机器人领域中机电一体化技术的应用

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机器人由硬件与软件组成，硬件由机器人本体的硬件结构组成，软件则是通过计算机开发的机器人的控制系统，软件中集成了机器人的运动控制算法、传感器反馈数据处理算法等。由于在工业生产制造过程中，机器人应用在搬运、码垛、喷涂、焊接等领域时，机器人的运动控制较为固化，大部分是通过示教模式，使机器人按照预定的运动轨迹运动，重复相同的动作，因此，在机器人的实际控制中较为简单，但对于高精度的运动控制中，必须结合相关的传感器使机器人的控制形成闭环控制系统，精确控制机器人的运动轨迹，保证最终的运动精度。

1工业领域对机器人的应用要求

1.1机械零件制造精度

工业机器人属于中小型的精密加工制造设备，相对于大型机械制造设备而言，其设计精度要求较高，对机器人中各个零件精度要求较高，由于机器人在工业领域中的应用较为精密，因此为了保证最终的运动精度，在机器人各个机械部件的制造加工过程中对其精度有较高的要求，否则无法满足机器人运动精度的要求。在工业机器人的核心零部件（电机、机械臂）的加工过程中由于零件的精度没有达到设计要求，在机器人长期运动工作过程中，影响机器人的运动精度定位，由此导致机器人末端运动位置与要求位置出现较大的偏差，严重影响机器人的正常使用。

1.2传动系统精度

工业领域中常用的机器人有两种，一种是六轴旋转机器人，即机器人的六个轴的运动都是旋转运动；一种是直线运动机器人，即机器人的各轴的运动均是直线运动，此类机器人通常用于上下料设备中。机器人运动必然涉及到动力的传递，从机器人各轴的驱动电机传送至末端位置的过程中，各个传动件的精度都会影响机器人末端的运动精度。由于工业机器人对运动精度要求较高，目前国内的技术无法制造高精度减速器，国内现有的机器人的减速器大多采用日本生产的RV减速器和行星齿轮减速器。此外，由于工业机器人大多属于串联机器人，每个传动环节的传动精度都会影响机器人末端的运动位置，且前端的运动误差会随着传动链的推移不断被放大，导致机器人末端位置控制不精确。

1.3机器人装配精度

工业机器人的装配精度直接影响机器人末端位置的精度，由于工业机器人设计之初各个零件的装配精度设计不合理，导致在机器人使用过程中传动链各级的运动关系异常，在工业机器人动力传递的过程中丧失了各轴的运动精度和末端执行件的位置精度，无法保证机器人达到要求的位置精度，影响了生产加工的质量。

1.4机器人精度保持性

机器人末端负载能力工业机器人在使用初始阶段时的定位精度较高，但随着使用时间的增加，机器人精度下降，通常是由于机器人各个零部件的磨损导致的，也与机器人的精度保持性有关。由于机器人通常只做重复运动，重复定位精度较高，但由于末端负载以及各个零部件的磨损，导致机器人定位精度和重复定位精度较差，各级误差随着传动链从电机到末端执行件执行件不断被放大，导致工业机器人末端执行位置与理想位置存在较大的差异，影响机器人的使用。

2机电一体化技术的应用

2.1各轴电机运动位置检测

在机器人各轴的电机与气缸安装之初，电机与气缸的运动精度都经过严格的检测与校准，例如电机一般都是采用伺服电机，且各个电机上安装编码器用于检测电机旋转的角度，通过编码器的反馈数据接入电机的伺服驱动器中控制电机旋转的角度，使电机的实际旋转角度与目标角度一致，保证电机端动力源的运动精度。同样，做直线运动的气缸机械臂的伸出与退回的距离经过限位挡块的校正同样可以保证各个气缸运动量的精确性，由此保证机器人末端位置的运动精度。

2.2机器人核心部件检测

机器人的核心部件是各轴的关节臂的减速器，在机器人各轴的减速器位置处安装振动传感器，检测减速器位置处的振动情况，由此判断机器人运动的平稳性，若减速器位置处真的传感器的振动频率过快、振幅较大则表明减速器运行存在异常应针对减速器位置进行检查和维护确保各个减速器的正常工作，以免由于减速器出的振动影响机器人末端位置的运动精度和平稳性。

2.3机器人运动轨迹规划

机器人的运动轨迹通常是根据实际的生产需求规划的，机器人的运动轨迹规划通常在以工控机为上位机的计算机上进行的，将各个目标位置处末端目标的位置和方向输入工控机中，根据机器人运动学的逆解，将工业机器人各个轴的运动量求解出来，并通过驱动器下发至各个轴的驱动电机，是机器人各轴同时运动，保证机器人的末端位置和方向达到目标的运动位置和方向，实现机器人对生产加工的要求。

2.4机器人工作环境管理

工业机器人属于高精密的加工设备，机器人对其周围环境的温度、湿度等都有极高的要求。在工业机器人的维护和管理工作中，需根据机器人的性能控制设备周围的环境，根据机器人的运行情况和生产加工的要求，将工业机器人安装在温度适中、空气湿度适中的位置，尽量避免工业机器人由于周围环境导致的末端控制精度降低。

3结论

通过上述的分析，本文针对机电一体化技术在工业机器人控制领域中的应用进行了分析与研究，分析了机器人末端位置存在误差的原因，并提出相应检测和矫正措施，有利于生产人员在机器人使用过程中通过计算机技术和传感器技术精确控制机器人末端的位置精度，避免影响机器人的正常使用。