淺談機(jī)電一體化技術(shù)在汽車工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

錢菊

摘要：本文首先分析了在汽車工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際情況，隨后闡述了汽車工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用要求，最后探究了機(jī)電一體化技術(shù)在汽車工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用，以此來供相關(guān)人士交流參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);汽車工業(yè)機(jī)器人;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU413.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）08-0201-02

0? 引言

改革開放的順利推進(jìn)使得國民經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出繁榮趨勢，而我國科技領(lǐng)域也取得了較大進(jìn)步。出于跟隨時(shí)代發(fā)展腳步的目的，工業(yè)生產(chǎn)者開始將汽車工業(yè)機(jī)器人投入到生產(chǎn)線運(yùn)作當(dāng)中，并在汽車工業(yè)機(jī)器人中運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，使得我國的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

1? 在汽車工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際情況

相比與國際領(lǐng)先水平來說，國內(nèi)的科技發(fā)展水平仍具有較大差距。國內(nèi)科技發(fā)展的基礎(chǔ)就是機(jī)電一體化，其促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。而機(jī)電一體化技術(shù)也是我國汽車工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)基礎(chǔ)，由于相比于發(fā)達(dá)國家而言，我國的科技發(fā)展史并不長，所以在汽車工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程存在很多弊端，而想要改善這些弊端需要花費(fèi)一段漫長的時(shí)間。同時(shí)，國內(nèi)汽車工業(yè)機(jī)器人的精度也無法符合國際標(biāo)準(zhǔn)，也并不具備完善的感知能力。為此，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域需要加大對(duì)于汽車工業(yè)機(jī)器人研發(fā)工作的關(guān)注力度。因?yàn)闊o法和國際水平相比擬，所以我們需要緊跟機(jī)器人技術(shù)的世界發(fā)展趨勢，從而更好地完善我國的機(jī)器人技術(shù)?，F(xiàn)階段我國國家部門出臺(tái)了一批鼓勵(lì)技術(shù)人才的政策，并向人才提供一定的福利補(bǔ)助。同時(shí)，國家部門應(yīng)當(dāng)向計(jì)算機(jī)技術(shù)提供更多的補(bǔ)助資金，從而推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)水平會(huì)受到科技發(fā)展的影響，而機(jī)器人技術(shù)又屬于當(dāng)前國內(nèi)科技領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)國內(nèi)機(jī)器人技術(shù)水平得到提升，就會(huì)推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，進(jìn)而提升我國的國際地位。因此，我國需要對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行鼓勵(lì)，激發(fā)他們研發(fā)汽車工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力，以此來推動(dòng)國內(nèi)科技領(lǐng)域的快速發(fā)展。

2? 汽車工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用要求

2.1 對(duì)精度維持效果和末端負(fù)載性能具有高要求

在使用汽車工業(yè)機(jī)器人的初級(jí)階段，使用者都能感受到機(jī)器人穩(wěn)定的性能及良好的精度所發(fā)揮的優(yōu)勢作用，但是隨著使用期限的增加，機(jī)器人內(nèi)部的構(gòu)件會(huì)被磨損，這不僅會(huì)降低機(jī)器人的精度，還會(huì)影響到機(jī)器人的性能。而之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)闉榱吮３止I(yè)生產(chǎn)對(duì)精度提出的標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)器人需要長時(shí)間重復(fù)單一的運(yùn)作，長此以往機(jī)器人內(nèi)部的構(gòu)件就會(huì)被磨損。不過，相較于普通構(gòu)件來說，末端負(fù)載方面的問題造成的影響會(huì)更大，它會(huì)影響到機(jī)器人的定位精確度，并且傳動(dòng)鏈處的偏差會(huì)逐漸加大，最終會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人末端無法按照規(guī)范要求來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而阻礙機(jī)器人性能的穩(wěn)定發(fā)揮[1]。

