工業機器人自動化的安全控制

于旺 王鵬宇

摘要：隨著技術的革新發展，自動化控制成為多個產業的變革方向，人工智能逐漸普及到各個行業領域之中，工業機器人技術便是其中之一，其不僅 表現了技術的創新發展，也體現了現代化產業格局的新突破。工業機器人在不同產業中的應用，也充分發揮出了其智能技術優勢，改變了傳統產業的技術 弊端，優化了工業技術性能，極大程度上推動著各個行業領域的自動化發展，使其成為產業結構中重要的支撐力量，而目前對該技術的推廣應用，也有助 于推動我國工業的進步發展。

關鍵詞：工業機器人;自動化;控制

1 工業機器人的構成和控制

1.1 機器人構成

工業機器人由機器人主體、控制系統和驅動系統三個部分構成，主體?包括了機座和執行機構，手部、臂部、腕部也是其重要組成部分。在設計?時，往往會給予機器人手部 4 到 7 個自由度，給予機器人臂部 4 到 5 個自?由度，給予腕部 2 到 3 個自由度。機器人的驅動系統是為機器人提供動力?的系統，也包含了傳動裝置。而控制系統是對機器人操作和驅動的總體控?制，通過計算機、傳感器、示教盒、軸控制等對機器人進行控制，利用各?種設備來實現對機器人的指揮、調度，實現人機交互，確保機器人能夠正?常運轉，進而實現自動化作業。工業機器人的特點，就是通用性、擬人化、 可編程。通用性指的是機器人在不同的操作環境下都能執行不同的任務，都能正常運轉;擬人化是指機器人肢體結構的擬人化，通過生物傳感器對?環境感知的擬人化;可編程是機器人在應用時需要技術人員對其進行編程，進而適應不同的生產需要，滿足工業生產需求，實現經濟效益。

1.2 工業機器人的控制方式

工業機器人的控制方法重點涵蓋了這幾種：智能控制、示教控制、觸 覺控制、點位控制。其一，機器人通常采用了智能控制形式。通過各式各 樣的傳感裝置對附近的環境信息進行接收，接著將該部分信息會傳送至控 制系統，進一步在控制系統的功能應用下，實現各種操作指令的傳達和輸 送，進一步強化機器人的自動運行、主動操作能力，也是確保環境具有更 強適應性的關鍵基礎。然后，機器人大部分都采用了觸覺控制的方式，在 運行期間，在觸覺控制下可以合理確保機器人應用成效，以保證機器人的 安全可靠運行，同時對附近的環境有所感知，自動控制在動作配合時也發 揮著非常關鍵的作用。除此之外，機器人通常都具有智能化的教學系統，其行為、表達與速度一般情況下都根據標準和要求實施，其所處的狀態與 地點都可以得到充分管控。最后，對機器人的位置進行控制，在機器人工 作期間會依靠智能系統進行操作，同時清除了解自己和目標之間的差距，進一步選擇最近的道路實施工作。

2 工業自動化功能

工業機器人一般情況下都具有較多的功能特征，而其中最關鍵的兩項?就是示教再現和安全控制，工業機器人能夠較好的發揮示教功能，在運行?期間工作人員應該預先將設置好機器人的操作速度、具體位置等數據，再?通過機器人的記憶功能對該部分信息進行儲存，接著對機器人的行為代碼?進行編寫，并且也將其輸入到控制系統當中，在機器人運行期間，它會預?先將記憶系統里的各種指令進行調節，并對機器人程序進行影響，達到示?教指令的目的。由于經濟技術的飛速進步，工業機器人早就變成了社會中?十分普遍的技術和工具，工業機器人可以代替人類實施更加高危的工作，代替人類實施體力消耗大、枯燥乏味的任務。工業機器人的普遍應用能夠?防止并降低工業生產中出現人員傷亡的現象，由于其本身具有較強的適應?性和工作能力，例如裝配機器人、噴涂機器人、噴漆機器人、搬運機器人、 檢測機器人、焊接機器人等，該部分機器人能夠合理完成人類下達的工作?任務、工作要求，控制機器人運動時，需要機器人操作系統運行速度、直?線功能的完美發揮。

