工業機器人在自動化控制應用方面的探索

裴旭輝 王栓義 楊波 班嵐

摘要：機器人的研發和應用是我國科學技術水平提升的重要表現，現階段機器人種類有許多，在汽車車體焊接搬運等流程中有著重要應用。工業機器人在我們的生活中有著重要的應用，可代替人類在有毒、高溫、危險、惡劣的工作環境中高精度完成指定工作任務。工業機器人的應用主要是基于對各種學科知識以及多種先進技術的綜合應用，工業機器人在我國眾多領域都有著重要的應用，在一些重復程度較高的工作應用中效果極其突出。但是，我們要加強對工業機器人的研究，從而創造更高的應用價值。

關鍵詞：工業機器人 自動化控制 應用研究

引言

我國在工業機器人研究方面投入大量精力，工業機器人研究和應用水平也得到了有效的提升，但是與其他國家相比還存在許多不足，這主要是因為其開始研發時間比較晚，在實際應用方面缺乏一定經驗。然而，近年來，在工業機器人研發方面突破許多技術瓶頸問題，特別是在隧道掘進機器人以及相關的裝配自動化機器人研發方面，但在高精密部件生產制造中仍處于劣勢。

1 在自動控制方面的應用特點及功能

1.1應用特點

工業機器人可代替人類在有毒、高溫、危險、惡劣的工作環境中高精度完成指定工作任務，其最為主要的特點是具有多自由度和多關節機械手，在實際應用的過程中能夠高精度完成普通人難以完成的工作任務。工業機器人通常需面對復雜的工作任務和工作條件，所以需要較多的自由度完成相關的工作。工業機器人可以將自由度組成多變量控制系統，在一定程度上具有良好的控制性能。在多個坐標的條件下可通過對手足狀態描述高效完成坐標變換。工業機器人通常需要面對各種復雜的工作條件，所以其控制系統較為發達和先進，而且通常與機構運動學以及動力學有著緊密的聯系。自動控制的實現往往基于對一些先進的信息技術和計算機技術的綜合性應用，可通過對相關程序的編程而實現工業機器人按照設定程序運行并自動完成相關的工作。

1.2應用功能

工業機器人的研發和應用通常需要滿足工業生產的各種要求，所要完成的工作任務種類較多，因此工業機器人功能較為廣泛，其中主要包括兩項功能，分別是示教再現功能、運動控制功能。在工業機器人中通常具有完善了運動控制系統，其作用主要是促使操作器完成相關動作改變姿態，從而完成相關工作任務;工業機器人的示教再現功能在一定程度上能夠將相關的操作位置信息、動作信息等其他的重要信息傳輸到機器人，這些信息通常會得到有效的存儲，主要是依賴于其記憶系統。機器人在實際運行過程中如果接到相關指令則可以通過相關的記憶數據準確完成各項操作。工業機器人在汽車生產線通常有著重要的應用，人類無法在高溫或者是高危環境中高效完成危險的工作任務，但是工業機器人則可以代替人工操作完成高危工作，特別是在重復性作業和體力消耗量較大的作業環境中，從而為工人提供了重要的安全保障，與人工作業方式相比，工業機器人應用優勢較為顯著，尤其是在自動化生產方面的應用。

2 控制系統的構成及其控制方式分析

2.1控制系統的構成及作用

工業機器人在實際運行的過程中往往是通過控制系統完成相關的控制工作，促使工業機器人完成相關的工作任務，工業機器人控制系統主要是由計算機控制、示教盒、傳感器接口、軸控制器、輔助設備控制等其它部分構成。首先，計算機控制主要完成工業機器人的調度和指揮，主要體現在微處理器和微型計算機的應用;示教盒是工業機器人控制系統中的重要機構，能夠高效完成相關參數的有效設定，而且能夠實現人機交互操作等其他重要的任務，主要由相關的存儲單元和獨立CPU構成，在實際應用中主要采用的是串行通信方式，通過這種方式能夠高效完成計算機信息交互;傳感器接口在工業機器人控制系統中的應用主要是負責信息質量檢測，對其進行柔順控制，在這方面所采用的傳感器通常主要有視覺、力覺和觸覺三種;在工業機器人中通常有許多關節，然而通過軸控制器可實現其關節位置、加速度、速度的準確控制;最后，輔助設備控制主要負責相關的輔助設備的控制工作。

2.2控制方式

由于各種工業項目對于工業機器人有著不同的要求，不同工作任務對工業機器人使用也有著不同的要求，為促使工業機器人能夠更好的應用，那么則需要根據不同工作任務采取不同的控制方式。工業機器人控制方式通常主要有點位控制方式、連續軌跡控制方式、力控制方式以及智能控制方式。首先，點位控制方式適用對象主要是末端執行器，通常情況下在一些規定離散點上位姿完成相關的控制工作，促使其穩定相鄰各點之間運動，對運動軌跡并沒有明確規定要求;連續軌跡控制方式適用對象同樣是末端執行器，主要是對機器人的位姿連續控制，促使機器人嚴格按照預先設計的軌跡和速度運行，對機器人運行的精確性有著嚴格要求，這種控制方式促使工業機器人運行速度、軌跡以及運行狀態進行有效控制;力控制方式通常主要體現在裝配物體方面，這種控制方式對工業機器人的定位準確性有著較高的要求，而且采用的力和力矩需要在合理范圍內;智能控制方式主要是通過對傳感器的有效應用，能夠促使工業機器人及時感知周邊情況，并依據知識庫完成相關決策的執行，現階段我國智能控制技術水平在不斷的提升，這種控制方式在一定程度上能夠有效提升工業機器人的環境適應能力和自我學習能力。

3 工業機器人的應用

工業機器人在我們的生活中有著重要的應用，可代替人類在有毒、高溫、危險、惡劣的工作環境中高精度完成指定工作任務。首先，在工業領域中有著重要的應用，主要體現在焊接、檢測、材料搬運等方面。在焊接方面主要是完成重量巨大器件的焊接，在檢測方面通常體現在紫外線、微波的檢測任務，在材料搬運方面主要是代替人類完成枯燥乏味重復性的搬運工作。除此之外，工業機器人在醫療領域和服務行業中也有著重要的應用。

4 結束語

工業機器人的應用是我國工業發展的重要標志，工業機器人特點主要是具有較多的關節機械手和多自由度，主要有運動控制功能和示教再現功能，在工業領域、醫療領域以及服務行業有著重要的應用。

參考文獻

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