机电一体化系统在机器人智能控制中的应用

机电一体化系统在机器人智能控制中的应用

赵兴平 622223199106102333

摘要：为了实现对机器人运动行为进行精准控制的目标，该文引进机电一体化系统并对其在机器人智能控制中的应用进行研究。用机电一体化系统中的交流伺服程序对机器人运动过程反馈的电力信号进行变换，根据机器人的运动过程和行为进行机器人动力学建模；对机器人的运动过程进行局部平衡控制，引进解耦控制器，设计机器人运动行为的补偿与模糊智能控制。对比试验结果表明，该文设计的方法不仅可以使机器人按照设计轨迹进行运动，而且还可以控制机器人运动参数与设计参数的偏差，从而提高机器人的控制精度。

关键词：机电一体化系统；机器人智能控制；应用

引言

机电一体化是指在机械和电气两个领域的融合中，通过信息技术的支持，将机械部件和电气部件紧密结合在一起，实现相互协作和自动化控制的一种技术体系，其基本原理是通过传感器、执行器和控制系统的协同作用，实现对机械系统的感知、控制和反馈，从而达到提高系统效率、减少人工干预、提升生产质量和安全性的目标。通过机电一体化，矿山生产过程可以实现自动化控制和监测，从而提高生产效率，自动化设备和系统能够更快、更准确地完成任务，减少人为错误和延误，提高生产线的运行效率。

一、基于机电一体化系统的机器人动力学建模

为了满足机器人智能控制需求，在设计方法前，引进机电一体化系统，根据机器人的运动过程和行为进行机器人动力学建模。在该过程中，用机电一体化系统中的交流伺服程序对机器人运动过程反馈的电力信号进行变换，通过该方式实现机器人机械运动和持续运行的功能。为了进一步提高机器人动力学行为转换的准确度，应结合机电一体化系统中的智能控制技术对机器人的集成数字模型系统进行转换。但是考虑到在该过程中交流伺服程序在运行中会受到多种因素的影响，且部分工业机器人的运行状态非常复杂，例如会出现负载扰动、参数变化和强耦合等，很难保证控制后机器人处于稳定运行状态。

二、机电一体化在采矿行业中的应用优势

（一）安全可靠

机电一体化系统在确保安全可靠性方面展现出了显著优势。该系统通过实现自动化控制和监测，极大地减少了人工操作的需求，从而显著降低了工作人员在危险环境中作业的风险。它不仅能够实时监测矿井内的温度、湿度、气体浓度等关键参数，确保环境安全，还能智能地诊断设备故障并提前预警，有效预防了因设备问题而可能引发的安全事故。此外，远程监控和操作功能更是让操作人员能够在远离危险源的安全环境中完成工作，进一步提升了整体作业的安全性。

（二）自动化程度高

在矿山的采掘过程中，传统的手工操作不仅效率低下，而且人力投入巨大。然而，随着机电一体化系统的引入，矿山开采的自动化程度得到了显著提升。该系统能够全面自动化地执行矿山开采任务，显著减少了人力需求和劳动强度。更重要的是，它具备全程监测和控制采矿设备工作状态的能力，实现了采矿行业的数字化转型。通过将先进的传感器和数据采集装置与高效的数据处理和分析系统相结合，机电一体化系统能够实时获取并分析采矿过程中的关键数据，为管理者提供决策支持，从而优化生产计划、提高设备利用率，并有效降低能源消耗。这一变革不仅提升了矿山开采的效率和安全性，也推动了整个行业的可持续发展。（三）操作简便高效

机电一体化系统的操作界面设计简洁直观，采用图形化的界面，操作人员可以直观地了解设备的工作状态和参数，并通过简单的指令完成对设备的控制。采矿行业的作业环境通常复杂恶劣，存在着高温、高压、有毒有害气体等危险因素，机电一体化系统通过集成安全监测装置和安全控制模块，实时监测环境参数和设备状态，不同设备之间通过网络连接，实现数据的共享和信息的传递，可以直观地调整和优化工作流程，降低能耗和物料浪费。这种协同工作的模式使得采矿作业能够更加精确、高效地进行，减少了因信息传递和协调不畅导致的生产延误和资源浪费。

