芻議工業機器人電氣自動化技術的應用研究

曹毅

摘要：目前，我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，產業機器人智能化是未來的大勢所趨，可以大幅提升生產效率，降低生產成本，減少重復性勞動。電氣自動化技術在產業機器人中要實現大規模應用，更好地服務社會，產業機器人行業也是電氣自動化專業未來的主要就業方向。本文根據未來產業發展和技術應用的趨勢，對產業機器人電氣自動化技術的應用提出了相應的建議。

關鍵詞：產業機器人;電氣自動化;技術;人工智能

引言

近年來，中國鐵路迅速發展，不僅是鐵路軌道與火車本身，相配的鐵路電力變配電所的數量也在不斷增加，電力事故安全隱患也呈上升趨勢，這直接影響到了鐵路運營本身。在鐵路總體安全方面，從我國歷年的統計數據來看，無論是發生次數，還是直接經濟損失，電力事故都是不容忽視的部分。目前，這些配電所的巡視主要還是采取傳統人工巡檢的方式，有著不少問題：1）人員問題。當前電工人員配給不足，維護人員水平有限，加上值班人員長期處于加班、疲勞的狀態，無形中給配電所的安全帶來隱患。2）數據問題。采用人工巡檢方式的配電房運行數據記錄多不完整，一般只有最基本數據可以由運行值班人員通過記錄相關運行數據記錄來實現。通常也不進入計算機系統，無法為大數據應用服務。3）故障預報問題。由于人工采集的數據量較少，數據種類不全面，覆蓋面不夠，離散性較大，且多為紙上數據，所以也就無法預先發現配電房內設備的潛在故障，也無法第一時間在故障發生時上報等缺點，最終導致用電可靠性大幅降低。4）運行監控問題。雖然現有的電力運行有相應的監控系統，但配電房環境還沒有實現自動實時監測運行狀況，也就較難實現電力事故的預防和控制。

1巡檢機器人的系統組成

該巡檢機器人主要由三部分組成：移動平臺（AGV小車），電氣控制柜，主體機械結構。移動平臺作為變電站巡檢機器人的重要組成部位，根據行走機構特點，可以分為軌道式、輪式、履帶式3種主要類型。經一番比較，選擇AGV小車這種輪式結構作為移動平臺，它主要負責運載機器人主體在室內沿著磁條軌道運動，及在鋪設的多處站點（地標卡）處停下，使得機械結構能進行運動和對室內柜體的檢測;電氣控制柜中主要裝有PLC控制線路和工業平板電腦，用于控制AGV小車、機械結構的運動和對檢測信息的接收分析處理顯示;主體機械結構則分為3塊，分別為小擺臂、大擺臂和主升降架，其中小擺臂和主升降架上裝有工業攝像頭，用來讀取室內電氣柜上各種信息以傳遞給工業計算機處理，大擺臂上則裝有電壓傳感器和紅外溫度傳感器。

2電氣自動化技術在產業機器人中的應用

2.1新一代電氣自動化技術在產業機器人領域的應用

眾所周知，電氣自動化技術在各個領域都有著極為廣泛的應用，而其核心就是信息處理、自動控制、網絡系統和計算機技術。未來在產業機器人領域，會追求更加復雜的操作程序和高精度，這需要電氣自動化技術更進一步，能夠推動新一代技術在產業機器人上的應用。產業機器人不僅要求具備傳統程序化工作能力，更要具備學習能力、合作能力甚至自主創造能力。伺服電機、減速器、控制器是產業機器人的核心部件，精度和穩定性要求極高，比如醫療儀器人，要想實現突破性進展，就必須提高技術水平。

2.2在機器人的工作當中進行實訓，總結經驗

機器人的實訓和電器的實訓都是技術性和理論性很強的實訓。同學們在課堂上已經學習到了豐富的理論知識，但是缺乏實際的運用。所以，實訓的關鍵之處在于對理論的運用，要使學生在課堂上學習到的理論與實訓內容相結合。因此，在進行工業機器人的電氣實訓時，教師可以派遣一批學生到企業當中去，讓學生實地對機器人的工作環境和工作細節進行考察，然后進行研究。

2.3針對各類產業機器人推動技術突破

除了重點發展高精度運動控制、模塊化與嵌入式控制系統設計、高可靠實時通信網絡、精密制造、復雜裝備系統仿真技術等技術之外，還要針對產業機器人的不同開發創新技術。比如針對醫療機器人，要在傳感器技術和檢測技術實現新的突破，對光感、溫感、觸感等環境變化有著較大突破，通過多人智能全息成像技術和多傳感器融合技術、視覺自動識別技術建立機器人的視覺系統和感知系統，實現微創醫療。

2.4建立機器人實訓系統

利用目前發達的互聯網技術，可以結合人工智能的特點，建立一種新型的工業機器人實訓系統。工業機器人的實訓系統可以將機器人的第一零件和第二零件都結合起來，共同進行實訓、進行測試。以HSR-JR612機器人為例，在進行實訓的過程當中，可以對機器人的手爪以及配合手爪完成抓取動作的機械臂進行測試，使得HSR-JR612機器人的零點偏差問題能夠得到解決。同時，實訓系統還可以對主控制器進行測試。因為主控制器是機器人的關鍵部位之一，是連接操作人員與機器的一個橋梁。在實訓系統當中，我們可以進行多次的收發命令，以此來進行主控制器靈敏性的測試，以防由于信號接受錯誤或者信號接受不及時造成的操作失誤。實訓系統的建成還可以給學生提供一個鍛煉的機會，使其能夠有機會操作機器人，掌握機器人的操作知識和機器人構造等各個方面的知識。

2.5傳感器盒的設計

傳感器盒中有三種傳感器---放電傳感器、紅外溫度傳感器和微動傳感器，其中放電傳感器、紅外溫度傳感器是為了監測電氣柜內放電以及表面溫度狀況，而微動傳感器是為了實現擺臂轉動的止動設置的。底板上安裝有直線軸承座，兩根套著有一定預壓縮量彈簧的光軸一端固定在傳感器盒上，另一端穿過直線軸承，傳感器盒上裝有魚眼軸承和微動傳感器支架，再分別固定上放電傳感器和微動傳感器。底板固定在大擺臂上。巡檢機器人工作時，到達地標卡設定位置，大擺臂向電氣柜方向轉動，傳感器盒貼近電氣柜，直到微動傳感器碰到電氣柜，作用大擺臂再轉動一個固定角度，使放電傳感器能貼合在電氣柜上檢測電壓。由于傳感器盒上彈簧和魚眼軸承的設置，無論是AGV車身偏斜、大擺臂轉動角度有偏差，還是電氣柜柜體傾斜，放電傳感器都能轉過一定的角度，緊密貼合在電氣柜上進行工作。

結語

從本質上講，包括人類決策在內的一些工作都可以實現程序化作業，過去總有一些錯誤的認識，認為必然有一些工作任務是不可能代替的，但是實踐已經證明，人工智能比人類更高效地按照程序完成了任務，甚至已經開始從事創造性的工作。

參考文獻

[1]金艷.工業機器人技術在自動化控制領域的應用探討[J].中國設備工程，2017（19）.

[2]孟英楠.工業機器人在自動化控制領域的應用[J].設備管理與維修，2017（10）.