工業機器人在自動化控制領域的實際應用研究

楊志全

摘 要：機器人技術涉及多門學科，例如仿生學、人工智能、傳感技術、信息技術、機構學、控制論、計算機等。機器人的應用非常廣泛，例如建筑、科研、醫療、工業等，其中工業自動化控制中機器人的應用非常普遍。自動化工業機器人標志著一個國家工業自動化的水平。該文對工業機器人在自動化領域的實際應用進行分析，希望能夠引起研究工業機器人自動化相關部門的重視。

關鍵詞：工業機器人 自動化控制 實際應用

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（b）-0104-02

工業是一個國家發展的根本，機器人自動化是工業發展的命脈。加強工業機器人的自動化有利于工業的迅猛發展。雖然我國對工業機器人自動化控制領域加大了投入力度，但是工業機器人在自動化控制領域的應用依然存在諸多問題，不僅阻礙了工業機器人自動化控制的發展，還造成了工業自動化生產的滯留，極大地限制了工業的發展。俗話說：“工欲善其事必先利其器”，強化工業機器人自動化控制能夠最大限度地提升我國工業的發展。該文對工業機器人在自動化控制領域的實際應用研究進行分析。

1 工業自動化控制功能和特點

1.1 工業自動化控制功能

機器人自動化控制能夠實現再現示教功能，機器人能夠通過指令完成相應的示教過程，先將位置、速度、動作的代碼輸入進機器人控制系統，指令存在存儲器里，控制系統將代碼通過指令的方式傳輸給機器人操作系統，從而實現了示教的再現。其次，控制運動功能，是指通過操作系統對機器人的速度快慢、動作形態進行控制的功能[1]。

1.2 工業自動化控制特點

工業自動化機器人能夠解放人類的勞動力，能夠完成一些人類完成不了的危險和困難的任務。機器人與力學和結構學有著緊密的聯系，要對其狀態進行描述可通過坐標的方式，并通過改變相應的坐標控制機器人的動作。其次，工業自動化機器人需要賦予其智能任務，其才能夠按照人類的意識行動。改變工業自動化機器人的參數，其狀態會隨之變化，動作也會隨之變化。可以通過信息庫對機器人進行操作、管理、決策。

2 組成和控制方式

2.1 機器人的組成

機器人主要由控制系統、驅動系統、主體構成，主體包括手部、腕部、臂部，機器人的手部一般只有4～7個自由度，腕部只有2～3個自由度，臂部一般只有4～5個自由度；驅動系統包含動力機構和傳動裝置；控制系統是對操作系統和驅動系統的控制。主要的裝置包含計算機控制、示教盒、傳感器接口、軸控制器、輔助設備控制等。其相應的作用為使用微處理器和微型計算機進行指揮和調度機構；通過記憶設備和人工示范，實現人機交互；傳感器相當于人的感知器官，如聽覺、視覺、觸覺等，傳感器是感應控制機器人的速度、位置和狀態的設備；控制配合機器人運動的輔助設備。各個裝置能夠獨立工作、互不干擾，但是能夠相互制約、相互協調，才能夠實現機器人的自動化[2]。

2.2 機器人控制方式

其一是智能控制，機器人能夠通過傳感器接收周圍環境信息，并傳輸到控制系統，控制系統分析并傳輸相應的操作指令，使得機器人能夠智能自動地學習和適應環境。其二是觸覺控制，機器人在進行工作時，要求提高機器人的效率、準確度、安全，通過觸覺的方式感知周邊環境的影響，并做出相應的動作；其三是示教控制，要求機器人的運動、行為、速度等都要有規范的動作，其位置和狀態都要控制；其四是點位控制，工業機器人在工作時，要求機器人能夠獨立判斷目標與自身的距離，并選擇一條最近的道路進行工作[3]。

