工业机器人技术在机械工程中的应用研究

解本利 侯瑞方 李圣君

东营市汉德自动化集成有限公司 山东东营 257300

1 工业机器人结构组成

1.1 机械结构系统

从机械结构角度分析，工业机器人可分为并联式与串联式两种。并联式结构的一个轴处于运行状态时，其他轴的坐标原点不会产生变化，而串联式结构的轴与轴之间则存在着相互影响。前期大部分的工业机器人多是采用的串联方式，在技术不断更新的情况下，逐渐以并联方式居多，可以更好的来解决串联式存在的不足。并联设计的工业机器人刚度更大，结构稳定性强，应用过程中除了可以承受更大负荷以外，生产精度也更高[1]。

1.2 感知系统

工业机器人是通过视觉伺服系统来完成感知，通过伺服系统的反馈，来为机器人提供位置状态调整依据。同时，通过视觉伺服系统还可以在工件识别、产品包装以及质量检测等方面做进一步的优化，提高整体生产质量。工业机器人感知系统共分为外部传感器模块与内部传感器模块两部分，对于提高机器人智能化水平和行动能力具有重要支持。同时还可以获取部分人类难以感受到的信息，用于生产过程的调整与管理，更好的避免各种异常情况的发生。

1.3 环境交流系统

机器人-环境交流系统也是工业机器人的重要子系统之一，主要完成外部设备与机器人之间的联系。在系统的支持下，可以将机器人与外部设备组成实现特定功能的单元。工业机器人在应用过程中，多个外部设备可以与机器人组成一个功能单元，实现装配、焊接等任务的执行，或者是由多台机器人共同组成特定功能的复杂单元，负责完成各种特定工作[2]。

1.4 驱动系统

驱动系统负责为机器人的机械机构提供动力，因为各种类型机器人的动力来源不同，相互间驱动传动方式也就存在明显差异。现在所应用的工业机器人驱动系统主要为机械式、电气式、气压式与液压式。

1.5 控制系统

控制系统为机器人架构的重要组成部分，可根据具体工作指示以及传感器传输的信号，来完成各种提前设定好的功能或动作。控制系统可分为人工智能控制系统、适应性控制系统以及程序性控制系统三类。另外，按照控制运动形式划分，包括的则有连续轨迹控制与点位控制等类型。

1.6 人机交互系统

人机交互系统主要用于操作人员针对机器人完成各项操作，通过电脑终端、显示器等部分，来做到人与机器人之间的有效互动，例如程序设定，保证机器人可以顺利完成各种动作。比如机器人为人导航，这个例子便集成了这四种交互，首先机器人内部的交互自不必说，机器人通过对人类表情等的识别来判断人类是否需要帮助，机器人需要与环境的交互判断障碍物的位置，最后机器人之间需要“打电话”协作来传递信息[3]。

2 我国工业机器人技术在机械工程中的具体应用

2.1 可在恶劣环境下作业

很多生产车间环境条件极为复杂，如高温环境、低温环境以及其他有害环境，人们很难在这样的机械工程生产环境中长时间地工作，因此工业机器人技术能够在这样的生产条件中起到十分重要的作用。另外，工业机器人技术也在有安全隐患的生产车间中得到了应用，比如核工厂设备的检修机器人；核工业上的沸腾水式反应堆燃料交换机器人。因此，工业机器人技术的应用为机械工程的发展起到了十分重要的作用。

2.2 能重复单一烦琐的工作

在机械工程领域，有许多极为烦琐且单一的机械性工作。如今是一个人力、物力成本都十分昂贵的社会，如果所有机械性的工作都由人工完成，将严重浪费社会资源，而且生产效率和生产质量也不高，工业机器人技术的应用则能很好地解决这个问题。随着科学技术的不断发展，工业机器人技术的精度越来越高，生产效率也越来越高。早期的工业机器人技术在机械工程中主要是应用于机床、下料，点焊、喷漆等方面，电机制造、汽车制造、通用机械制造以及金属加工等制造方面也应用广泛。因此，工业机器人在机械工程领域的作用越来越广泛，扮演着十分重要的角色[4]。

3 工业机器人技术在机械工程领域的发展趋势

随着工业机器人技术在机械工程中的不断应用，机械工程的生产会朝着一个更加先进、便捷的方向发展。随着科学技术水平的不断提高，工业机器人技术趋于创新化、高科技化，也从最初的单一化工作转变为多元化互联的一个状态，并渗入多个行业中，为机械工程的发展提供更多的可能。在加强应用工业机器人技术的同时，也要多培养全面型人才，为工业机器人技术的发展提供助力。

4 结语

工业机器人是一种特殊的机器人品类，指的是在工业领域中能够通过自动化的方式自主执行工作任务的一种机器人装置。工业机器人可以模仿人类的操作，自动地进行工业加工、编码以及机械控制等操作，和人工最大的区别是，它可以不间断地完成人工操作，并且更加精确有效地处理数据，完成工作任务，其精度以及准确度远超过人工，而且人力、物力成本大大降低。工业机器人技术被广泛应用于机械工程制造业中，不仅能提高工业产品的生产效率，同时也能保障产品质量。