2.2 對(duì)機(jī)器人的裝配精度具有高要求

裝配環(huán)節(jié)是制造機(jī)器人工作中最不容忽視的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，如果這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會(huì)在很大程度上影響到機(jī)器人末端的精度。在設(shè)計(jì)汽車工業(yè)機(jī)器人裝配零件的過程中，如果不能對(duì)設(shè)計(jì)方面的科學(xué)性進(jìn)行全面考察，就會(huì)造成在機(jī)器人的使用期間，傳動(dòng)鏈處會(huì)發(fā)生較大偏差，從而導(dǎo)致機(jī)器人無法精準(zhǔn)完成動(dòng)力傳遞工作，也很難為轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的高效性提供保障，造成汽車工業(yè)機(jī)器人無法按照預(yù)計(jì)目標(biāo)來完成工作[2]。同時(shí)，在這種情況下，工廠也不能正常開展工業(yè)加工生產(chǎn)活動(dòng)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也很難符合規(guī)范要求。

2.3 對(duì)傳動(dòng)部位的精度具有高要求

相較于大部分行業(yè)領(lǐng)域來說，工業(yè)領(lǐng)域?qū)C(jī)器人引進(jìn)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的時(shí)間要更早。在該領(lǐng)域當(dāng)中，汽車工業(yè)機(jī)器人的使用規(guī)模很大，并且發(fā)展空間也很大。根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)器人的應(yīng)用情況來看，直線運(yùn)動(dòng)汽車工業(yè)機(jī)器人和六軸旋轉(zhuǎn)汽車工業(yè)機(jī)器人的使用頻率最高。直線機(jī)器人顧名思義就是利用直線運(yùn)動(dòng)的方式來進(jìn)行工作，通常情況下工廠會(huì)將其與上下料機(jī)械[3]。而六軸機(jī)器人則是通過六個(gè)轉(zhuǎn)軸來進(jìn)行工作，能夠歸屬于旋轉(zhuǎn)型機(jī)器人的類型。在汽車工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)作過程中，動(dòng)力傳遞是其中重要環(huán)節(jié)，會(huì)對(duì)機(jī)器人末端的精度產(chǎn)生較大影響。而之所以會(huì)出現(xiàn)這一情況，是因?yàn)楫?dāng)機(jī)器人內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳遞至末端處的時(shí)候，末端處的精度就會(huì)受到所有傳遞部件的精度影響，如果其中任一傳遞部件的精度和標(biāo)準(zhǔn)不相符，就會(huì)在很大程度上影響到末端處的精度。因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)本身就對(duì)機(jī)器人精度提出了一定要求，所以任何阻礙機(jī)器人運(yùn)作精度的影響因素都應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)人員的重視。我國的機(jī)器人技術(shù)本身就落后于國際發(fā)達(dá)國家，很多汽車工業(yè)機(jī)器人及其配套的減速器都是從國外進(jìn)口的，這意味著我國還不具備自主研發(fā)減速器的技術(shù)能力。比如，在我國使用頻率較高的行星齒輪減速器就是從日本進(jìn)口的。另外，現(xiàn)階段在工業(yè)領(lǐng)域中，串聯(lián)機(jī)器人具有較大的應(yīng)用規(guī)模，而這種機(jī)器人容易在前段運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏差，并且其傳動(dòng)鏈處的偏差也是處于逐漸擴(kuò)大的狀態(tài)，而這會(huì)影響到傳動(dòng)部位的精度。

