《电气工程自动化视角下的产业机器人设计》
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摘 要：现如今,随着科学技术的快速发展,电气工程及其自动化技术也在备受社会各界的关注,其自动化技术可以说是随着技术的发展而不断形成质的飞跃.电气工程及其自动化技术对于当前机器人的设计也产生了十分重要的影响,不管是人们的日常生活,还是工作、生产等方面,都通过自动化技术的应用而被人们广泛地认识,同时也正是因为机器人理念的产生,使得自动化技术能够引用其中.
关键词：电气工程自动化;产业机器人;设计
引言
近几年来,很多高校都开展了对机器人的研究,机器人实验室为在校学生提供了资源、技术以及自由发挥进行创新创造的机会,而国内外越来越多的机器人比赛也为机器人爱好者提供了交流与展示的平台.我国的机器人创新技术水平相比于美国、日本、俄国及一些欧洲国家仍有很大差距,而所涉及到的技术领域也同样落后于这些国家.不过,近几年来的技术高速发展说明了我国的实力仍有很大发展空间.机器人的设计研究涉及到诸多领域,在本文中主要介绍电气工程及其自动化领域对机器人设计的相关应用.
1电气工程及其自动化概念
电气工程及其自动化是一门学科,这门学科包括多个技术领域,涉及面非常广,从计算机、电机电子以及互联网技术、信息控制技术,甚至还包括多种电力和机电技术结合成为一个整体的技术,这些不同领域的技术一同构成电气工程及其自动化学科.由于是一个工程型又带有自动化功能形式的学科,其具有的特点就包含工程中的强力学以及网络信息中的软件学特点,形成一种强弱结合的形式.这个学科的课程包括电气知识和网络信息技术知识,具体有：网络信息技术、仪器检测和控制技术、电子和电路技术、计算机软硬件技术等强力学和软件学技术相互结合的课程形式.这个综合性学科主要教给学生的是各种工程和电气以及计算机方面的知识,毕业学员一般均掌握包括计算机软硬件技术、网络信息技术以及仪器实验分析技术等多方面的技术,在社会工作中能够适应多个领域的工作要求.电气工程及其自动化学科的最主要课程为电气和计算机工程,因此在进行实验和具体实践时,这个两门课程是最主要的测验对象.通过设置不同等级的专业实验教学训练平台,让学生在掌握基础的技术能力的同时根据自身的条件去挑战更高的技术实验.使学生除了掌握基础的电机技术、电力电学技术以及计算机硬件技术之外还能够掌握如线路综合设计技术、高级计算机软件管理技术以及CPLD技术等综合性相对比较强的技术,在实际工作中能够解决更多难题和满足更多需求.电气工程及其自动化在社会中的使用领域主要有：水力电力领域、信息处理领域、电力线路设计领域、各种变压器设计领域以及与人们日常生活密切相关的各种监控设备（如交通摄像监控、小区摄像监控）、机器自动化设备（例如电梯、安全门）、网络通信设备（如电子邮件、网络条件软件）以及智能控制设备（如楼道声控开关灯）等方面,这些军事电气工程及其自动化学科在实际的运用,具有广泛性和多面性.
2电气工程及其自动化技术在机器人设计中的应用
2、1搭建行业开放式资源平台
机器人行业的发展规模在不断扩大,针对产业机器人的发展,设计人员要关注搭建行业开放式资源共享平台,要以行业协会、学会以及产业联盟为基石,对上述第三方机构加强协调,搭建交流平台,拓宽产业机器人的开发渠道和技术研究渠道,真正的推动机器人行业在产品、人才、资源、技术等方面的流动.各个省市可以举办机器人竞赛和挑战赛等,激发爱好者的兴趣,并提供可交流经验的竞技平台,以储备产业发展人才,形成科学的产业发展格局.
2、2科学进行硬件和软件系统设计
（1）硬件系统设计.对产业机器人进行设计,设计人员基于生产要求应对伺服电机进行科学选择,考虑到便于维护和易于实现智能化这两个要求,应选用直流伺服电机.直流伺服电机的精度由电机后端编码器控制,能够更加低速和平稳的运行,具有较强的过载能力.DSP传输控制信号,电机执行,并由闭环控制进行精准定位,在电机编码器反馈信号采样的基础上,驱动器可以快速响应.其次,要合理的选用和设计控制器,控制器中应包括单片微控制器、DSP数字信号处理器、PLC可编程逻辑控制器、工业控制计算機等,同时要在电气自动化技术的支持下使用控制算法,形成控制信号后可对控制对象进行精准控制.设计人员要根据产业机器人的自身特点以及产业生产的实际要求,科学的选择DSP控制器.对继电器进行设计,要从操作安全性以及抗干扰性、灵敏度等方面进行把控,可选择固态继电器,其组成部分包括分离电子器和微电子电路等.可以将控制信号输送到输入端,从而有效控制大电流负载驱动.（2）软件系统设计.在设计产业机器人的过程中,要将产业机器人的软件设计作为要点之一.设计人员要从上层开发环节、驱动程序以及底层控制程序三个方面进行科学设计.上层开发设计的目的在于提供测试控制器,基于此,用户可以在满足控制要求的软件平台上进行操作.在开发驱动时,则要考虑到控制器的抗干扰性,要从提高在不同网络下的适应性角度出发进行设计.在进行底层设计时,设计人员则要以伺服驱动的运动功能为基础,并借助C语言进行编程开发,为整个控制系统提供可靠支撑.设计人员要依托于传感器的状态值自动切换无刷电机和电路电压,并且可以借助相关算法提高对电机位置以及电机速度的控制精度.在电气自动化技术和PLC控制系统的帮助下,可以实现对产业机器人运行过程中可能出现的软件故障的监测和诊断,主要包括CAN的通信故障和功率器件的过载故障等.设计人员应选用更加高效的C编译器,提高兼容性,同时要借助CCS推出的软件集成开发技术,更加科学的开展设计工作.
2、3全面优化设计细节
从提高产业机器人工作效率和工作质量的角度出发,设计人员要结合设计要求对设计细节进行优化.要借助电气自动化技术和操作平台对已经完成设计的产业机器人进行试运行,并找出基础结构中可优化设计的细节.以采茶机器人的优化设计为例,设计人员可以将机械结构改为悬臂梁式,即对传统的Z轴改为与Y轴平行的结构改变成左Y轴与右Y轴相互独立的结构,并将左Z轴与右Z轴设置在两Y轴上.在进行滑台设计时,则要从有效控制三轴运行的角度出发进行设计,实现对有效运行行程、长度、最大速度以及重复定位精度等参数的控制.设计采摘爪手时,设计人员要提高其自动化和智能化程度,要使用推拉式电磁铁,电磁吸力可以帮助制动,同时弹簧弹力可以帮助归位,此外,在微型轴承的作用下,固定销、转动铰链间可以实现高效配合,从而提高作业效率.基于此,设计人员在进行产业机器人设计时,必须依托于产业生产的实践要求,对产业机器人的结构细节进行优化,确保结构简单、稳定且易于操作.
结语
从以上分析内容可知,在机器人设计中加入电气工程及其自动化专业技术能够使机器人设计更加顺利,其拥有的功能会相对比较多且符合现代的技术水平.但,同样的,机器人设计是一个比较复杂的研究工程,其中涉及到的技术类型多样,仅仅依靠电气工程机器自动化专业技术根本无法满足人类对高度人性化机器人的要求.因此,只有不断的研究多种技术,才能使机器人真正成为人类工作和生活的好助手.
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该文结论，这篇文章为关于机器人方面的大学硕士和本科毕业论文,可作为机器人相关论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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