產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用*

王圓星，郭洪月，陳 鵬，李洪誼

（沈陽通用機(jī)器人技術(shù)股份有限公司，遼寧 沈陽 110179）

近年來，我國科技日益深入，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人蓬勃發(fā)展，在社會(huì)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域均發(fā)揮著關(guān)鍵作用，極大地加快了行業(yè)發(fā)展的速度，提高了企業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化水平，為我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是產(chǎn)業(yè)機(jī)器人得以革新優(yōu)化的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)于提升產(chǎn)業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平、推動(dòng)社會(huì)前行有著十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人及電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

1.1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人通常也被稱為工業(yè)機(jī)器人，需要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，控制各項(xiàng)電氣元件，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化建設(shè)的總體目標(biāo)。在產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的過程中，該技術(shù)可在三維空間中完成多個(gè)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，且產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的功能十分豐富，自由靈活。如在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人的手腕和手臂等部位均由多種電氣元件組成，可采用可編程控制器完成電氣元件操作和動(dòng)作，全方位滿足工業(yè)生產(chǎn)的核心需求。另外，高級(jí)別的機(jī)器人也具備完善的感覺、識(shí)別和決策功能，可根據(jù)外部條件完成數(shù)據(jù)分析工作，在數(shù)據(jù)測(cè)算的基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制電器元件做出各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作。

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人高度融合了多項(xiàng)精密化及智能化技術(shù)，擁有軟件應(yīng)用開發(fā)等多種科學(xué)完善的控制制造技術(shù)，包含實(shí)時(shí)檢測(cè)功能、控制功能、優(yōu)化運(yùn)行功能、調(diào)整功能和輔助生產(chǎn)決策等功能，能有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，也可降低企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的資源、人力、物力和資金消耗，對(duì)于智能化建設(shè)起到了重要的促進(jìn)作用。

1.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)融合了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，在電力生產(chǎn)和電氣應(yīng)用中所使用的新興技術(shù)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部調(diào)控和檢測(cè)，自動(dòng)控制和檢測(cè)元件，同時(shí)還具備自動(dòng)化和智能化等優(yōu)勢(shì)。在電力生產(chǎn)和應(yīng)用中，合理應(yīng)用該技術(shù)不僅可全面維護(hù)生產(chǎn)安全，也可提高電氣工程的效率。

2 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 先進(jìn)技術(shù)種類較多

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人融入了諸多先進(jìn)技術(shù)，如智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、軟件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、精密化技術(shù)等，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的功能不斷被完善，應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。在先進(jìn)技術(shù)的支持下，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人可做到實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、調(diào)度，不僅可提高信息口令傳輸效率，加快生產(chǎn)作業(yè)，還可實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，降低成本損耗，提高企業(yè)生產(chǎn)力。

2.2 自動(dòng)化程度高

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人及其相配套的自動(dòng)化裝備應(yīng)用，為精細(xì)化生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人及其智能化設(shè)備可完全依靠計(jì)算機(jī)、動(dòng)力機(jī)械等做到全過程管控，信息數(shù)據(jù)傳輸及共享效率加快，滿足現(xiàn)今發(fā)展需求，為后續(xù)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

2.3 自由化水平較高

工業(yè)機(jī)器人的控制能力較強(qiáng)，為充分展現(xiàn)其控制能力，工業(yè)機(jī)器人需要各機(jī)構(gòu)的全力配合，充分展現(xiàn)機(jī)器人的控制能力。輔助機(jī)構(gòu)的形式十分自由，且其控制力與自由度成正相關(guān)關(guān)系。為加強(qiáng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人的控制能力，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)不斷提高自由度。現(xiàn)階段，復(fù)雜機(jī)器人的自由度已超過100，簡(jiǎn)單機(jī)器人自由度只有4。

2.4 路徑優(yōu)化能力強(qiáng)

在應(yīng)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)中的諸多活動(dòng)路徑時(shí)，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)活動(dòng)中可嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)定的程序，結(jié)合設(shè)定的算法自動(dòng)優(yōu)化路徑，選擇最佳路徑。