三、汽车智能制造中机电一体化技术的应用类型

（一）自动化生产工艺

在汽车智能制造领域，机电一体化技术的应用推动了自动化生产工艺的深入发展。这种技术的应用不仅实现了汽车生产的自动控制，还基于产品设计理论对汽车状态进行了全面把控，进一步推动了汽车产品的更新与升级。与传统的汽车制造方式相比，自动化生产工艺的应用效果显著提升，不仅满足了现代汽车制造设计的多样化需求，还融入了先进的信息化技术，构建了高效智能化的生产系统。这一变革不仅创新了汽车生产方式，还大幅提升了汽车产品的生产效率，为汽车智能制造质量的提升提供了坚实保障。未来，随着机电一体化技术的不断发展，汽车智能制造将迎来更加广阔的发展前景。

（二）智能机器人

汽车智能制造过程中，智能机器人的应用优势突出，被广泛应用于实际生产制造中，尤其适用于一些复杂环境下，有利于辅助相关工作人员根据实际情况妥善处理相关技术问题，保障汽车产品制造工作的顺利开展。在汽车制造产业的发展过程中，可全面采集汽车生产信息，并对其进行筛选，根据所采集的信息来作出科学判断，在智能化技术的支持下，有利于进一步改善生产环境，实施有效管理，为汽车智能制造企业带来更多的经济效益。智能机器人在一定程度上代替了人工，降低了人工成本，缓解了人员工作压力，提高了人力资源利用率，获取更多利润，还能够降低汽车制造中对环境造成的不利影响。

（三）人机一体化

人机一体化技术主要运用于智能系统、信息系统中，其具有较好的应用效果，同时也适用于制造设备运行中，是机电一体化技术中的关键性技术。在汽车智能制造中应用机电一体化技术，少不了人机一体化技术的支持，其有利于有机结合信息控制系统和机械系统，可充分发挥智能设备作用，提高设备操作水平，而且能够根据汽车生产实际需求来全面采集相关生产资料和信息，并对其进行科学的归纳整理。同时，也可以通过人机一体化来调节机械设备运行的相关参数，把控其运行范围，制定出更加合理的生产计划，逐步实现智能化生产和信息化发展。

（四）增强系统监控

机电一体化技术的应用在汽车制造领域具有显著优势，特别是在系统监控方面。它使得对汽车制造系统的实际状况进行实时、全面的摸底了解成为可能。通过先进的传感技术和数据分析，系统能够实时监控运行状态，快速识别潜在问题或故障，从而确保整个制造过程的稳定性和可靠性。这种增强的系统监控能力不仅提高了故障检测的准确性，还有助于及时采取措施，减少生产中断，保障汽车产品的加工生产质量。此外，通过对系统物理参数的检测，如电压、动量、电流等，能够进一步确保制造过程的安全性和效率。

结语：

综上所述，带式传送机、掘进机和钻机等设备在机电一体化技术的推动下实现了智能化和自动化，提高了生产效率和安全性。同时，矿山通风系统和排水系统的智能化应用进一步保障了矿工的安全和生产环境的稳定。未来，机电一体化技术将继续推动采矿行业的发展，人机协作和采矿作业的无人化将成为趋势，为提高生产效率、降低人员风险、优化资源利用提供了广阔的空间。

参考文献：

［1］戴勤.汽车智能制造中机电一体化技术的应用研究［J］.时代汽车，2023（3）：7-9.

［2］李伟.机电一体化技术在汽车智能制造中的实践［J］.内燃机与配件，2023（1）：80-82.

［3］杨瑞新.汽车智能制造中机电一体化技术的探索及实践应用研究［J］.时代汽车，2022（11）：143-144.