工业机器人机电一体化论文

工业机器人机电一体化论文（通用3篇）

工业机器人机电一体化论文 篇1

目前工程机械面临着新的挑战, 期待崭新的技术革命。工程机械要实现高效节能, 就要对发动机和传动系进行自动控制、合理分配功率使其能保持在最佳工况。为了减轻司机劳动强度, 实现省力化也需要进行自动控制。而且要提高作业精度和完成高技能作业也需耍智能化、还需要安全控制。危险和人无法接近的场所, 作业环境恶劣的地方都要求远距离操纵和无人驾驶等。工程机械当前主要问题是操纵与控制, 长期以来都是人来操纵和控制机械, 但人的生理和心理能力 (体能、感觉器官和头脑分析能力) 是有限度的, 所以如果使机械能具有信息处理能力, 能实现自动化和智能化。那么问题就可以迎刃而解。要解决控制问题仅从机械和液压的角度来动脑筋。很难使产品性能有质的飞跃, 必须引进具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术来改造工程机械, 使工程机械成为有头脑 (微机) 、感觉 (传感器) 、全身布满神经 (电线或光导纤维) 、有血液 (液压) 和有手足骨胳 (机构和结构) 的机电一体化系统, 因此工程机械电子化、自动化和机器人化是工程机械产品更新换代的发展方向, 是不可抗拒的技术潮流。

1 工程机械机电一体化、机器人化国内外发展现状及存在问题

1.1 国内现状

我国智能化工程机械技术的研究工作始于20世纪90年代初。1991年在“863计划”自动化领域首席科学家蒋新松的倡导下, 在国内首先开展了工程机械机器人化技术的研究工作, 先后进行了挖掘机机器人化和推土机机器人化, 自动导引车 (AGV) 的技术开发。有些国家重点实验室, 如中国科学院, 清华大学等单位同国内另外企业进行了产学研合作。徐工集团“九五”期间, 与清华大学等单位共同完成了“国家863/CIMS机器人化工程机械现代集成制造应用工程”单极和集群自动化的课题研究。2003年1月, 柳工以华中科技大学和苏州大学为依托, 向国家863/CIMS自动化领域申请装载机远程服务专家系统与智能化挖掘机及企业信息化工程立项成功。且已经有履带式凿岩台车已经应运于隧道施工中, 可以自动控制钻头的钻进速度、回转速度和冲击速度等。

1.2 国外现状

美国Sjerrita矿的Cat992C型轮式装载机, 装有可视距离内无线电遥控, 可在危险地带实施作业。澳大利亚开发的无人驾驶自卸车, 实现了在千米以下的坑道施工作业的无人化操纵。德国的利勃海尔公司生产的静液压履带式工业推土机和挖掘机全部实现机电液一体化, 通过对发动机转速传感器进行电子控制, 最优利用发动机功率, 提高了燃油的效率。已经有智能推土机利用GPS实时导引与核实地形坡度, 使之能有效的完成任务。

1.3 存在问题

1.3.1 从生产形态来看建设施工机械作业对象识别难以实现

建设工程的作业形式是机械围绕作业对象在移动, 而作业对象和作业环境变化多端没有一定规律性, 例如:土质, 地形、障碍物和地面情况都在变化, 要求操作者随时观察, 不断对作业对象和环境进行认识和判断, 还要临场发挥, 才能很好完成作业。作业效果很大程度上取决于操作者的经验和技能。由于建设施工作业每一个其体操作的内容和要求都是不确定的, 有些类似于单件生产, 难以形成一定的操作规律, 不能按设定的顺序进行工作, 因此采用工厂的一般自动化技术是很不够的。要求工程机械自身能成为类似驾驶员的感觉、认识和判断能力, 成为智能型机械.具有自我适应作业对象和环境变化能力的智能机器人。目前国内这样的技术不够成熟。

1.3.2 工程机械的工作条件非常恶劣, 给工程机械机器人化提出了很高的要求

工程机械一般都是户外作业, 环境温度要么高达40~50℃ (甚至高达80℃) , 要么低至零下几十度 (东北地区) 。阳光强烈、强风、暴雪、尘埃等恶略工作环境, 有时还要经受强烈的冲击和振动, 因此对控制系统提出了很高的要求。往往在室内固定设备使用效果良好的传感器、电液阀、微机系统、电器等, 用到工程机械上经常会出毛病。所以工程机械的控制元件需要有高可靠性能及良好的保护隔离与防干扰措施。这些技术都是国内非常欠缺的。