2.5 適應(yīng)性強(qiáng)

現(xiàn)階段，電氣自動(dòng)化技術(shù)的適應(yīng)性明顯增強(qiáng)，且操作方式靈活多變，與傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)之間存在較為明顯的差異。同時(shí)，在應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)的過程中，工作人員僅需簡(jiǎn)單操作便可有效控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，無需人工操作便可保證系統(tǒng)運(yùn)行的效果，全面滿足人們的操作和使用要求，有利于現(xiàn)代電氣工程的穩(wěn)定發(fā)展。電氣工程自動(dòng)化在適應(yīng)性上也有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，可顯著提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。在未來的建設(shè)和發(fā)展過程中，自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化也將成為社會(huì)生產(chǎn)中主流的發(fā)展趨勢(shì)，在方便人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，也推動(dòng)著社會(huì)的穩(wěn)步前行。

3 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用

3.1 新生代電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)融入了信息技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容，將其與產(chǎn)業(yè)機(jī)器人結(jié)合，可優(yōu)化傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，同時(shí)借助各項(xiàng)技術(shù)的精密控制，保證指令、信息數(shù)據(jù)傳輸和接收的效率，避免因指令出錯(cuò)而引起生產(chǎn)問題，提高生產(chǎn)機(jī)器人的作業(yè)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

在電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用下，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人在保留原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)自身學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)造能力，可很好地代替作業(yè)人員完成各項(xiàng)指標(biāo)，避免偏差或失誤的情況產(chǎn)生。在產(chǎn)業(yè)機(jī)器人中，伺服電機(jī)、控制器等都屬于其核心組成部分，對(duì)精確度與穩(wěn)定性的要求都很高，特別是對(duì)于醫(yī)療機(jī)器人。為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)的突破性發(fā)展，必須全面促進(jìn)整體技術(shù)水平的顯著提升。

此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可做好模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)、高精密控制系統(tǒng)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人功能性的進(jìn)一步完善，對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)加以優(yōu)化和調(diào)整，增設(shè)網(wǎng)絡(luò)通信、仿真模擬等功能項(xiàng)目，以改進(jìn)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)作業(yè)處理效率。另外，隨著技術(shù)水平的優(yōu)化，在原有基礎(chǔ)上突破和創(chuàng)新技術(shù)上，可開發(fā)出更多新型技術(shù)軟件，加快產(chǎn)業(yè)機(jī)器人作業(yè)進(jìn)程。

3.2 在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

電氣設(shè)施設(shè)備的設(shè)計(jì)需要全方位順應(yīng)自動(dòng)化運(yùn)行的要求，在設(shè)計(jì)的過程中科學(xué)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)機(jī)器人技術(shù)，由于電氣設(shè)備系統(tǒng)較復(fù)雜，涵蓋了多種知識(shí)與技能在設(shè)計(jì)的過程中要合理應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)完成算法設(shè)置，精確計(jì)算電氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)參數(shù)，從而為后續(xù)電氣設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保證設(shè)備運(yùn)行效率[2]。

3.3 在簡(jiǎn)化自控流程中的應(yīng)用

電氣領(lǐng)域自動(dòng)化控制是非常復(fù)雜的過程，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)要求都很嚴(yán)格，如果某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重危害，造成經(jīng)濟(jì)損失。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠科學(xué)合理分析設(shè)備使用狀況與故障等，以此采取有效的處理方式，盡量保證電氣自動(dòng)化控制工作效率與質(zhì)量。此技術(shù)的利用，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程化檢修，簡(jiǎn)化過程。

