蔣正帥 何洋洋 崔容奇

摘要：近年來，經(jīng)濟的發(fā)展，促進我國科技水平的提升。當今社會科學技術(shù)的發(fā)展非常迅速，各種各樣的科技都融入到了人們的生活之中，涉及的領域也非常廣泛。其中，機器人技術(shù)是一個比較熱門的領域，機器人技術(shù)綜合了機構(gòu)學、計算機、信息與傳感技術(shù)、控制論、仿生學和人工智能等學科，是一門高新技術(shù)，應用非常廣泛。工業(yè)機器人在自動化控制領域中的應用非常普及，本文就工業(yè)機器人在自動化控制中的應用展開探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè);機器人技術(shù);自動化控制

引言

對于一個國家來說，發(fā)展的核心在于工業(yè)，而機器人自動化是發(fā)展工業(yè)的關(guān)鍵。實現(xiàn)工業(yè)機器人自動化對工業(yè)發(fā)展極為有利。盡管現(xiàn)階段我國進一步加大了對工業(yè)機器人自動化控制研究的投入力度，然而自動化控制領域在工業(yè)機器人技術(shù)應用方面仍存在很多問題，一方面對我國工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展造成嚴重阻礙，另一方面還會直接影響到工業(yè)自動化生產(chǎn)，對工業(yè)發(fā)展有很大的限制作用。

1工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)

1.1結(jié)構(gòu)

工業(yè)機器人通常由三部分組成，分別是主體、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，其中，主體又分為手部、腕部及臂部;控制系統(tǒng)指的是操作系統(tǒng)和控制驅(qū)動系統(tǒng);驅(qū)動系統(tǒng)則包括動力機構(gòu)、控制驅(qū)動系統(tǒng)。研究表明，工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，包括五方面結(jié)構(gòu)：第一，動力學、機器人控制與機構(gòu)力學間，存在密切的相關(guān)性，機器人的手足狀態(tài)，通常經(jīng)由坐標加以描述，因此，相關(guān)人員應根據(jù)實際情況，對參考坐標性進行選擇，使坐標變換的設想成為現(xiàn)實;第二，工業(yè)機器人至少需要裝配3個自由度，各自由度均有與之對應的協(xié)調(diào)伺服機構(gòu)，而多變量的控制系統(tǒng)，正是由數(shù)個協(xié)調(diào)伺服機構(gòu)所組成的;第三，對獨立伺服系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)和控制的主體為計算機，這樣做的目的是保證機器人能夠遵循人類意志展開行動，另外，相關(guān)人員也可以通過計算機，賦予機器人相應的工作內(nèi)容;第四，非線性的數(shù)學模型，通常被用來描述機器人的運動狀態(tài)，正常情況下，機器人參數(shù)會隨著外力、狀態(tài)的變化而變化，只有綜合應用位置閉環(huán)、速度閉環(huán)或加速度閉環(huán)，才能達到所預設的目的;第五，高級機器人的操控方式，應當以人工智能為主，具體來說，就是先對信息庫進行創(chuàng)建，再以信息庫為基礎，完成決策、操作和管理的控制工作。

1.2功能

對于工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的功能，主要表現(xiàn)為：（1）運動控制功能。可有效控制機器人末端操控設備的速度、位姿以及加速度等諸多項目;（2）示教再現(xiàn)功能。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可通過手把手或者示教盒實現(xiàn)示教功能，通過一定方法將運動速度、動作順序以及位置等相關(guān)信息教給機器人，通過機器人記憶裝置在存儲器中自動記錄所教操作過程，需再現(xiàn)操作時，只需要對存儲器內(nèi)容進行重放即可達到目的。

2工業(yè)機器人現(xiàn)階段發(fā)展狀況

現(xiàn)階段的工業(yè)機器人發(fā)展水平雖然達到了一定的高度，但是相對于西方發(fā)達國家來說仍存在著一定的差距，在相當長的一段時間內(nèi)，這種差距都較難彌補，要想提高機器人的發(fā)展水平應該依靠國家的推動，通過數(shù)代人的努力達到更高的發(fā)展水平。制約工業(yè)機器人發(fā)展水平的一個重要因素就是零件的制造與裝配，究其原因，是由于當前的精密制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不完善，不能支撐起工業(yè)機器人的高精密機械設備零件制造供應。另外，在裝配方面，現(xiàn)有的裝配技術(shù)比較簡陋，不能和精密度高的工業(yè)機器人相匹配?，F(xiàn)有的工業(yè)領域中，電氣自動化領域是應用工業(yè)機器人較多的領域，這些產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程對精準度要求很高，不能有絲毫的差錯，但是當前的零件裝配技術(shù)又不能達到生產(chǎn)所需，這就限制了工業(yè)機器人的發(fā)展。