1.3.3 工程机械机电一体化及机器人化需要有更多的技术领域:机、电、光、声、化学、生物等学科

工程机械成为智能型机器人需要将多种技术组合起来进行工作装置的自适应性控制的信息处理, 有许多基础技术和特殊问题需要解决。工程机械要控制内燃机的工作过程和排放过程, 需要化学传感器 (氧和氮化物传感器) 激光平地机作业时常用超声波测距和滋光基准来控制和调整刀板高度及对机械进行方向控制。掘进机和地下穿孔机在作业中要求以一定的轨迹穿越地下, 类似于空中导弹, 一般采用激光作为外部导向或用力计、加速度计、倾斜计和光陀螺仪作为内部导向。工程机械机器人作业时。必须对作业对象的位置、方向、形状和大小有所认识, 需耍利用图像处理模式识别和视觉理解等技术。不少遥控型机器人和无人驾驶工程机械都是利用无线电通信控制技术。另外还有一个关键技术是电液控制技术。

2 实现工程机械机电一体化及机器人化的合理化建议

针对上述问题, 我们国内要想在短时间内实现工程机械机器人化, 就必须要采取以下一些对策:1) 要将机构学、测试技术、计算机、微电子、自动控制和多传感器等技术和仿生学、光学等学科理论融合在一起来综合应用, 只有每个学科平行向前发展, 工程机械实现机电一体化和机器人化的步伐才会加快;2) 要加强发展我国制造技术, 由硬体向软体转化。

3 结语

工程机械机电一体化及机器人化的项目在好多的国家资助项目中已经起步, 国内也有一些研究成果, 而工程机械领域因其特有环境因素导致许多技术不能应用, 所以今后方法和技术是研究的重点。

摘要：本文主要介绍了国外工程机械机电一体化机器人化的状况。并且论述了国内工程机械的发展和其所面临的问题。指出机电一体化和机器人化是工程机械未来发展的方向, 并说明了实现工程机械机器人化的问题和困难、及应对策略。

关键词：工程机械,机器人化,机电一体化

参考文献

[1]何清华.隧道凿岩机器人[M].长沙:中南大学出版社, 2005.

[2]顾玲, 管荣根.基于卡尔曼滤波数据融合的并联机床动态定位方法叨.机械工程学报, 2007.

工业机器人机电一体化论文 篇2

随着社会的进步，机电一体化技术被应用到越老越多的行业和领域。本文从机电一体化技术的概念和发展现状入手，详细分析了机电一体化技术的应用及其发展趋势。

【关键词】机电一体化 应用 发展

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术．将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称其涵盖技术，和产品两个方面，是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。随着交叉学科的不断涌现，机电一体化技术有了新的发展趋势，其发展更加依赖于电子计算技术的应用和完善，有了向柔性化，仿生物系统化发展的趋势。

一、机电一体化技术的特点

1．数字化。微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；数控机床是一种高科技的机电一体化产品，是由数控装置、伺服驱动装置、机床主动和其他辅助装置构成的可编程的通用加工设备，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2．智能化。智能它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在121数控机床上增加人机对话功能，设置智能345接口和智能上艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

3．模块化。由于机电一体化产品种类和生产厂家频多，研制和开发具有标准接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

4．网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝着网络化方向发展。

5．人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说是一种艺术享受。

6．微型化。微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。

微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和

控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

如各种微型传感器，各种微构件。

7．集成化。集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

8．带源化。是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

9． 绿色化。科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

二、机电一体化技术在机器视觉中应用

机器视觉自起步发展到现在，已有十几年的发展历史。应该说机器视觉作为一种应用系统，其功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发展的。简言之，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS 和ccD 两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号： 图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。在机器视觉赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对机器视觉需求的提升： 也决定了机器视觉将由过去单纯的采集、分析、传递数据，判断动作，逐渐朝着开放性的方向发展，这一趋势也预示着机器视觉将与自动化更进一步的融合。随着国家加大对集成电路产业这一战略领域的规划力度，信息化带动工业化 走新兴工业化道路为集成电路产业带来了巨大的发展机遇，特别是高端产品和创新产品市场空间巨大，设计环节、国家战略领域、应用领域、传统产业类应用领域成为集成电路产业未来几年的重点投资领域。