3.4 在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用

汽車生產(chǎn)中機(jī)器人視覺系統(tǒng)是一個(gè)集合多種技術(shù)的科技，主要包括電氣自動(dòng)化以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。如今，電氣自動(dòng)化在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，而機(jī)器人視覺系統(tǒng)就是電氣自動(dòng)化技術(shù)中比較新穎且高端的技術(shù)。汽車生產(chǎn)中機(jī)器人視覺系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化技術(shù)可以在汽車的尺寸檢測(cè)中得到應(yīng)用，以往在進(jìn)行尺寸檢測(cè)時(shí)采用的方式是人工檢測(cè)，需要花費(fèi)大量的人力，這給汽車生產(chǎn)企業(yè)帶來了人力負(fù)擔(dān)，檢測(cè)效果也不能夠很好地達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槿斯?huì)受到環(huán)境等很多外界因素的影響，檢測(cè)工作質(zhì)量也會(huì)受到影響。機(jī)器人視覺系統(tǒng)可以代替人工進(jìn)行尺寸檢測(cè)，不僅節(jié)省了大量人力，還提升了尺寸檢測(cè)的精確度。

4 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人未來的主流發(fā)展趨勢(shì)

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的過程中，已經(jīng)從傳統(tǒng)的體力勞動(dòng)向腦力勞動(dòng)轉(zhuǎn)化，在非標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)和生產(chǎn)中也充分展示了自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。比如，合理利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人工智能具備自主學(xué)習(xí)意識(shí)和觀念，準(zhǔn)確識(shí)別圖片中的形象。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人也是未來社會(huì)生產(chǎn)中的主流發(fā)展趨勢(shì)，可應(yīng)用于原本只能由人工涉足的多個(gè)領(lǐng)域，完成非線性任務(wù)，能夠在生產(chǎn)決策的過程中展示自身的價(jià)值。實(shí)際上，很多人對(duì)人工智能技術(shù)存在認(rèn)識(shí)和理解上的偏差，認(rèn)為人類和機(jī)器人存在著十分顯著的差異。但從客觀角度來說，機(jī)器人與人類相比，具有十分獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，機(jī)器人能夠充分利用高效、無限制和極度擴(kuò)張的特點(diǎn)發(fā)揮其作用和功能。但是產(chǎn)業(yè)機(jī)器人也存在明顯的不足，不具備高度復(fù)雜化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在分組作業(yè)機(jī)制的支持下，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人也可突破上述限制，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展[3]。

在發(fā)達(dá)國家，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到新聞編輯領(lǐng)域、系統(tǒng)交易及醫(yī)療等領(lǐng)域中，大大降低了人們的工作量，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作流程的科學(xué)管控。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用，解放了人們的雙手，在縮減人員工作量的同時(shí)，注重腦力勞動(dòng)及創(chuàng)造性勞動(dòng)，為人們?nèi)蘸蠊ぷ鲙肀憷?/p>

進(jìn)入信息時(shí)代后，自動(dòng)化、智能化技術(shù)應(yīng)用頻率提高，為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人進(jìn)步和優(yōu)化提供動(dòng)力支持，尤其是在一些精密性強(qiáng)、危險(xiǎn)性大的產(chǎn)業(yè)內(nèi)，如汽車、電子制造、塑料橡膠、視頻等，均提高了產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用頻率，為各領(lǐng)域轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.2 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是推動(dòng)工業(yè)改革發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)中，多是由機(jī)械設(shè)備與人工相配合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各生產(chǎn)流水線的管理和控制，即使使用了人工智能技術(shù)，也局限于某一環(huán)節(jié)，普及率不高。隨著技術(shù)水平的提高，電氣自動(dòng)化技術(shù)也在不斷完善，再加上與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的有效連接，技術(shù)水平將得到進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)從低頻往高頻方向的轉(zhuǎn)變，滿足產(chǎn)業(yè)機(jī)器人高速活動(dòng)的需求[4]。

另外，電氣自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有效融合，將傳統(tǒng)的人為控制方式轉(zhuǎn)變成自動(dòng)化控制模式，降低控制難度，加大機(jī)器設(shè)備管控力度，能有效解決存在的各種問題，突顯電氣系統(tǒng)的通用性和可操作性。

5 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及與電氣自動(dòng)化技術(shù)的融合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化管控目標(biāo)，加快生產(chǎn)任務(wù)完成速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)督和控制，從而在降低人力損耗的基礎(chǔ)上，全面改進(jìn)工作質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益，為日后電氣自動(dòng)化的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。