工業(yè)機器人技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用淺談

杜德華 鐘榮開

摘要：工業(yè)機器人技術(shù)能夠不斷完善電氣控制功能的發(fā)揮。本文首先簡要介紹了工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，隨后講解了工業(yè)機器技術(shù)在電氣設(shè)備、電氣控制以及故障診斷中的應(yīng)用，希望這些觀點能夠有效促進工業(yè)機器人在電氣領(lǐng)域的無障礙推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；電氣控制；故障診斷

引言：

工業(yè)機器人能夠借助計算機技術(shù)實現(xiàn)對人腦的模擬，是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物。將工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用到電氣控制之中，能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣系統(tǒng)的模擬，防范運行過程中可能會出現(xiàn)的異常情況。對電氣生產(chǎn)的數(shù)字化、自動化、智能化發(fā)展具有積極的促進作用。

1工業(yè)機器人的技術(shù)進展

1.1驅(qū)動系統(tǒng)

工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電機驅(qū)動。液壓驅(qū)動是早期機器人經(jīng)常采取的驅(qū)動方式，由于這種驅(qū)動方式存在低速不穩(wěn)定、液壓易泄漏、噪聲污染較大等缺陷，因而，在目前一般只有大型重載機器人、并聯(lián)加工機器人或者有特殊需求的情況下才會應(yīng)用液壓驅(qū)動系統(tǒng)。氣壓驅(qū)動系統(tǒng)的性能要優(yōu)于液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，啟動速度快，對工藝的要求不高并且價格低廉，因此具有較強的性價比。一般應(yīng)用在工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器，以驅(qū)動氣動手抓、旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動吸盤的運行。電機驅(qū)動是現(xiàn)代工業(yè)機器人常用的驅(qū)動方，式，具有傳統(tǒng)傳動裝置無法比擬的優(yōu)越性，尤其是直線電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠極大優(yōu)化工業(yè)機器人的性能，實現(xiàn)高精度、低損耗、智能化的工業(yè)操作[1]。

1.2感知系統(tǒng)

工業(yè)機器人的感知系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要影響因素，其職能是將機器人的內(nèi)部數(shù)據(jù)與外界的環(huán)境數(shù)據(jù)進行交互，以促進機器人本身或者機器人之間的信息理解能力，其中，視覺感知技術(shù)是工業(yè)機器人感知的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)機器人的視覺伺候系統(tǒng)能夠有效調(diào)整機器人的運行路徑、位置和姿態(tài)，從而有效提高工作效率，目前該技術(shù)廣泛應(yīng)用在質(zhì)量檢測、工件識別、產(chǎn)品分揀等多個領(lǐng)域。此外，需要主要的是，在建立視覺控制器模式時，采用圖像雅克比矩陣的方法，能夠較好的激發(fā)視覺伺候系統(tǒng)的潛能。

1.3操作系統(tǒng)

機器人操作系統(tǒng)是工業(yè)機器人的構(gòu)造平臺，現(xiàn)階段基本上大部分的機器人都選擇具有標準化的通用的機器人操作系統(tǒng)（robot operating system，簡稱ROS），盡管ROS系統(tǒng)的開發(fā)難度要遠高于計算機操作系統(tǒng)，但是其提供的低層設(shè)備控制、常用功能實現(xiàn)、數(shù)據(jù)包管理等標準系統(tǒng)服務(wù)能夠有效促進機器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展，實現(xiàn)軟件、硬件的獨立開發(fā)模式。

2工業(yè)機器人在電氣控制中的應(yīng)用

2.1在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

在電氣設(shè)備中應(yīng)用工業(yè)機器人技術(shù)，能夠促進電氣工程自動化、智能化的操作。首先，電氣設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計具有較強的技術(shù)門檻，而工業(yè)機器人技術(shù)能夠有效掌握相關(guān)的編程語言、傳感技術(shù)、PLC等基本元素，從而簡化電氣自動化的變頻、組態(tài)、伺候等環(huán)節(jié)。例如電氣工程設(shè)計腳本中所涉及的If-Else和While等語句與ABB機器人的RAPID編程語句具有共同之處。其次，工業(yè)機器人ROS系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)進行計算，以提高電氣設(shè)備的控制能力和調(diào)節(jié)水平，提升電氣設(shè)備的性能，延長其使用壽命。最后，工業(yè)機器人技術(shù)在電氣設(shè)備的日常操作過程中也發(fā)揮著巨大的作用，其能夠有效簡化電網(wǎng)檢測和維護的各項工作，延長電氣系統(tǒng)的控制周期，降低其控制效率。

2.2在電氣控制中的應(yīng)用

強化對電氣設(shè)備的控制能夠有效促進電氣行業(yè)的自動化發(fā)展。充分利用工業(yè)機器人技術(shù)，促進相關(guān)軟件的應(yīng)用開發(fā)，以全面延伸人類的智力和體力，將有效實現(xiàn)電氣控制的數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化。與此同時，工業(yè)機器人技術(shù)還能對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行采集和處理，以優(yōu)化電氣設(shè)備的自動控制系統(tǒng)、保護功能、監(jiān)視功能和測量功能，以有效調(diào)節(jié)電網(wǎng)中電壓、電流、頻率和功率的大小，以減少人力資源的消耗，緩解從業(yè)人員的工作壓力。另外，工業(yè)機器人技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程維修，可以應(yīng)用在不適宜人工操作的條件之下，極大的削弱了電氣工程對從業(yè)人員的人身威脅[2]。

2.3在故障診斷中的應(yīng)用

電氣運行受到多種因素的影響，因而其故障現(xiàn)象也呈現(xiàn)出多樣性的特征。應(yīng)用工業(yè)機器人技術(shù)，能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的依靠手、眼、鼻、耳等器官的直接感知故障設(shè)備異常的診斷方式，使用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，通過故障設(shè)備的電壓、電流、功率、頻率、阻抗、絕緣值、溫度、振幅、轉(zhuǎn)速等等參數(shù)的評定，以確定設(shè)備的故障點。這樣自動化的故障診斷范式，能夠簡化診斷流程，在眾多影響因素中精準地找出引發(fā)電氣運行故障的最主要的原因，以及時遏制故障危害的蔓延和擴大，減少相應(yīng)的經(jīng)濟損失。此外，工業(yè)機器人技術(shù)還能夠簡化自控流程，從整體上對電力運行過程中各種設(shè)備的狀態(tài)和故障情況進行綜合分析，進而計算出最為科學合理的故障處理方案，以有效保障電氣自控工作的靈活高效運行。

綜上所述，強化對工業(yè)機器人的設(shè)計和應(yīng)用能夠有效促進電機工程及其自動化技術(shù)的發(fā)展，推動中國生產(chǎn)方式從“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)變，以不斷改善人民群眾的生產(chǎn)生活水平。

參考文獻：

[1]卜令濤，吳江壽.工業(yè)機器人元素嵌入電氣自動化專業(yè)領(lǐng)域的分析——基于工作嵌入的六維度矩陣[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（05）：138-139.

[2]李久勝，趙麗麗，邵青.基于巡檢機器人的電氣物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成設(shè)計[J].中國教育信息化，2018（04）：90-93.

作者簡介：杜德華，男，廣東省佛山市人，民族：漢，職稱：電氣工程師，學歷：本科學士學位，研究方向：電氣控制及自動化。