机器视觉产品的好坏不能够通过单一因素来衡量，应该逐渐按照国际化的统一标准判定，随着中国自动化的逐渐开放，将带领与其相关的产品技术也逐渐开放。因此，依靠封闭的技术难以促进整个行业的发展，只有形成统一而开放的标准才能让更多的厂商在相同的平台上开发产品，这也是促进中国机器视觉朝国际化水平发展的原动力。从产品本身看，机器视觉会越来越趋于依靠Pc 技术，并且与数据采集等其他控制和测量的集成会更紧密。且基于嵌入式的产品将逐渐取代板卡式产品，这是一个不断增长的趋势。主要原因是随着计算机技术和微电子技术的迅速发展，嵌入式系统应用领域越来越广泛，尤其是其

具备低功耗技术的特点得到人们的重视。另外，嵌入式操作系统绝大部分是以c语言为基础的，因此使用c 高级语言进行嵌入式系统开发是一项带有基础性的工作，使用高级语言的优点是可以提高工作效率，缩短开发周期，更主要的是开发出的产品可靠性高、可维护性好、便于不断完善和升级换代等。因此，嵌入式产品将会取代板卡式产品。

三、结束语

工业机器人机电一体化论文 篇3

随着当前我国科学技术水平的不断提升, 相应的各项技术手段也都得到了较好的创新发展, 尤其是随着计算机技术以及控制理论的发展, PLC技术已经成为了比较重要的一个要点内容, 并且在很多领域都表现出了较强的作用效果。基于这种PLC技术的应用来说, 其积极优势和作用价值是多方面的, 尤其是对于控制水平和精确性的提升更是值得进行深入探索, 在工业机电一体化生产系统中, 恰当的运用PLC技术手段同样能够表现出较强的应用实效性, 这也是未来工业机电一体化生产系统发展的一个重要趋势, 具备着较强的研究价值。

1 PLC技术简介

1.1 PLC技术概念

PLC (Programemable Logic Controller) , 全称可编程控制器, 这种技术手段主要就是在相关系统中进行恰当的数据采集处理分析, 促使其能够在较大程度上达到较为理想的控制效果, 优化传统的运行模式。基于这种PLC技术手段的应用来说, 其作为一种新型控制方式, 具备着独立的CPU结构, 并且能够针对多种数据信息进行采集, 针对这些数据信息进行充分全面的分析处理, 最终也就能够较好提升其控制的效果。具体到这种PLC技术的应用过程中, 其对于编程应用融入了梯形图程序, 进而也就能够对于任何程序进行有效控制优化, 在实际应用中还能够表现出较为理想的成本节约效果。

1.2 PLC技术应用范围

基于当前我国现阶段PLC技术的具体应用来说, 其在很多领域中都能够得到较好的应用, 并且也表现出了较为理想的应用价值, 具体的应用范围和应用对象主要表现在以下几个方面:首先, 开关量的逻辑控制是PLC技术应用的一个重要范围, 其在很多机械设备的控制中都能够得到较好的运用, 并且控制的精度比较高;其次, 相应的模拟量控制也是比较重要的一种PLC技术应用方式, 尤其是对于一些生产配套中相关转换模块的应用更是能够得到较为理想的应用效果;再次, 过程控制中同样可以借助于PLC技术进行控制优化, 比如对于一些冶金生产过程就可以采用PLC技术进行优化;另外, 在数据处理中PLC技术同样可以得到较好应用, 这种数据处理方面的应用同样可以在控制方面表现出较强的价值效果;最后, 对于PLC技术的应用来说, 随着通信技术以及互联网技术的发展, 相应的作用效果也越来越明显。

1.3 PLC技术工作原理

对于PLC技术的具体应用来说, 其主要就是在电子计算机基础上进行恰当的编程, 最终实现较为理想的电控制器作用, 具体到PLC技术的应用过程中来看, 其涉及到的主要功能模块有可编程控制器CPU、存储器、输入/输出模块、编程器以及电源这五个主要部分, 而对于其具体的应用操作流程来说, 则涉及到了输入处理、程序处理以及输出处理三个主要环节, 首先由输入端子进行相关控制信号的输入, 促使其能够进入PLC供编程应用, 然后针对这些输入的信号进行编写程序处理, 促使其能够在逻辑关系上具备理想的可靠性效果, 对于一些计算流程以及判断流程进行严格把关, 保障编程的有效性, 最后也就能够输出相应的控制信号作用于输出设备。由此可见, 这种PLC技术的应用能够在具体的控制过程中表现出较为理想的灵活性特点, 能够针对不同的输入控制信号进行有效的编程处理, 提升控制的准确性效果, 并且对于最终外部设备的控制也能够达到较为理想的可靠性。