3 工業機器人在自動化控制中的具體應用

3.1 在搬運工作中的應用

工業機器人技術在搬運工作中具有較為廣泛的應用，在現代物流產業 大規模發展的背景下，從小包裝物品到大貨物的搬運成為物流工作中的基 本工作任務，工作機器人技術的引入和應用能夠幫助此類企業提高搬運工 作效率，同時減少人力成本的投入，既可以保證企業的成本效益，還可以 確保其生產安全性。AGV 智能搬運機器人是近幾年在倉儲物流中應用較為 廣泛的機器人，在菜鳥未來園中便應用了此類機器人，其完成了商品儲存到發貨的全過程，據相關數據顯示，將 AGV 投入使用后單個立體倉庫的日?發貨量達到 8000 立方米，整體性吞吐能力提升將近一倍，并且機器人的工?作效率是人工效率的 3 倍之多，更是將貨物揀選準確率提高到了 99.9%，經濟效益自然也得到提高。結合實際應用情況來看，在搬運工作中執行工?作任務的機器人有兩種常見的類型，以軸的數量為劃分標準，包括四軸的?和六軸的。其中六軸機器人主要應用在大宗物品的搬運中，物品重量較大、 規模較大，需采用高負載的工業機器人進行搬運，除了貨運物流中常見之?外，在鑄造業、電子工業中其應用也比較多。而四軸工業機器人則更多的?應用于小宗物品的搬運中，其操控便捷、靈活度較高，可以更加隨意、快?速的搬運移動物品，達到高效輸送的目標。

3.2 在汽車制造業中的應用

汽車制造業是應用工業機器人最為廣泛的行業領域，隨著人工智能技?術的發展，工業機器人技術的智能水平越來越高，除了能夠完成基本的制?造焊接工作任務之外，而且能夠較高水平的完成整體組裝和測試工作，這?在極大程度上推動了汽車制造業的創新性發展。首先，在汽車零件上料中?應用搬運機器人，以生產柔性化優勢實現對汽車零部件的高精度定位上料，其中配備有相應的視覺系統可以完成視覺數據采集，對搬運過程和工作狀?態進行監控;其次，焊接機器人在汽車制造業中的應用，由于汽車制造中?多種零件、部件需要進行焊接組裝，焊接機器人的應用可以提高制造水平，如對油箱進行焊接，可根據制造需要選用研發特定油箱形狀的焊機，并通?過對 CCD 攝像機、高速攝像機等信視覺技術的應用，能夠獲取焊接熔池的?數據參數，確保線焊速度均衡基礎上完成可靠的自動焊接。另外，對裝配?機器人的應用更具廣泛性，利用機器人不僅可以實現對儀表盤、車輪輪胎、 后懸梁、油箱等部件的安裝，還能夠完成發動機等大型配件的安裝。提高?汽車成品效率。而在一系列組件安裝完成后，也通過噴涂機器人的應用實?現對汽車外部形態的完善，完成系統性的高智能化汽車制造過程。

3.3 在工業領域中的應用

工業機器人在工業領域中的應用價值較高，其可以完成工業工作中相 對復雜的任務，以及對于人工處理而言具有一定難度的工作任務，如此能 夠大幅度提升工業生產中的工作效率。以工業生產中的焊接工藝為例，其 包括對車體架構的焊接、對機械設備的焊接等，由于焊接工作需要通過高 溫技術進行處理，對于人工操作來說難度較大，且具有一定的危險性，而 采用工業機器人技術可以更精準快速的完成焊接工作，具有較強的耐高溫 性能，并且在數字化控制前提下能夠提升焊接的精準度，減輕人力消耗，保證焊接工作的工藝效率。在農業機械制造當中，對于機械構件的焊接，若以人工方式開展，則需要將烙鐵與焊接點相對應，讓引線和焊盤加熱后 且達到熔化溫度，再將焊絲放置在焊點，熔化成焊錫然后將其移開，待到 焊錫在焊點完全潤濕再移開烙鐵，完成焊接，過程中需把控好焊點位置溫 度以及時間。

結束語

總的來說，由于科學技術與社會經濟水平的持續上漲，工業機器人不?管是在功能或是技術上都取得了較快的發展，較為繁瑣的自動化控制也早?就取得了合理的管控。在工業自動化技術的持續優化過程中，工業機器人?也將會更加普遍的應用在各個環節，進一步使得社會生產和生活更加便利。

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