业机器人的硬件结构，软件属于工业机器人的控制系统，制造业机器人的运动控制算法，传感器反馈。它属于计算机技术技术开发种类，涵盖数据处理算法以及许多其他内容。在现代工业生产以及制造过程中，机器人在妥善处理、接头以及喷涂等环节中起着不可忽视的作用。由于纺织业机器人的运动控制具有固化的特性，因此主要采用教学方法。机器人可以依据设置的运动轨迹执行相应的手势。然而，倘若相应运动控制的精确度及对于精确度的要求非常低，亦应当选用相应的传感来促使机器人控制闭环控制系统。

1机电一体化技术在工业机器人中应用的价值

在工业机器人中应用机电一体化技术可让机器人运作更加稳定，有助于提升企业生产效率。相比于传统生产模式，工业机器人的管理系统更加系统化与规范化，同时可随时按照设定程序执行对应指令，可消除人力操作误差。与此同时，工业机器人以电子技术为主，可在各个生产流程中进行质量的自主检测，自动收集系统内部数据，并对其进行整理、归纳与处理，可实现工业生产的智能化运行。机电一体化技术在工业机器人中的应用，可彻底改变传统生产效率低下、质量控制难度大的问题，有助于打造和谐、高效的生产环境。

2现代工业对工业机器人的应用要求

1）机械零部件的高精度。工业机器人的机械零部件主要包括了控制器、臂、传感器、末端执行器等，且大多数的工业机器人要满足“0.001英寸或更高精度”的要求。当前各机械制造行业所运用到的机器人有着小型、精密的特点，因而对零部件的精度也提出了更高的要求，确保工业机器人领域能朝着更为标准化、精细化的方向发展。只有确保零部件的精度达到标准，方能从根源上提升机器人运动时的精确度。例如机器人机械臂、电机等零部件的精度不够，那么必定会导致机器人运动时的末端位置和实际需求存在较大偏差，影响到机器人的使用效率和质量。2）传动系统的高精度。传动系统是否稳定准确会直接影响到工业机器人的应用质量。例如，若传动系统不稳定时，可能导致机器人末端运动的精确度下降，机器人无法更高效准确地传递相关物品。在未来工业机器人的研发和制造中，尤其要关注到传动系统的精准度问题，及时采取行之有效的措施来保障传动系统维持高精度，以确保机器人的运行。3）制造装配科学合理。制造与装配是工业机器人研发后的关键性步骤，也与机器人后续是否能顺利完成作业有密切关联。若制造环节有漏洞或是装配时不注意细节问题（例如技术人员未能综合考虑到机器人各零部件的性能问题），都可能影响到机器人运动末端的准确性，甚至造成不良事故，影响企业的良好声誉。为此，现代工业时代下的工业机器人在制造、装配的过程要科学合理、严格控制各细节处理，并把握好对机器人末端负载能力的控制，从而确保机器人始终在稳定的状态下运动和作业。

3机电一体化技术在工业机器人领域的具体应用

3.1工业机器人的轨迹规划

机电一体化技术通过将电机控制器与传感器集成在一起，实现了对机器人运动状态实时监测和反馈控制的功能。同时，它还可以利用计算机视觉技术来获取环境数据，从而更加准确地确定机器人的位置和姿态。在实际应用中，机电一体化技术可以大大提高工业机器人的工作效率和生产率。具体而言，机电一体化技术可以通过建立一个闭环控制系统来实现机器人的轨迹规划。机器人需要安装一组传感器以检测其位置和姿态。这些传感器的数据会被传输到控制器上进行处理和分析，如图1所示。控制器会根据机器人的状态给出相应的指令，使机器人沿着预定好的轨迹移动，整个过程非常高效且精确。此外，机电一体化技术还能够实现机器人的自适应巡航功能，即机器人可以在不需要人工干预的情况下自主完成工作任务，这为工业机器人的应用提供了更多的可能性和发展空间。

3.2应用于工业机器人核心部位测量

工业机器人本就属于精密装备，被誉为是“制造业皇冠顶端的明珠”。工业机器人作为集智能化、自动化等先进技术为一体的工业自动化设备，在现代工业生产体系中占据愈发重要的地位。工业机器人三大核心零部件包括控制器、RV减速器和伺服系统，占机器人生产成本的70%及以上。此外，还包括诸如传感器、末端执行器等零部件。RV减速器属于精密的动力传达结构，它能有效降低转速，传递更大扭矩，为工业机器人的稳定精确运用创造了有利条件，但当前国内生产的减速器存在着寿命短、发热量大等不足，还需予以重视。工业机器人中涵盖了有多个轴关节的减速器，为了确保机器人能平稳运行，就需要利用机电一体化技术加以测量来了解减速器的使用状态。机电一体化技术还能实现在线监测，能根据轴关节的振动频率、幅度等来窥见机器人当前的运动状态。若轴关节运动频率和设计不符时，系统会发出警告，要求工业技术人员处理问题，方可确保机器人运动的稳定性。又如可将机电一体化技术应用于控制器这一核心部位的测量中。控制器被形象地称作是工业机器人的“大脑”，它包括了控制柜等硬件和编程程序等软件，能接收与处理工业机器人工作运行的全部信息，随后根据得到的信息来驱动各个伺服电机。工业机器人具备系统化的特征，其各核心部位间相互联系，利用机电一体化技术加以测量，是维护工业机器人运行平稳和安全的重要法门。

3.3应用于工业机器人工作环境管理

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的相继提出和深化，工业机器人运用更为广泛。工业机器人的出现能替代部分制造业的流水线人员，在提升生产效率的同时也降低了安全隐患，这意味着我国工业制造迎来了崭新格局。工业机器人的工作环境，即应用场景不断增多，应用类型也丰富多样，如磨抛加工机器人、焊接机器人、激光加工机器人（如图1所示）、真空处理机器人、喷涂机器人等。工业机器人在作业过程中，对于周围环境都存在着较高的要求，不仅温湿度要适当，还要避免受到周围的电磁信号干扰，以免在电磁信号影响下导致机器人的运动轨迹改变。机电一体化技术是实现对工业机器人工作环境管理的有效技术手段，具体可通过PLC（可编程逻辑控制器）来操作[7]。例如，PLC能实现对工业机器人工作环境温湿度的自动化调节，为机器人的运用创造出更为稳定和谐的环境，以免因外界环境温度过低等问题导致机器人启动慢而效率低下，抑或是环境温度过高而影响到机器人的智能操作，能够将各种影响因素扼杀在摇篮中。

结束语

综上所述，对工业机器人中的机电一体化技术进行了深入研究和应用。通过机械部件和电子元件进行集成设计，实现更加高效、精确、可靠的工作方式。同时，这种技术还具有降低生产成本、提高产品质量等方面的优势。对我国工业机器人中机电一体化领域应用的发展具有一定的参考价值。

参考文献

[1]褚金岳,杨文珺.汽车工业机器人中机电一体化技术的应用研究[J].时代汽车,2023(05):7~9.

[2]陈烨强.工业机器人中机电一体化技术的应用分析[J].中国设备工程,2021(09):33~34.

[3]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.