3 PLC技術應用于機器人

PLC技術應用于機器人主要是在過程控制、信息控制、順序控制、遠程控制、運動控制5個方面。其一，在過程控制，主要是對機器人進行模擬量的控制，例如溫度、壓力、電壓、電流等進行實施分析，并做出相應的措施，改變當前情況，且具有較為理想的效果；其二，信息控制，是指控制機器人的信息傳輸系統，主要有傳輸、處理、存儲、采集等，并且還具有信息自動分析的功能，PLC的應用在工業機器人自動化方面做出巨大的貢獻；其三，順序控制，其擺脫了傳統的順序控制系統，其能分析任務的主次先后順序，并能夠實現先后順序任務的操作；其四，遠程控制系統，PLC通過互聯網、移動終端和智能終端能夠實現對工業機器人的遠程控制，即是通過遠程傳輸信息技術對機器人進行控制和傳輸操作指令；其五，運動控制，PLC技術能夠實現機器人準確操作、要求機器人的精確度要高，PLC可以通過控制對象的運動軌跡實現準確操作。PLC技術在工業機器人的應用越來越廣泛，其技術越來越成熟，相信未來PLC技術必將使得工業機器人越來越智能、越來越自動化。

4 應用機器人的領域

隨著科技水平的不斷提高，應用機器人的領域越來越廣泛。工業機器人能夠代替人類開展一些高熱、低溫、有毒、有害、危險、繁重的任務，也能完成一些人類完成不了的任務。換句話說，機器人是代替人類完成環境惡劣的工作。

其一，工業領域，主要應用在焊接機器人、材料搬運、檢測、裝配、噴漆和噴涂。焊接主要是把重量較大的器件實現焊接，例如船體的焊接，又或者高溫的焊接環境；材料搬運是把人類搬運不了的物品進行搬運，也能夠重復完成枯燥的搬運任務，例如快遞分揀和包裝等，使用機器人能夠提高搬運的效率；檢測是進行微波、紫外線等人類無法檢測的任務；裝配是指利用機器人進行繁雜、煩瑣、枯燥、重復的裝配任務；噴漆和噴涂把機器安裝在軌道上，使其能夠方便行動[4]。

其二，醫療領域，工業機器人在醫療方面主要是進行細微的手術，現今世界上已成功實現了首例智能機器人的手術，雖然手術較為簡單，但是其能夠體現智能機器人的發展，其能夠實現病人的康復、轉運、救援、手術等，包括智能機器床、智能機器手術臺等智能設備。

其三，服務行業，服務行業也逐漸開發符合自身發展的智能機器人，現今我國部分服務企業已使用了智能機器人進行服務。例如，我國某咖啡廳已使用智能機器人進行服務，因為其智能機器人新穎，吸引了不少上門體驗的顧客，還有某公司已使用智能機器人進行前臺服務[5]。

5 結語

工業機器人的廣泛應用正在日益改變著人類的生產和生活方式。機器人正在為提高人類的生活質量發揮著重要的作用。綜合上述，我們對工業機器人自動化的功能和特點、機器人的組成和控制方式、PLC技術應用于工業機器人、工業機器人應用的領域都有了深刻的認識。通過該文的闡述，希望能對工業機器人自動化控制的相關部門提供有效幫助，從而提高工業機器人自動化控制的效率，進而使得工業機器人更加智能和自動。

參考文獻

[1] 李璞，馮博.農業機器人運動軌跡控制仿真分析——基于遺傳算法優化和RBF網絡逼近[J].農機化研究，2016，1（12）：46-50.

[2] 柳倩，桂建軍，楊小薇，等.工業機器人傳感控制技術研究現狀及發展態勢——基于專利文獻計量分析視角[J].機器人，2016，3（5）：612-620.

[3] 曾慶龍.解放雙手，因我而變——智能機器人在自動化包裝領域的應用技術[J].上海包裝，2015，12（2）：6-9.

[4] 中國科學院沈陽自動化研究所助力邁向“互聯網+”的智能制造[J].高科技與產業化，2015，6（3）：76-77.

[5] 王飛躍.機器人的未來發展：從工業自動化到知識自動化[J].科技導報，2015，9（21）：39-44.