工業機器人在自動化控制中的應用研究

金海濤

摘 ?要：現階段，工業技術與信息技術的結合不斷深入，其中工業機器人成為兩者結合的重要代表之一，并應用于各個工業領域生產之中，不僅實現了效率、安全、質量等方面的提升，而且還能夠降低生產成本?；诖耍疚膶墓I機器人的概念入手，結合工業機器人的系統組成以及控制方式，對工業機器人在自動化控制領域中的應用進行分析，以期望能夠促進我國工業健康發展。

關鍵詞：工業機器人;自動化控制;應用

引言

隨著社會經濟的高速發展，社會各個領域對于工業產品的質量與數量提出更高要求，如何滿足市場需求成為工業企業非常關注的問題。隨著工業技術與信息技術的結合，工業機器人相關的研發與實踐逐步深入，并應用于各大工業企業生產之中，使得企業核心競爭力大幅度提升，并獲得更多經濟效益。基于此，研究工業機器人在自動化控制中的應用具有一定的理論意義與現實意義。

1.工業機器人

相比傳統人工方式而言，工業機器人是利用自由度、多關節的機械手或者機器人的一種生產方式，其效率、質量、安全等方面更有保障。生產人員僅需要結合生產需求對工業機器人預設好程序，工業機器人便可以自動化運行，值得注意的是，為了保障工業機器人能夠穩定運轉，編程需要由專業人士完成。以沖壓自動化生產線為例，工業機器人的編程必須滿足行動軌跡精確、負載量大等要求;例如，部分汽車制造業中，工業機器人幾乎替代了人工操作，不僅有效減少人工操作失誤，而且實現了成本的縮減。臂部、腕部、手部是工業機器人的主要關節，通常具有3-6個自由度;同時，機器人的胸部有1-3個自由度。工業機器人作為信息技術與工業技術結合的產物，其特點主要體現在通用性、可編程性以及擬人性，在自動化生產過程中，工業機器人按照預編程序行走，而且帶有人類感知系統，能夠高效率完成目標工作;同時，可以結合實際需求，對程序進行修改，確保工業機器人能夠滿足各種生產調整的需求[1]。

2.工業機器人的系統

2.1中央控制系統

對于工業機器人而言，中央控制系統屬于控制核心。將正確的命令輸入到中央控制系統之中，再通過編程輸入與示教輸入結合的方式，能夠完成工業機器人的中央系統的構建，為機器人高水平工作打下堅實的基礎。現階段，工業機器人的中央控制系統主要有連續軌跡控制系統、點位控制系統，能夠為不同工業企業提供個性化的技術支持。目前，控制方式隨著研究與實踐的深入實現了創新，能夠對分散控制與集中控制進行自由切換，意味著能夠在實際生產中結合需求自由切換，這也充分體現出工業機器人的價值。未來是人工智能時代，工業機器人的中央控制系統朝著智能化方向邁進，其系統能夠實現圖像數據處理，并且隨著生產需求的改善而實現自我學習與優化，這就意味著工業機器人將會擁有更強的環境適應能力。實現圖像高水平處理之后，機器人自主學習功能不斷強化，其應用價值將會實現巨大的突破;同時，結合自編輯技術，能夠讓工業機器人自主識別環境以及生產需求，可以實現靈活調整生產狀態，將有利于提升工業生產效率與質量[2]。

2.2 傳感器系統

傳感器系統能夠讓工業機器人擁有強大的感知能力，隨著傳感器系統的完善，目前很多工業機器人的神經系統更加完善、成熟，非常適合用于檢測生產線。對工業機器人的加速度進行調節，能夠改變其位移與速度，這樣能夠滿足更多傳感器實際操作的需求，從而與工業生產需求進行精準對接。

2.3驅動系統

在控制系統發出指令之后，驅動系統使工業機器人實現自動化控制。驅動系統包括傳動裝置系統與動力系統，在兩種系統同時作用之下，能夠精準滿足元件驅動控制的各種需求，從而為工業自動化生產提供支持。驅動系統的有效應用于動力來源有著非常密切的關系，目前我國工業機器人大部分都是關節型機械結構，每一個關鍵都設計有獨立的操作電機，基于控制系統的指令而完成自動化控制。

