工業(yè)機器人在自動化控制領域的應用

黃瑋文

摘 要：隨著時代的發(fā)展，我國在各方面取得了巨大的進步，尤其是在新興技術方面。機器人這門技術，它涉及了多類學科。比如人工智能、傳感技術、計算機技術、信息技術等。機器人的應用是十分廣泛的，在醫(yī)療、建筑、工業(yè)、科研等方面應用非常普遍，自動化的工業(yè)機器人發(fā)展水平，標志著一個國家在工業(yè)自動化方面的水平。本文主要對工業(yè)機器人在自動化領域的應用進行了一定的分析，希望能夠對相關的部門有所幫助。

關鍵詞：工業(yè)機器人;自動化;應用

一、工業(yè)自動化控制的功能與特點

（一）工業(yè)自動化控制功能

機器人在自動化控制的過程中能夠實現(xiàn)演示功能，機器人能夠通過之前預設的相關指令來完成一系列的示教過程。在操作的過程中，將預算好的位置、速度、動作代碼輸入到機器人的控制系統(tǒng)以后，指令會存儲在存儲器里，控制系統(tǒng)會通過代碼將指令不斷地傳輸給操作系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)運作的功能主要是通過操作系統(tǒng)管理機器人運動速度的快慢、動作形態(tài)來進行控制。

（二）工業(yè)自動化控制的特點

工業(yè)自動化機器人能夠幫助解放人類的勞動力，同時還能夠完成一些我們人類完成不了的危險任務，機器人原理與力學結構學的原理有著非常密切的聯(lián)系，它的運行狀態(tài)可以通過坐標的方式來展現(xiàn)出來，與此同時，改變相應的坐標能夠控制機器人的動作姿態(tài)。另外，工業(yè)自動化機器人需要智能任務輸入，它能夠按照我們人類的意識來進行行動，改變工業(yè)自動化機器人的參數(shù)后會讓機器人的運行狀態(tài)隨之改變，相應的動作也會發(fā)生改變，通過對信息數(shù)據(jù)庫的管理能夠對機器人進行管理，決定它的行為與動作。

（三）工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點

機器人控制系統(tǒng)是由計算機來實現(xiàn)多個獨立系統(tǒng)的協(xié)調工作，控制主要是按照人類的意志進行行動，可以賦予機器人特定智能的任務，機器人在特定的程序下來完成任務。描述機器人狀態(tài)和運動是一個數(shù)學模型非線性的表現(xiàn)，機器人在狀態(tài)和外力發(fā)生變化的同時，它的參數(shù)會隨著狀態(tài)和外力的變化而變化，整個變量之間還存在耦合，所以在使用的過程中使用閉環(huán)位置是不夠的，還需要采用加速度閉環(huán)進行工作。機器人的動作并不是一個路徑來完成的，它的動作是通過不同的方式和不同的路徑來完成，所以在設置方式和路徑的過程中存在最優(yōu)問題，工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)特點是十分多樣的，只有把握好它的特點進行設計，才能夠生產(chǎn)出更多有益于人類的工業(yè)機器人，廣泛地應用到現(xiàn)實生活中，具有十分重要的作用。

二、組成和控制方式

（一）機器人的組成

機器人的組成部分主要由控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、主體結構三個部分組成。而主體結構部分又包括臂部、手部、腕部三個部分，機器人的手部一般有四到七個自由度，腕部有兩到三個自由度，臂部一般存在四到五個自由度。驅動系統(tǒng)主要包含動力機構和傳動裝置，控制系統(tǒng)是對操作系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)各方面的控制，它包括計算機、控制器、輔助設備等控制。使用微處理器和微型計算機進行運作和指揮，以及調度機構，能夠不斷地發(fā)揮出它的作用，通過記憶設備和人工釋放的功能，可以實現(xiàn)人機交互的目的。機器人的傳感器相當于我們人類的感知器官，聽覺、視覺、觸覺等一系列感知，傳感器在機器人中發(fā)揮的作用是作為機器人的感知器官，幫助機器人進行速度、位置和狀態(tài)上的變化，控制配合機器人運動的一系列輔助設備各個裝置間相互獨立工作，不同的設備之間互不干擾，但是在運作的過程中能夠相互協(xié)調、相互制約，從而能夠實現(xiàn)機器人的自動化控制及智能運行。