2.4 對(duì)設(shè)備零件的精度具有高要求

按照制造規(guī)模來說，汽車工業(yè)機(jī)器人的制造規(guī)模較小，所以制造汽車工業(yè)機(jī)器人被劃分到小型精密加工制造業(yè)的范疇。相較于大型設(shè)備制造工作來說，汽車工業(yè)機(jī)器人的制造工作更加關(guān)注零件精度和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。在制造汽車工業(yè)機(jī)器人的過程中，技術(shù)人員要按照設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行作業(yè)，從而為零件的精度提供保障，使得汽車工業(yè)機(jī)器人能夠按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且運(yùn)動(dòng)的精度能夠合乎規(guī)范，且滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。其次，在制造汽車工業(yè)機(jī)器人零件的過程中，技術(shù)人員要在結(jié)合實(shí)際情況的情況下來參考設(shè)計(jì)方案，保證零件的精度能夠和標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。零件當(dāng)中占據(jù)關(guān)鍵地位的機(jī)械臂、電機(jī)是技術(shù)人員的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，如果這些部件不能按照設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行加工，就會(huì)對(duì)汽車工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致機(jī)器人末端精度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

3? 機(jī)電一體化技術(shù)在汽車工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

3.1 在智能制造中的應(yīng)用

汽車工業(yè)機(jī)器人可以將信息系統(tǒng)中的操作命令接收，并根據(jù)技術(shù)人員提前設(shè)定的程度來進(jìn)行工作，這樣能夠使得工業(yè)生產(chǎn)效率得到提升。在研發(fā)智能汽車工業(yè)機(jī)器人時(shí)，科技人需要融合電子科技、信息技術(shù)、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，使得汽車工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)功能更加完善。技術(shù)人員按照人類手臂的形態(tài)模擬研發(fā)出了機(jī)械臂，在研發(fā)這種元件時(shí)，技術(shù)人員需要引進(jìn)精度更高的電子機(jī)械技術(shù)來使得機(jī)械臂的動(dòng)作更加靈活。同時(shí)，技術(shù)人員還需要保證機(jī)械臂所配套傳感器的感知性更強(qiáng)，使得機(jī)械臂能夠仿照人類手臂功能來完成同樣的工作。其次，在智能機(jī)器人制造中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)還能夠使得機(jī)器人的導(dǎo)航功能能夠自動(dòng)完成[5]。同時(shí)，機(jī)器人還可以對(duì)生產(chǎn)線上產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，這樣可以保證機(jī)器人裝配的精準(zhǔn)性，并保證機(jī)器人能夠按照預(yù)設(shè)程度來調(diào)配產(chǎn)品。另外，技術(shù)人員還可以引進(jìn)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)等多種科技，這樣能夠保證機(jī)器人分類的合理性，提升工業(yè)化操作的效率，這樣不僅能夠保證工廠生產(chǎn)效率，還能優(yōu)化產(chǎn)品性能，為工業(yè)企業(yè)爭取更多的經(jīng)濟(jì)利益。例如，在領(lǐng)克汽車生產(chǎn)過程中，由于汽車焊點(diǎn)過多，為了焊接之后的車身細(xì)膩外觀，領(lǐng)克工廠引入世界頂級(jí)KUKA生產(chǎn)線，采用零件尺寸精度達(dá)到0.05毫米激光熔/切割焊接技術(shù)，506臺(tái)機(jī)器人同時(shí)開工，主焊線自動(dòng)化程度達(dá)到100%。

3.2 在機(jī)器人作業(yè)環(huán)境管理中的應(yīng)用

汽車工業(yè)機(jī)器人本身就屬于高精密度制造設(shè)備中的主要類型，在何種環(huán)境下工作中會(huì)影響到機(jī)器人內(nèi)部的構(gòu)造元件。出于保證機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定性的目的，工業(yè)企業(yè)需要利用機(jī)電一體化技術(shù)來對(duì)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境中的濕度和溫度進(jìn)行控制。在維護(hù)汽車工業(yè)機(jī)器人的過程中，技術(shù)人員必須對(duì)機(jī)器人的性能進(jìn)行嚴(yán)格把控，按照機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)來對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行控制。同時(shí)，管理者還要保證汽車工業(yè)機(jī)器人和配套設(shè)備都處在具有合適濕度、溫度條件適宜的環(huán)境下，盡可能避免機(jī)器人由于受環(huán)境因素限制而導(dǎo)致生產(chǎn)工期延誤。例如，現(xiàn)代數(shù)控車床與機(jī)器人完美配合，在數(shù)控車床上下料，機(jī)器人一拖二，全自動(dòng)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)能夠極大的提高生產(chǎn)效率，讓工人可以從作業(yè)環(huán)境中解放出來。