3.控制方式

3.1點位控制

對于點位控制來講，主要指的是對工業機器人末端執行器進行有效操作，比如說，因為工業需求需要對工業機器人的位姿進行調整，那么就需要通過點位控制方式來完成。為了能夠讓工業機器人更加精準、快速地完成操作，那么工業機器人特定位置非常重要。

3.2連續軌跡控制

對于連續軌跡控制來講，其實也是對工業機器人末端執行器進行操作，但是兩者也存在一定的區別，連續軌跡控制是連續性控制，因此，在整個過程中，必須要最大限度保障工業機器人能夠連續穩定的按照操作步驟進行自動化控制;同時，可以結合工業生產的實際需求，對步驟與速度進行合理調整，將能夠提升工業機器人的精準性[3]。

3.3力控制

對于力控制而言，通常是完成操作之后，工業機器人的用力程度。比如說，某些工業生產過程中，部分原材料或者是產品比較脆弱，如果工業機器人的用力程度過大，那么將可能損壞原材料或者是產品。因此，需要結合生產需求對工業機器人的用力程度進行合理調整，確保其能夠應用適當的力矩執行操作。

3.4智能控制

在傳感器系統的支持下，工業機器人能夠實現智能控制，對周邊信息進行收集，然后依托計算機對內容進行存儲、識別，然后對實際問題進行解決。智能控制是工業機器人發展的主流方向，能夠更好適應環境以及實現自主學習。

4.工業機器人在自動化控制中的應用

4.1工業機器人在焊接領域中的應用

工業機器人在焊接領域中應用范圍較廣，特別是汽車生產，主要采用的是焊接機器人。因為在對車身結構以及承重大梁進行焊接時，需要考慮到物料重量等問題，采用焊接機器人，也就不需要考慮重量問題，而且減少人工操作環節，有利于提升安全性。值得注意的是，采用焊接機器人并不意味著工作人員就不重要了，反而工作人員必須扮演好職責角色。在進行焊接之前，工作人員要將需要用到的各種焊接工具準備好，然后規劃出焊接機器人最合理、最效率的運作流程，這樣才能確保焊接機器人能夠做到精準焊接;同時，還要結合電焊的結果，為下一次電焊做好準備。

此外，車身焊接過程中，為了保障焊接效果達標，需要用到電弧焊，需要焊接機器人通過進線的方式。線性焊與電弧焊進行結合，能夠提升焊接精準度。焊接機器人結合焊接需求提前設定好焊接程序，加上智能傳感器的支持，能夠最大限度避免焊接機器人出現誤差。隨著相關技術的進步，我國工業自動化水平不斷提升，特別是汽車制造領域更是進入了高速發展階段，但是也對焊接機器人提出更高的要求，因此，還需要加強焊接機器人自動化控制研究與實踐[4]。

4.2 工業機器人在裝配控制領域中的應用

工業機器人在裝配控制環節的運用一般情況下會對其設置若干傳感器，包括視覺傳感器、聽覺傳感器、觸覺傳感器等。機器人借助于這些傳感器能夠更加準確地感知操控目標，也能夠給出更為準確的判斷，有效促進作業效率提升，降低工作時間。比如說在汽車生產環節，工業機器人能夠把感知到的信息直接傳輸到末端執行器，從而實現裝配控制作業目標。對于汽車制造業而言，工業機器人能夠在車輛結構裝配、輪胎安裝以及擋風玻璃裝配等作業中廣泛應用，有效促進汽車生產效率的提升。與此同時，工業機器人在裝配控制中的應用相對于人工作業來說精準度得以明顯提升，可以更加高效率地實現工作目標，其指向的工作目標更加廣泛，也能夠適應各種不同環境。近年來我國汽車制造業的飛速發展，自動化作業程度日益提升，工業機器人得到了非常廣泛地應用，汽車制造中的諸多零件和環節都能夠讓工業機器人發揮出其裝配控制優勢，確保裝配準確率。因此在新時代下，工業機器人可以有效解決人工裝配過程中可能出現的失誤和偏差，也能夠勝任很多專業化與高強度工作，推動我國汽車制造業的長足發展。