（二）機器人的控制方式

在機器人的控制方式部分，首先是智能控制，機器人能夠通過傳感器接收周圍一系列的環(huán)境信息，并且輸入到控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)能夠通過傳入的信息不斷地進行分析，從而傳入相關的操作指令，能夠讓機器人智能地學習和適應生存環(huán)境。其次是觸覺方面的控制，機器人在進行工作的過程中，是需要提高效率，準確度，安全性的，通過觸覺的方式能夠幫助機器人感覺到周邊環(huán)境的影響，并做出相關的動作。最后是機器人的示教控制，在機器人進行工作的過程中，要求機器人的運動、行為、速度存在規(guī)范性，要有規(guī)范的動作，機器人的位置和狀態(tài)都是需要不斷地控制的，機器人在工作的過程中需要通過傳感器輸入的信息進行獨立判斷，選擇出一條最優(yōu)路線進行不斷地工作。

三、PLC技術應用于機器人

PLC技術在機器人中的應用主要表現(xiàn)在過程控制、信息控制、順序控制、遠程控制、運動控制等五個方面。在過程控制的過程中，主要是對機器人進行模擬變量方面的控制，對溫度、壓力、電壓等各個因素進行實時地控制，并根據(jù)相應的結果制定一系列的措施。在信息控制的過程中控制機器人的信息傳輸系統(tǒng)，在傳輸、處理、存儲、采集等過程中自動分析信息。PLC技術在機器人的自動化方面做出了十分巨大的貢獻，不斷地促進機器人在工業(yè)自動化領域的發(fā)展。在順序控制的過程中，它幫助工業(yè)機器人擺脫傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，并且能夠分析機器人在工作過程中的主次順序，能夠根據(jù)先后的順序來幫助機器人進行操作。同時該技術還能夠幫助控制對象在進行運動的過程中實現(xiàn)準確的操作，當前工業(yè)機器人的應用越來越廣泛，其技術也越來越發(fā)達。該技術不斷地在機器人中應用，能夠幫助工業(yè)機器人越來越智能化，走向更完善的自動化。

四、應用機器人的領域

科技水平隨著時代的發(fā)展不斷地提高，應用機器人領域也不斷地擴大。工業(yè)機器人能夠代替我們人類開展一些危險的任務。同時也能夠完成一些我們人類無法完成的任務，機器人能夠幫助我們人類完成一些環(huán)境相對惡劣的工作，它的應用領域主要包括以下幾個方面的內容。

（一）工業(yè)領域

機器人在工業(yè)領域方面的應用主要是焊接、材料搬運、檢測、裝配等方面，焊接機器人主要是把重量相對較大的一些器件實行焊接，如輪船的重大部件，或者在高溫的焊接環(huán)境下，都能夠利用機器人來進行長時間連續(xù)地焊接作業(yè)。這樣一方面減少了人力的需求，另一方面又不斷地提高了效率。材料搬運主要是包括我們人類無法搬運的一些物品，或者是需要重復頻繁地完成枯燥的任務，例如快遞的分揀和包裝，使用機器人能夠不斷地、高效地完成分揀搬運作業(yè)，同時還能夠提高準確率，避免人為失誤。檢測是進行微波、紫外線等人類無法完成的檢測任務。裝配是完成一些人類覺得相對復雜且無聊的裝配任務。這些方面都可以利用機器人代替人力的部分來完成。