3工業(yè)機器人在自動化控制中的應用

3.1焊接機器人

焊接機器人涉及的工業(yè)領域非常廣泛，當前主要是應用于汽車制造業(yè)，大部分的工業(yè)機器人都應用于汽車制造行業(yè)，而在汽車制造業(yè)中又有超過50%以上為焊接機器人。在汽車的生產(chǎn)過程中，需要有較大的焊接機器人來輔助工作，傳統(tǒng)的通過人工進行焊接的工作會消耗大量的人力與物力，但是將焊接機器人應用到生產(chǎn)過程中則能夠很好地解決這個問題。通過焊接機器人來完成焊接工作能夠節(jié)省人力與物力，提高汽車制造業(yè)的生產(chǎn)效率，促進汽車生產(chǎn)工作的快速完成。

3.2裝配機器人

因為裝配操作任務較為煩瑣，所以對工業(yè)機器人的要求比較高，裝配機器人體內(nèi)裝配有視覺傳感器、接觸傳感器等大量傳感設備，其目的在于確保工業(yè)機器人可以精準感知操作對象，同時做出更為精準地判斷，以確保裝配工作準確完成。其不僅為任務完成質(zhì)量提供保障，同時還有助于提升任務完成效率。而且機器人具有固定化特征，無須數(shù)次嘗試，有利于節(jié)約工作時間。

3.3噴涂機器人

機器人噴涂是當前汽車制造產(chǎn)業(yè)應用最為常見的手段和技術(shù)，機器人噴涂技術(shù)的有效應用能夠準確判斷汽車的基本設計情況，落實各種噴涂細節(jié)，明確汽車噴漆的要領，使得汽車的外觀可以更加精致。工業(yè)機器人在人工噴漆活動中的把控能夠控制噴漆的效果以及位置，將成果逐漸優(yōu)化合理的噴涂參數(shù)，也可以保證機器人能夠穩(wěn)步落實噴涂工作，并對噴涂活動進行不斷優(yōu)化和持續(xù)改善，提高噴涂質(zhì)量和噴涂效果。

3.4檢測機器人

檢測機器人的任務，主要是檢查所生產(chǎn)零件、產(chǎn)品的合格率，例如，零件質(zhì)量、尺寸是否達標等，通過規(guī)范檢測的方式，為企業(yè)生產(chǎn)的精確性提供保證。機器人檢測的精準度，要明顯高于人工檢測，出現(xiàn)檢測誤差的幾率，因此而得到大幅降低。

4全面了解工業(yè)機器人技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

從宏觀的角度分析，現(xiàn)階段，我國的科學技術(shù)水平得到了飛速的提升。諸多新型的技術(shù)紛紛出現(xiàn)在了人們的視野當中。例如，云計算技術(shù)、3D打印技術(shù)等等，這些技術(shù)都可以與工業(yè)機器人技術(shù)進行有效融合，并應用到自動化控制領域當中。在當今的時代背景下，我們通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對工業(yè)機器人進行全面的控制，將可以有效實現(xiàn)操作智能化的發(fā)展目標。從實際角度出發(fā)，該種技術(shù)不僅在汽車行業(yè)自動化領域當中有著較為顯著的應用成效。隨著該項技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)當中以及食品加工行業(yè)當中的應用成效也將逐漸顯現(xiàn)出來?？梢哉f，隨著工業(yè)機器人技術(shù)精密度的不斷提升，其在自動化控制領域當中的應用成效也必然會隨之提升。另外，現(xiàn)階段，工業(yè)機器人技術(shù)的主要發(fā)展方向就是仿生。尤其是在日本地區(qū)，諸多該項技術(shù)的研究學者都會從仿生學的角度對機器人技術(shù)進行實踐研發(fā)。例如，日本地區(qū)的本田ASIMO仿人機器人可以實現(xiàn)人體動作。這種現(xiàn)象得益于智能化平衡系統(tǒng)的發(fā)展。該種機器人有效解決了機器人走路過程中打滑的問題。這種技術(shù)在自動化控制領域當中的有效應用將能進一步提升自動化控制的安全性以及時效性。

結(jié)語

工業(yè)機器人在自動化控制領域中的有效應用極大地提升了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少了以往人工操作的失誤問題，降低了人力成本，解放了勞動力，為我國工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。工業(yè)機器人有著極大的發(fā)展空間，需要加強對工業(yè)機器人探究，明確工業(yè)機器人在自動化控制中的應用方向以及應用策略。

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作者簡介：蔣正帥（1989.2—），男，漢族，河南省商丘哦市，商丘工學院，研究生學歷，：檢測技術(shù)與自動化裝置，研究方向：機器視覺。

（作者單位：河南商丘 商丘工學院）