機器人領(lǐng)域中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

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機器人由硬件與軟件組成，硬件由機器人本體的硬件結(jié)構(gòu)組成，軟件則是通過計算機開發(fā)的機器人的控制系統(tǒng)，軟件中集成了機器人的運動控制算法、傳感器反饋數(shù)據(jù)處理算法等。由于在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中，機器人應(yīng)用在搬運、碼垛、噴涂、焊接等領(lǐng)域時，機器人的運動控制較為固化，大部分是通過示教模式，使機器人按照預(yù)定的運動軌跡運動，重復(fù)相同的動作，因此，在機器人的實際控制中較為簡單，但對于高精度的運動控制中，必須結(jié)合相關(guān)的傳感器使機器人的控制形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，精確控制機器人的運動軌跡，保證最終的運動精度。

1工業(yè)領(lǐng)域?qū)C器人的應(yīng)用要求

1.1機械零件制造精度

工業(yè)機器人屬于中小型的精密加工制造設(shè)備，相對于大型機械制造設(shè)備而言，其設(shè)計精度要求較高，對機器人中各個零件精度要求較高，由于機器人在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用較為精密，因此為了保證最終的運動精度，在機器人各個機械部件的制造加工過程中對其精度有較高的要求，否則無法滿足機器人運動精度的要求。在工業(yè)機器人的核心零部件（電機、機械臂）的加工過程中由于零件的精度沒有達到設(shè)計要求，在機器人長期運動工作過程中，影響機器人的運動精度定位，由此導(dǎo)致機器人末端運動位置與要求位置出現(xiàn)較大的偏差，嚴重影響機器人的正常使用。

1.2傳動系統(tǒng)精度

工業(yè)領(lǐng)域中常用的機器人有兩種，一種是六軸旋轉(zhuǎn)機器人，即機器人的六個軸的運動都是旋轉(zhuǎn)運動；一種是直線運動機器人，即機器人的各軸的運動均是直線運動，此類機器人通常用于上下料設(shè)備中。機器人運動必然涉及到動力的傳遞，從機器人各軸的驅(qū)動電機傳送至末端位置的過程中，各個傳動件的精度都會影響機器人末端的運動精度。由于工業(yè)機器人對運動精度要求較高，目前國內(nèi)的技術(shù)無法制造高精度減速器，國內(nèi)現(xiàn)有的機器人的減速器大多采用日本生產(chǎn)的RV減速器和行星齒輪減速器。此外，由于工業(yè)機器人大多屬于串聯(lián)機器人，每個傳動環(huán)節(jié)的傳動精度都會影響機器人末端的運動位置，且前端的運動誤差會隨著傳動鏈的推移不斷被放大，導(dǎo)致機器人末端位置控制不精確。

1.3機器人裝配精度

工業(yè)機器人的裝配精度直接影響機器人末端位置的精度，由于工業(yè)機器人設(shè)計之初各個零件的裝配精度設(shè)計不合理，導(dǎo)致在機器人使用過程中傳動鏈各級的運動關(guān)系異常，在工業(yè)機器人動力傳遞的過程中喪失了各軸的運動精度和末端執(zhí)行件的位置精度，無法保證機器人達到要求的位置精度，影響了生產(chǎn)加工的質(zhì)量。

1.4機器人精度保持性

機器人末端負載能力工業(yè)機器人在使用初始階段時的定位精度較高，但隨著使用時間的增加，機器人精度下降，通常是由于機器人各個零部件的磨損導(dǎo)致的，也與機器人的精度保持性有關(guān)。由于機器人通常只做重復(fù)運動，重復(fù)定位精度較高，但由于末端負載以及各個零部件的磨損，導(dǎo)致機器人定位精度和重復(fù)定位精度較差，各級誤差隨著傳動鏈從電機到末端執(zhí)行件執(zhí)行件不斷被放大，導(dǎo)致工業(yè)機器人末端執(zhí)行位置與理想位置存在較大的差異，影響機器人的使用。

2機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

2.1各軸電機運動位置檢測

在機器人各軸的電機與氣缸安裝之初，電機與氣缸的運動精度都經(jīng)過嚴格的檢測與校準，例如電機一般都是采用伺服電機，且各個電機上安裝編碼器用于檢測電機旋轉(zhuǎn)的角度，通過編碼器的反饋數(shù)據(jù)接入電機的伺服驅(qū)動器中控制電機旋轉(zhuǎn)的角度，使電機的實際旋轉(zhuǎn)角度與目標角度一致，保證電機端動力源的運動精度。同樣，做直線運動的氣缸機械臂的伸出與退回的距離經(jīng)過限位擋塊的校正同樣可以保證各個氣缸運動量的精確性，由此保證機器人末端位置的運動精度。

2.2機器人核心部件檢測

機器人的核心部件是各軸的關(guān)節(jié)臂的減速器，在機器人各軸的減速器位置處安裝振動傳感器，檢測減速器位置處的振動情況，由此判斷機器人運動的平穩(wěn)性，若減速器位置處真的傳感器的振動頻率過快、振幅較大則表明減速器運行存在異常應(yīng)針對減速器位置進行檢查和維護確保各個減速器的正常工作，以免由于減速器出的振動影響機器人末端位置的運動精度和平穩(wěn)性。

2.3機器人運動軌跡規(guī)劃

機器人的運動軌跡通常是根據(jù)實際的生產(chǎn)需求規(guī)劃的，機器人的運動軌跡規(guī)劃通常在以工控機為上位機的計算機上進行的，將各個目標位置處末端目標的位置和方向輸入工控機中，根據(jù)機器人運動學(xué)的逆解，將工業(yè)機器人各個軸的運動量求解出來，并通過驅(qū)動器下發(fā)至各個軸的驅(qū)動電機，是機器人各軸同時運動，保證機器人的末端位置和方向達到目標的運動位置和方向，實現(xiàn)機器人對生產(chǎn)加工的要求。

2.4機器人工作環(huán)境管理

工業(yè)機器人屬于高精密的加工設(shè)備，機器人對其周圍環(huán)境的溫度、濕度等都有極高的要求。在工業(yè)機器人的維護和管理工作中，需根據(jù)機器人的性能控制設(shè)備周圍的環(huán)境，根據(jù)機器人的運行情況和生產(chǎn)加工的要求，將工業(yè)機器人安裝在溫度適中、空氣濕度適中的位置，盡量避免工業(yè)機器人由于周圍環(huán)境導(dǎo)致的末端控制精度降低。

3結(jié)論

通過上述的分析，本文針對機電一體化技術(shù)在工業(yè)機器人控制領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了分析與研究，分析了機器人末端位置存在誤差的原因，并提出相應(yīng)檢測和矯正措施，有利于生產(chǎn)人員在機器人使用過程中通過計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)精確控制機器人末端的位置精度，避免影響機器人的正常使用。