（二）醫(yī)療領域的應用

工業(yè)機器人在醫(yī)療方面的應用主要表現(xiàn)在細微的手術方面。隨著時代的發(fā)展，醫(yī)療的領域已經(jīng)與現(xiàn)代科技息息相關，并且離不開現(xiàn)代化的技術。機器人就是最好的證明。根據(jù)目前來看，世界上已經(jīng)實現(xiàn)了智能機器人的手術。雖然手術的過程相對簡單，但是它也能夠體現(xiàn)出機器人在發(fā)展過程中的重大突破。對于一些我們人類無法完成的操作部分，可以交給機器人來做，他在實現(xiàn)病人的康復手術等過程中，能夠不斷地促進手術的成功，同時在醫(yī)療方面也包括智能機器床、智能機器手術臺等。一系列的智能設備，總而言之，工業(yè)機器人在醫(yī)療領域是十分廣泛的。

（三）服務行業(yè)的應用

在服務行業(yè)的發(fā)展過程中，服務業(yè)的發(fā)展已經(jīng)隨著時代的潮流實現(xiàn)自身的智能化。在智能機器人的應用中，主要體現(xiàn)在智能機器人的服務方面，例如最新研發(fā)的服務機器人，根據(jù)相關的程序代碼可以設置出機器人的動作運行速度利用機器人進行服務，在大型的酒店，利用機器人進行傳菜服務，同時還可以根據(jù)相應的程序設施來設定機器人廚師，這些新興的設備不斷地吸引著顧客，有些公司已經(jīng)開始使用智能機器人進行前臺服務，這提高了顧客的體驗度，同時也不斷完善著公司的發(fā)展。

五、工業(yè)機器人發(fā)展趨勢

立足于宏觀視角，當前我國科技水平顯著提升，越來越多的新技術在工業(yè)領域中得到應用，比較常見的包括云計算、3D打印和大數(shù)據(jù)技術等，以上技術和工業(yè)機器人技術結合在自動化控制當中運用，可以優(yōu)化自動化控制成效。基于當前社會環(huán)境，利用互聯(lián)網(wǎng)技術控制工業(yè)機器人，能夠實現(xiàn)控制智能化的目的。立足于實際應用的層面，工業(yè)機器人技術除了可以在工業(yè)行業(yè)的自動化控制中運用，其他行業(yè)領域也有非常顯著的應用成效，例如醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)和食品加工行業(yè)。換而言之，工業(yè)機器人技術經(jīng)過不斷研發(fā)與創(chuàng)新，精密度提高，被運用在自動化控制中，也有利于完善該技術的應用效果。除此之外，工業(yè)機器人技術今后朝著仿生的方向不斷完善，參考其他國家在工業(yè)機器人方面的成功經(jīng)驗，今后對于該技術的研究與創(chuàng)新，需要從智能化平衡系統(tǒng)這一層面著手，將現(xiàn)有工業(yè)機器人在走路中打滑的現(xiàn)象解決，使其在自動化控制中的應用能夠進一步保證質量以及操作控制安全，全面提升工業(yè)機器人在自動化控制領域中應用的時效性。

工業(yè)機器人的應用是十分廣泛的，在應用過程中，它逐漸改善著我們人類的生產(chǎn)和生活的方式，同時工業(yè)機器人也不斷提高我們的生活質量。綜上所述，我們對于工業(yè)機器人自動化的功能和特點展開了一定的介紹，在機器人的組成和控制方式以及工業(yè)機器人在應用方面的領域都有了相關的認識。希望本篇文章能夠有所幫助，從而不斷地提高工業(yè)機器人在自動化工作過程中的效率，不斷促進工業(yè)機器人的發(fā)展，促進機器人的智能化和自動化。

參考文獻：

[1]李瑞峰.中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].航空制造技術，2010（09）.

[2]孫志杰，王善軍，張雪鑫.工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].吉林工程技術師范學院學報，2011（07）.

[3]鄂俊強，李志輝.一種新型汽車噴漆機器人[J].涂料技術與文摘，2011（02）.