2 PLC技术在工业机电一体化生产系统中的应用

2.1 PLC技术在运动控制中的应用

基于工业机电一体化生产系统的应用来说, 运动控制是比较常见的一个方面, 这种运动控制要想表现出理想的处理效果, 充分运用PLC技术是比较有效的一种手段。恰当运用PLC技术能够针对工业机电一体化生产系统中的直线运营以及圆周运动进行准确控制, 如此也就能够实现较为理想的生产控制效果, 确保生产流程的规范性和标准化。在这种运动控制过程中, PLC技术的应用能够表现出较为理想的可靠性效果, 并且在运动控制中稳定性也是比较高的, 能够较好抵抗外界干扰因素的影响, 确保运动控制的精确性, 比如在一些金属切割过程中, 这种PLC技术的应用就能够表现出较为理想的精确控制效果, 对于以往生产故障发生几率的降低也能够表现出较强的作用价值, 并且还能够充分提升其生产效率, 结合自动化技术手段的应用, 其作用效果更为突出。

2.2 PLC技术在开关量逻辑控制中的应用

工业机电一体化生产系统中对于PLC技术的应用还可以在开关量逻辑控制中表现出理想的作用效果, 这也是PLC技术应用最为广泛的一个方面。基于这种开关量逻辑控制中PLC技术的应用来说, 其在一定程度上能够代替继电器进行相关系统的控制和优化, 进而也就能够表现出理想的逻辑控制效果, 并且相对于传统的继电器控制模式, 这种PLC技术的应用在控制精度以及可靠性方面都更为有效, 值得进行推广应用。在现阶段的工业机电一体化生产系统应用中, 这种开关量逻辑控制在冲床、注塑机以及机床电气等各个方面均能够表现出理想的作用效果, 如此也就能够较好提升其应用范围, 保障系统运行的稳定性效果。

2.3 PLC技术在数据处理中的应用

基于工业机电一体化生产系统的具体控制过程来说, PLC技术的应用还体现在了相关数据处理中, 因为数据处理对于整个工业机电一体化生产系统的影响是比较关键的, 恰当处理相关数据信息也就能够为控制工作提供较强的保障效果, 保障控制的精确性和高效性。结合PLC技术的应用来看, 其在数据处理中的应用效果是比较明显的, 能够综合运用各种数学运算模式进行数据处理, 并且还能够实现数据信息的有效转换, 保障数据处理的高效性。在数据处理完成后, 还可以运用恰当的手段针对这些处理结果进行有效传输, 促使其能够较好作用于相应的控制设备, 最终维系整个系统的运行效果。

2.4 PLC技术在过程控制中的应用

工业机电一体化生产系统中的过程控制同样也是极为重要的一个方面, 切实高效做好过程控制才能够提升其最终的运行效果, 为生产效率的优化做出保障。这种过程控制工作主要就是采用模拟量作为重要指标进行控制, 而对于模拟量的处理和分析来说, 因为其作为一种变化量, 需要进行及时的了解和分析, 针对获取的相关数据信息进行处理, 进而为控制工作提供依据, 为连续生产的有效控制提供较强的帮助。PLC技术作用于这种过程控制中也就能够较好提升其连续生产控制效果, 尤其是对于各类故障问题的控制和解决作用重大。

3 结束语

综上所述, 对于PLC技术手段的应用来说, 其在控制方面表现出来的作用价值是比较突出的, 并且也广泛应用于当前我国社会发展的各个领域, 具体到工业机电一体化生产系统中, PLC技术的应用同样极为有效, 其在运动控制、开关量逻辑控制、数据处理以及过程控制中都能够表现出较强的作用效果, 并且随着PLC技术的不断创新发展, 相信其更是能够成为今后工业机电一体化生产系统中不可或缺的重要控制手段。

参考文献

[1]李伟.PLC在机电一体化生产系统中的运用研究[J].黑龙江科技信息, 2014, 35:29.

[2]王雪丽.关于PLC在机电一体化中重要作用的研究[J].科技传播, 2015, 18:89-90.

[3]吴亚丽, 刘志军.PLC在机电一体化生产系统中的运用研究[J].科技风, 2014, 08:203.

[4]易正辉.PLC在机电一体化生产系统中的应用分析[J].科技创新与应用, 2014, 31:98.

[5]何晓丹.分析PLC在机电一体化生产系统中的运用[J].科技展望, 2015, 30:126.