4.3 ?工業機器人在材料搬運領域中的應用

工業機器人在材料搬運環節的應用較為普遍的是碼垛、上下垛以及抓取零配件，讓機器人取代過去的人工作業可以在提升工作效率的基礎上降低人力成本。對于汽車制造業來說，搬運機器人通常是對零部件進行搬運、抓取和組裝，當機器人收到相關指令后能夠第一時間執行操作，不但有效降低了工作人員的作業量，同時搬運組裝效率也得以顯著提升，機器人進行零部件搬運作業時，特別是對于部分大型零件來說，能夠按照各個零件的具體形態和搬運需要來有針對性地配備執行器，操作人員僅僅需要發出指令，即可讓工業機器人更加精準地抓取零件。

4.4 ?工業機器人檢測領域中的應用

工業機器人在檢測環節往往被應用到零件尺寸和質量的檢測過程中，檢測產品是否符合相關標準規范，同時還需要完成對不同零部件的分類，機器人檢測效率和精準度遠遠超過人力，所以近年來也得到了非常普遍的運用。對于汽車制造業來說，除開零部件的搬運與組裝之外，還需要在生產活動結束后對汽車產品質量實施檢測，確保在未來的使用時能夠做到安全穩定行駛。工業機器人在檢測工作中的應用是依靠檢測系統對產品質量實施檢測，檢測系統一般來說涉及到視覺傳感器、測量控制模板兩個組成部分。借助于視覺激光頭能夠獲取到檢測目標的圖像數據，在計算機中自動生產模型，把標準尺寸與實際尺寸予以對比，能夠快速準確地獲得可能存在的誤差，如此一來不但有助于汽車生產質量的提升，也能夠為其他誤差檢測工作帶來參考。

4.5 ?工業機器人在噴涂噴漆中的應用

工業機器人在汽車噴涂噴漆中的應用，依托于其自身優勢能夠非常靈活地控制操作位置與方向，所以在應用多自由度機器人實施噴涂噴漆作業后，顯著降低了人工作業負擔，促進作業效率提升。對于三維工業生產來說噴涂機器人非常普遍，特別是對于汽車制造業而言，對車身實施噴涂屬于系統化的工作，同時其具有一定的危險性，噴涂一般包括兩種不同類型：一是涂膠，二是噴漆。涂膠作業能夠提升整個車身的密封性，往往會在部分密封焊接以及減震區域進行涂膠處理，具體厚度要按照該區域的需要進行合理調整;車身顏色以及光澤度通常需要更加均勻和快速地對車身實施噴涂。借助于工業機器人能夠對車身各個部位進行均勻準確噴涂，相對于人工噴涂來說在時間成本和作業效率上都得以明顯提升，也在很大程度上保障了噴涂噴漆作業的精準度[5]。

5.結語

綜上所述，隨著時代的發展以及科學技術的進步，我國工業自動化、智能化、信息化水平將日益提升，這就對扮演著重要角色的工業機器人提出了更高的要求。本文對工業機器人在焊接、裝配、材料搬運、噴涂噴漆等領域中的自動化控制進行了分析，可以充分體現工業機器人的價值。但是為了能夠滿足我國工業生產的實際需求，還需要對工業機器人繼續加強研究與實踐，尤其是服務與醫療領域，將會更大的應用空間。

參考文獻：

[1]黃蓓.工業機器人在自動化控制中的應用分析[J].中國設備工程，2021（11）：28-29.

[2]劉裕舸.工業機器人在自動化控制中的應用研究[J].現代工業經濟和信息化，2021，11（04）：71-72.

[3]馬子奕.工業機器人在自動化控制領域的應用[J].今日制造與升級，2021（04）：32-33.

[4]孫倩.工業機器人技術在自動化控制領域的運用[J].無線互聯科技，2021，18（07）：90-91.

[5]崔岳.工業機器人技術在自動化控制領域的實踐研究[J].設備管理與維修，2021（06）：100-101.