機電一體化實際上是機械系統和電子電路系統的有機組合，因此又稱為機械電子學。從原理來講，就是依靠電子電路實現對機械設備的控制，這一組合模式有著巨大的吸引力，在工業領域有著巨大的應用價值。而隨著信息科學的發展，智能化設備也逐漸融入機電一體化中，逐漸形成了一種新的應用體系，其最大的優勢就是不僅實現了機械設備的自動化運轉，還在運轉過程中有了智能化的判斷和控制。智能化、電子電路控制、機械動作，形成了模擬人的行為模式，將其廣泛應用于工業制造過程中，稱之為工業機器人。

　　1工業機器人的運用要求

　　1.1機械零部件的制造精度

　　目前工業機器人的應用領域主要是在生產制造業中，且基本都是室內環境中，設備體積不大。為此，要求工業機器人的運轉部件必須制造精度極高。這主要是工業機器人在運轉過程中其機械構建必須按照規定的位置行跡運轉，出現偏差，則一方面可能造成運動軌跡無法達到標準位置，從而使得制造品達不到技術要求;另一方面有可能造成機械零部件的損耗加大，甚至發生工業機器人的機械故障。并且越是靠近機械末端運動位置，由于誤差累積作用，會使其偏差越大，這將使得上述危害更加嚴重。因此，工業機器人的運轉要求機械零部件的精度達到相關標準。

　　1.2傳動系統的精準度

　　傳統系統的運轉精度與零部件的制造精準類似，并且其造成的影響也基本一致，但作用原理和控制難度不同，傳動系統的精度控制更加不易。當前較為常見的工業機器人分為直線運動工業機器人，屬于直上直下控制通常用于上下料;旋轉工業機器人，主要適用于旋轉加工的動作類型。其中直線運轉工業機器人，控制難度主要在于電機運轉的減速器精度，決定了產品生產的精度要求;而旋轉工業機器人一般都是六軸設計，對其精度要求可想而知，當第一軸發生輕微的誤差，將會在末端放大，對其傳動精度的要求不僅在于減速器方面，還有各種齒輪組件的嚙合程度上，這種誤差都會在工業機器人運轉的末端被無限放大。為此，對工業機器人的精準度要求極高，目前受限于我國的科技發展，減速器等設備主要依靠進口，如日本的串聯工業機器人所采用減速器。

　　1.3裝配精度

　　在保證了機械零部件的制造精度和傳統系統的精度后，要對工業機器人進行裝配。而裝配的精度取決于兩個方面，一方面是設計的合理性，即使所有的零部件制造精度以及傳動設備的精準度都滿足了要求，但由于設計時對工業機器人動作指標未考慮允許的微小誤差累積作用，也將造成動作軌跡的變形。例如傳動系統的制造精度只能滿足四軸運轉工業機器人，但設計時未考慮零部件的誤差累積作用要求裝配六軸工業機器人，顯然累積誤差將會造成末端軌跡的誤差超標;另一方面是裝配時的操作工藝問題，這很好理解，沒有按照精準的裝配工藝進行操作，誤差的累積作用將會造成機械末端動作軌跡誤差擴大。

　　1.4精度保持能力

　　即使確保工業機器人的零部件制造精度、傳動系統精準度以及裝配的精度，在工業機器人的長期運轉過程中，仍舊有可能產生誤差。因此，要有一定的精度保持能力。在長期運動過程中誤差的增加主要是零部件的磨損、老化作用。特別是一些重復性動作的工業機器人，其誤差的增大主要是鏈條等傳統系統的誤差過大，即使保持了運動過程中的軌跡精準度，也很難保持定位點的精準度。為此，要確保精度保持能力更強，一方面要提高零部件的材料性能以及更高的制造精度，包括提高傳動系統的精準度和裝配精度的要求;另一方面要實時檢測，定期檢測及維護，對工業機器人實行壽命管理。

