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        機電一體化技術在機器人領域中的應用研究

        2018-02-26 07:50:38
        世界有色金屬 2018年24期

        (甘肅能源化工職業(yè)學院,甘肅 蘭州 730000)

        在工業(yè)領域內,機器人控制相對簡單,若運動控制精度較高,則需要通過硬軟件的協(xié)調配合,來對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化,通過閉環(huán)控制系統(tǒng)的構建,來更好的提升機器人運動精準度,為工業(yè)領域提供可靠支持。在把握工業(yè)領域對于機器人應用要求的基礎上,探討機電一體化技術在機器人領域中的應用,具有一定現實意義。

        1 工業(yè)領域對于機器人的應用要求

        (1)機械零件制造精度。與大型機械制造設備相比,工業(yè)機器人的獨特之處在于,其屬于中小型精密加工制造設備,對于設計精度存在著較高的要求,并且在工業(yè)范圍內應用較為廣泛,一旦機械零件制造精度不足,會嚴重影響機器人運動精準度,進而影響工業(yè)生產加工質量,無法滿足工業(yè)領域的現實要求。在工業(yè)領域內,主要將機器人應用于制造加工環(huán)節(jié)中,為保證機器人運動精度,就必須要加強機械部件制造加工的精度控制,對于工業(yè)機器人來說,其核心零部件主要包括電機、機械臂等,在實際加工過程中,需要依據設計要求來控制零部件精度,否則會對機器人在工業(yè)生產加工中的運動精度定位產生不利影響,甚至會對機器人使用功能的發(fā)揮形成制約。

        (2)傳動系統(tǒng)精度。在工業(yè)生產領域,六軸旋轉機器人以及直線運動機器人的應用都比較常見,六軸旋轉機器人的原理在于,六軸皆處于旋轉運動狀態(tài),而直線運動機器人的各軸則處于直線運動狀態(tài),一般在上下料設備中得到應用。在工業(yè)領域內,機器人運動精度控制直接關系著工業(yè)生產效率,在當前技術條件下,減速器的精度存在一定局限,無法達到高精度水平,在以日本RV減速器和行星齒輪減速器為支持的情況下,國內機器人的減速器得以設置,但在串聯(lián)狀態(tài)下,機器人末端運動位置精度往往會受到傳動精度的影響,一旦運動誤差出現,極易加劇傳動鏈推移,甚至會對機器人末端位置控制精確度產生影響。

        (3)機器人裝配精度。機器人在工業(yè)領域中的使用,其末端位置精度直接受到裝配精度的影響,因而工業(yè)領域對于機器人零件裝配精度設計提出了較高要求,傳動鏈各級運動關系狀態(tài)直接關系著機器人使用功能的發(fā)揮,因此必須要保證末端執(zhí)行件位置精度,以優(yōu)化機器人動力傳遞性能,從而加強工業(yè)生產質量控制。

        (4)機器人精度保持性機器人末端負載能力。在機器人使用階段,零部件磨損往往會影響其使用精度,在重復運動狀態(tài)下,定位精度也會受到零部件磨損以及末端復雜的影響。因此在工業(yè)領域使用機器人時,要保證機器人定位與重復定位精度的可靠性,減少誤差,令機器人末端執(zhí)行位置與目標位置高度相符。

        2 機電一體化技術在機器人領域中的應用

        (1)各軸電機運動位置檢測。就機器人各軸的狀態(tài)來看,在安裝電機與氣缸的過程中,對于相關運動精度都做出了嚴格要求,并且安裝之前都需要實施精準檢測與嚴格校準,以確保運動精度達到機器人使用要求。對于電機來說,伺服電機是比較常見的形式,為確保電機處于最佳使用狀態(tài),其旋轉角度主要通過相關編碼器來實施檢測,基于所獲得的反饋數據來調整電機角度,以確保其旋轉控制得以規(guī)范化實現,確保電機實際旋轉角度符合目標要求,此時機器人電機端狀態(tài)良好,動力源的運動精度也更具真實性與可靠性。

        (2)機器人核心部件檢測。對于機器人來說,各軸關節(jié)臂主要通過核心部件來實現減速,這就對于機器人核心部件性能提出了較高的要求,在應用機電一體化技術時,要做好核心部件檢測工作,將振動傳感器規(guī)范安裝于機器人各軸減速器位置,這就能夠對相關部位振動情況進行全面且精準的檢測。

        依據所獲得的檢測數據來對機器人運動情況進行分析和判斷,以便合理調整令機器人保持平穩(wěn)運動。就減速器位置實際振動情況來看,當傳感器快速振動且幅度較大的情況下,則可以判定減速器運行的穩(wěn)定性不足,甚至出現異常狀況,這就有必要檢查減速器位置,并做好相關維護工作,將減速器振動所造成的不利影響控制在最小范圍內,通過機電一體化技術應用價值的發(fā)揮,切實加強機器人運動控制,保證其末端位置運動的精準度與可靠性。

        (3)機器人運動軌跡規(guī)劃。在全面把握工業(yè)生產需求的基礎上,據此來對機器人運動軌跡進行合理調整,在這一過程中,需要明確工控機的具體狀態(tài),將其看作是上位機的計算機,進而對機器人運動軌跡實施科學規(guī)劃,確定目標位置,找準其末端,并設定目標,于工控機中將末端目標的位置與方向準確輸入,觀察機器人各軸運動狀態(tài),分析并計算其運動量,確保符合機器人運動學原理,進而以驅動器為支持,將機器人各軸驅動電機進行下發(fā),令機器人保持優(yōu)良的運動狀態(tài),尤其是各軸運動具有同步性和同時性特征,這就便于找準機器人末端位置與方向,確保符合機器人運動目標,以便加強工業(yè)機器人運動精度控制,為工業(yè)生產加工提供可靠服務。以標準碼垛機器人MS600(如圖1)為例,在實際應用過程中要做好其運動軌跡的規(guī)劃工作,通過供料機構、下料機構以及二維搬運機器人等的協(xié)調配合,完成整個系統(tǒng)運行,并具有較高的工作效率。

        (4)機器人工作環(huán)境管理。在工業(yè)生產領域,機器人作為一種先進的加工設備,其精密度較高,在實際使用過程中,對于周邊環(huán)境也存在特殊化要求,在溫濕度等方面都有著鮮明的體現。為更好的發(fā)揮工業(yè)機器人的應用價值,促進工業(yè)生產效率的改善,就必須要注重機電一體化技術應用價值的發(fā)揮,做好機器人的管理與維護工作,促進其性能優(yōu)化,在保證其使用精準度的同時,延長其使用壽命。

        圖1 標準碼垛機器人MS600

        3 結語

        通過以上研究可知,在工業(yè)機器人領域,若想要保證機器人使用的精準度與可靠性,就必須要對機器人控制系統(tǒng)進行優(yōu)化完善,發(fā)揮機電一體化技術的應用價值,以傳感器技術為支持,對機器人末端位置精度加以精準控制,從而促進機器人使用功能的最大化發(fā)揮,為工業(yè)生產提供可靠支持,進一步推進工業(yè)進步。

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