3.3 在檢測機(jī)器人核心元件中的應(yīng)用

在汽車工業(yè)機(jī)器人的主要部件中，各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)處的減速器占據(jù)了其中的關(guān)鍵地位。出于保證機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的目的，技術(shù)人員必須將振動(dòng)傳感器配置在所有減速器當(dāng)中，如果機(jī)器人的實(shí)際數(shù)據(jù)能夠和機(jī)器人的振動(dòng)狀況保持同步，就代表機(jī)器人處于穩(wěn)定的運(yùn)作狀態(tài)。如果機(jī)器人的振動(dòng)過于頻繁，而且振動(dòng)的幅度并不小，這就代表減速器出現(xiàn)了問題。另外，技術(shù)人員應(yīng)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測分析的方式來檢測機(jī)器人各個(gè)減速器的實(shí)際情況，再按照振動(dòng)頻率來調(diào)整數(shù)據(jù)，提升汽車工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[6]。

3.4 在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

工廠往往都是按照相應(yīng)的生產(chǎn)需求來規(guī)劃汽車工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)作軌跡的，而這項(xiàng)工作一般都是依靠電子計(jì)算機(jī)來處理。技術(shù)人員必須用數(shù)據(jù)記錄的方式在計(jì)算機(jī)中錄入企業(yè)生產(chǎn)位置和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方位等信息，然后就能夠發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢作用來對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)計(jì)算機(jī)還能夠結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)原理來保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，生產(chǎn)者還可以利用工控機(jī)中的驅(qū)動(dòng)設(shè)備來向所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送計(jì)算數(shù)據(jù)，為運(yùn)轉(zhuǎn)軸提供穩(wěn)定作業(yè)的動(dòng)力。使得機(jī)器人能夠按照預(yù)計(jì)規(guī)劃的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而企業(yè)也能按照規(guī)范要求來進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

4? 結(jié)束語

綜上所述，汽車工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用對(duì)精度維持效果和末端負(fù)載性能、對(duì)機(jī)器人的裝配精度、對(duì)傳動(dòng)部位的精度、對(duì)設(shè)備零件的精度具有高要求，而現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)者可以將汽車工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在智能制造、機(jī)器人作業(yè)環(huán)境管理、檢測機(jī)器人核心元件、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)等方面。同時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)發(fā)揮自身的創(chuàng)新能力來研發(fā)新型汽車工業(yè)機(jī)器人，以此來推動(dòng)我國工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳婷，敖茂堯.基于混合式教學(xué)模式的機(jī)電一體化課程改革研究與實(shí)踐——以“汽車工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”課程為例[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，11（5）：62-66.

[2]張磊，李廣宇，徐峰，孟長伊，楊少奇，張含思，張?jiān)拼T，李玲玲.液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)在大型精密播種機(jī)上的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（6）：231-232.

[3]扈凱，張文毅，祁兵，紀(jì)要，李坤，嚴(yán)偉.液壓底盤在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（14）：259-263.

[4]榮莉，王洪新，劉瓊，龔冬梅，李鴻賓.基于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2019（2）：98-99.

[5]唐萬鵬，崔世鋼，李冰，尹靜濤，馮佳.機(jī)器人控制模塊中的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究——維工作平臺(tái)電機(jī)選型計(jì)算[J].大電機(jī)技術(shù)，2019（2）：75-80.

[6]邵雨露.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造工程方面的發(fā)展方向[J].數(shù)碼世界，2018（9）：208.