　　2機電一體化在工業機器人中的合理應用

　　2.1運動軌跡的檢測

　　運用機電一體化中的電子檢測技術對工業機器人運動過程中的軌跡實時進行監測，對發現的問題進行統計分析，確保其運動的精確性。通過上文已強調了精準性對于工業機器人的重要性，為此，通過對電機上安裝編碼器，對轉速進行檢測，而對于直線運動，則可以采用限位止釘對其定位點的精度確認。通過傳感器等電子檢測手段傳輸至控制單元，對誤差級別進行分析判斷，從而保證了工業機器人系統的精確性。

　　2.2減速器的檢測

　　工業機器人的核心模塊是關鍵部分，而其中最核心的技術就是減速器，它有助于實現工業機器人運動的軌跡保持精確，這包括運動過程中的精確和定位點的精確，每一位置的速度精確等。但在運動過程中也會發生減速器的故障問題，一般的現象就是減速器會發生輕微的震動，而通過對震動檢測敏銳的傳感器，將震動數據進行收集傳輸到檢測設備上，對相應的故障級別進行判斷，從而發出停機維修、減速生產等告警信息，幫助監測人員進行控制，且得到的檢測數據也為之后技術人員的診斷維修提供了重要的依據。

　　2.3工作環境的管理

　　當前的工業機器人主要是實現流水線作業，屬于精密性工作，因此對環境的要求非常高，環境對工業機器人的影響指標主要表現在溫度、濕度及灰塵因素，溫度的變化會使工業機器人的精準性降低增加誤差，濕度及灰塵則會加速零部件的磨損及老化，并且導致傳動系統誤差等。為此，要對工業機器人工作環境進行有效的監測、控制、處置等。而溫濕度傳感器等能夠很好地對環境進行實時檢測，將信號傳輸給控制設備，控制設備啟動相應的空調等對溫濕度進行控制，確保環境條件滿足工業機器人的工作環境。

　　2.4運動軌跡設計

　　工業機器人的運動軌跡必須精確，才能確保生產過程達到技術指標。而運動軌跡的設計一般由工控機設計而成，這需要以工業機器人所能到達的軌跡空間范圍以及動作范圍為基準，根據制造所要的動作以及軌跡，形成對應的數據信息錄入計算機中，通過相應設計軟件生成相應的運動程式和數據庫，最終通過驅動器通過運動程式的設定和數據庫相應數據的支持驅動電機，形成電機組合按照一定的順序、速度、方向進行運轉，實現了機械按照設計軌跡進行運動，最終實現企業的生產制造目的。

　　2.5智能設計

　　工業機器人之所以稱之為機器人，最主要的就是智能部分。對工業機器人的智能部分是以計算機技術為基礎，加入了電子信息技術、傳感器技術、接口結束等。其中以計算機技術為基礎的電子信息技術，具備了邏輯判斷、程序編譯、存儲分析等，用于收集信息、發出指令、指令返回等;傳感器技術則主要是對工業機器人的動作的各項參數監控、環境監控、產品監控等，將數據收集傳送給工業機器人的“大腦”，從而讓工業機器人做出正確的邏輯判斷，指揮機器人的行為。工業機器人所具備的智能極大地增強了工業機器人的適應能力、自動化程度和邏輯判斷能力，提高了企業的生產效率。

　　3結語

　　工業機器人有效運轉的主要條件就是運動軌跡的精準性，這有賴于零部件制造精準、傳動系統精確度、裝配精度以及精度保持能力。圍繞工業機器人的精準度，機電一體化有著十分重要的作用，如運動軌跡的檢測、減速器的檢測、環境的檢測等方面，都有著很好的應用;而圍繞工業機器人的主體制造同樣有著很好的應用，如智能設計、運動軌跡設計這都需要機電一體化全面合理的應用。作者簡介：黃旭(1988-)，男，陜西西安人，碩士，陜西國防工業職業技術學院工程師，研究方向：機電一體化。

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　　作者:黃旭

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