机电技术在智能机器人中的应用探微

机电技术在智能机器人中的应用探微

谢仁乾，谢丽明

温州海思创信息科技有限公司，浙江温州，325000

摘要：智能机器人是多自由度、多功能型机电一体化的机械设备，利用自动控制与重复编程执行操作任务，具有通用性、拟人化、可编程等特点。机电技术是智能机器人所用的核心技术之一，被应用到设计研发、加工制造、控制应用以及维护等多个环节中，是机器人能够完成自主行动指令的基础。本文首先对机电技术的优势进行分析，而后对其在智能机器人的机械结构、控制系统以及故障排除等方面的应用展开探讨，最后总结了智能机器人的发展趋势，以此强调机电技术在智能机器人发展与应用中的重要性。

关键词：机电技术；机电一体化；智能机器人；智能制造

随着机器视觉、自然语言处理、图像识别等人工智能科技高速发展，智能机器人的应用场景逐步增加，涉及工业制造、商业服务、农业生产、医疗服务等领域。比如在工业加工领域中，智能机器人凭借其安全性、生产效率与稳定性等优势，被应用到焊接、喷涂、搬运、装配等环节中。智能机器人属于典型的机电一体化产品，机电技术对于运行稳定性、操作精度、功能以及工作效率等形成了重要影响。现探讨机电技术在智能机器人中的应用情况。

1机电技术的主要优势

1.1精度较高

机电一体化技术对机构进行了简化，缩减了传动部件的使用数量，因此减少了机械受力变形、配合与磨损所造成的误差。控制技术与计算机检测技术可矫正与补偿内外部干扰因素带来的动态误差，能够满足智能机器人对于工作精度的要求。

1.2功能广泛

以往的机电产品存在功能与技术单一的劣势，智能机器人等新型机电产品集合了学习与智能技术、人机交互技术、控制与规划技术、操作与运动技术、认知与感知技术等多项科技成果，具备更加强大的功能，可以满足多种领域与场合的应用需求。

1.3操作体验良好

机电技术利用数字显示以及计算机程序控制，可提供便捷的人机界面，不需安装过多的手柄与按钮，操作方式得到充分简化。

1.4可靠性与安全性得到增强

运用了机电技术的智能机器人能够实现自动保护、诊断、报警、监控以及安全联锁等功能，故障发生率较低。因此，此类机电产品的可靠性与安全性也更强。

1.5柔性相对较强

机电技术支持通过软件调整机器人的工作程序，从而对多种差异化的作业需求进行有效适应。

2机电技术在智能机器人中的应用

2.1机械结构

智能机器人的机械结构的组成部分包括伺服电机、导轨、齿条、轴承、齿轮等。伺服电机能够对机器人的各个关节部位进行带动，使其保持运动状态；齿条与齿轮能够发挥传动作用；当智能机器人进入运动状态后，导轨与轴承可提供导向与支持的功能。设计者在设计与优化结构时，需要利用机械制造、材料力学以及机械原理等机电技术专业理论，以此才能够为机器人设计可靠性、稳定性良好的机械结构，确保其可以正常、顺畅地运行。机电技术使智能机器人的控制系统、执行系统以及传感器等构成部分得到合理结合，以此满足高精度与高效率控制需求。机械臂所用的减振技术也与机电一体化息息相关。

设计者在完善机器人的结构时，需要综合考虑适应性、负载能力、精度、稳定性等多种因素，并满足紧凑化、轻量化的设计需求，其在连杆机构、材料选择等环节中也需要运用机电技术。

2.2控制系统

电气控制系统可被视作智能机器人所拥有的“大脑”，组成部分包括控制器、执行器与传感器等。传感器可对作业环境中的信息进行精准感知，如压力、湿度、温度、图像以及声音等信息。比如红外传感器可对物体的温度与距离进行感知；光电传感器可对外部环境的颜色以及环境进行感知。机器人依靠传感器能够执行探测环境、识别物体与识别人体姿态等任务，以此和所处作业环境进行交互与感知。机器人的控制器可完成获取来自传感器的数据的任务，并根据数据内容下达多项控制指令。执行器可按照控制器传递的指令，来对相应的动作进行执行，主要涉及液压缸、阀门以及电机等装置。设计者在机器人的电气控制系统设计过程中，必须对自动控制系统、传感器以及电路原理等机电专业知识加以运用。比如弧焊机器人，其借助激光传感器，提供焊接跟踪功能；利用视觉传感器，掌握焊接跟踪的实际残余偏差，从而实现对运动轨迹的有效修正。

2.3排除故障以及维护系统

工业制造领域中的智能机器人经常会被应用到恶劣的作业环境中，其更容易出现故障与异常工况。为了确保智能机器人能够长期维持稳定运行状态，需要及时排除故障并有效维护系统。机电技术可在备件供应、系统维护与故障诊断环节中发挥作用。由于智能机器人的智能化水平日益提升，应确保机电技术能够更为有效地为智能故障诊断、智能控制系统、智能执行器等智能化设计内容提供支持。

3智能机器人的发展趋势

3.1技术发展趋势

从智能制造技术的长期发展与应用的角度分析，智能机器人的升级趋势主要是智能化决策以及执行，以此彻底解放人工劳动力。当前阶段，还应继续完善智能机器人的控制系统、机械结构以及应用功能。机器人所用的减速器、伺服电机、控制器等核心硬件设备的国产化进程持续加速，能够对部分进口产品进行有效替代，还需继续对其惯性、负载、寿命、精度等性能进行强化。芯片属于智能硬件研发的薄弱环节，对于智能机器人的决策、判断与分析的执行能力存在重要影响。当前国内的海量数据可满足智能机器人获取数据的需求，有助于优化神经网络算法模型与机器学习模型。5G通信技术、“端-边-云”系统等技术有助于促进机器人增强数据处理能力，提高人机交互效率。

3.2产品发展趋势

从智能机器人所呈现出的产品形态来看，未来将结合各行业用户的具体需求，对产品性能、功能进行升级与优化。智能机器人可支持的应用场景越来越多元化、复杂化，面临的个性化需求也日益丰富。若能有更多其他领域的企业进入智能机器人硬件研发与制造领域，就能够对各个环节存在的差异化技术需求进行满足，从而提供更丰富的产品组合模式。

4结论

机电技术为智能机器人提供了不可或缺的支持，其应用价值体现在机器人的控制系统、机械结构等多个方面。然而考虑到智能机器人所处的高重载、高速度等特殊化工业环境，还需解决机电产品在系统复杂度、运行效率、使用寿命、噪声等方面的挑战。

参考文献

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