工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用淺談

杜德華 鐘榮開(kāi)

摘要：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠不斷完善電氣控制功能的發(fā)揮。本文首先簡(jiǎn)要介紹了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，隨后講解了工業(yè)機(jī)器技術(shù)在電氣設(shè)備、電氣控制以及故障診斷中的應(yīng)用，希望這些觀點(diǎn)能夠有效促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人在電氣領(lǐng)域的無(wú)障礙推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；電氣控制；故障診斷

引言：

工業(yè)機(jī)器人能夠借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦的模擬，是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物。將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到電氣控制之中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的模擬，防范運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的異常情況。對(duì)電氣生產(chǎn)的數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。

1工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)進(jìn)展

1.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)是早期機(jī)器人經(jīng)常采取的驅(qū)動(dòng)方式，由于這種驅(qū)動(dòng)方式存在低速不穩(wěn)定、液壓易泄漏、噪聲污染較大等缺陷，因而，在目前一般只有大型重載機(jī)器人、并聯(lián)加工機(jī)器人或者有特殊需求的情況下才會(huì)應(yīng)用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能要優(yōu)于液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)速度快，對(duì)工藝的要求不高并且價(jià)格低廉，因此具有較強(qiáng)的性價(jià)比。一般應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，以驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)手抓、旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動(dòng)吸盤的運(yùn)行。電機(jī)驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方，式，具有傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置無(wú)法比擬的優(yōu)越性，尤其是直線電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠極大優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人的性能，實(shí)現(xiàn)高精度、低損耗、智能化的工業(yè)操作[1]。

1.2感知系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的感知系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要影響因素，其職能是將機(jī)器人的內(nèi)部數(shù)據(jù)與外界的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，以促進(jìn)機(jī)器人本身或者機(jī)器人之間的信息理解能力，其中，視覺(jué)感知技術(shù)是工業(yè)機(jī)器人感知的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)伺候系統(tǒng)能夠有效調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行路徑、位置和姿態(tài)，從而有效提高工作效率，目前該技術(shù)廣泛應(yīng)用在質(zhì)量檢測(cè)、工件識(shí)別、產(chǎn)品分揀等多個(gè)領(lǐng)域。此外，需要主要的是，在建立視覺(jué)控制器模式時(shí)，采用圖像雅克比矩陣的方法，能夠較好的激發(fā)視覺(jué)伺候系統(tǒng)的潛能。

1.3操作系統(tǒng)

機(jī)器人操作系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造平臺(tái)，現(xiàn)階段基本上大部分的機(jī)器人都選擇具有標(biāo)準(zhǔn)化的通用的機(jī)器人操作系統(tǒng)（robot operating system，簡(jiǎn)稱ROS），盡管ROS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度要遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，但是其提供的低層設(shè)備控制、常用功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)包管理等標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)服務(wù)能夠有效促進(jìn)機(jī)器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展，實(shí)現(xiàn)軟件、硬件的獨(dú)立開(kāi)發(fā)模式。

2工業(yè)機(jī)器人在電氣控制中的應(yīng)用

2.1在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

在電氣設(shè)備中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，能夠促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化、智能化的操作。首先，電氣設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的技術(shù)門檻，而工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠有效掌握相關(guān)的編程語(yǔ)言、傳感技術(shù)、PLC等基本元素，從而簡(jiǎn)化電氣自動(dòng)化的變頻、組態(tài)、伺候等環(huán)節(jié)。例如電氣工程設(shè)計(jì)腳本中所涉及的If-Else和While等語(yǔ)句與ABB機(jī)器人的RAPID編程語(yǔ)句具有共同之處。其次，工業(yè)機(jī)器人ROS系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以提高電氣設(shè)備的控制能力和調(diào)節(jié)水平，提升電氣設(shè)備的性能，延長(zhǎng)其使用壽命。最后，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣設(shè)備的日常操作過(guò)程中也發(fā)揮著巨大的作用，其能夠有效簡(jiǎn)化電網(wǎng)檢測(cè)和維護(hù)的各項(xiàng)工作，延長(zhǎng)電氣系統(tǒng)的控制周期，降低其控制效率。

2.2在電氣控制中的應(yīng)用

強(qiáng)化對(duì)電氣設(shè)備的控制能夠有效促進(jìn)電氣行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。充分利用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，促進(jìn)相關(guān)軟件的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，以全面延伸人類的智力和體力，將有效實(shí)現(xiàn)電氣控制的數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化。與此同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還能對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，以優(yōu)化電氣設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)、保護(hù)功能、監(jiān)視功能和測(cè)量功能，以有效調(diào)節(jié)電網(wǎng)中電壓、電流、頻率和功率的大小，以減少人力資源的消耗，緩解從業(yè)人員的工作壓力。另外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程維修，可以應(yīng)用在不適宜人工操作的條件之下，極大的削弱了電氣工程對(duì)從業(yè)人員的人身威脅[2]。

2.3在故障診斷中的應(yīng)用

電氣運(yùn)行受到多種因素的影響，因而其故障現(xiàn)象也呈現(xiàn)出多樣性的特征。應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的依靠手、眼、鼻、耳等器官的直接感知故障設(shè)備異常的診斷方式，使用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，通過(guò)故障設(shè)備的電壓、電流、功率、頻率、阻抗、絕緣值、溫度、振幅、轉(zhuǎn)速等等參數(shù)的評(píng)定，以確定設(shè)備的故障點(diǎn)。這樣自動(dòng)化的故障診斷范式，能夠簡(jiǎn)化診斷流程，在眾多影響因素中精準(zhǔn)地找出引發(fā)電氣運(yùn)行故障的最主要的原因，以及時(shí)遏制故障危害的蔓延和擴(kuò)大，減少相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。此外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還能夠簡(jiǎn)化自控流程，從整體上對(duì)電力運(yùn)行過(guò)程中各種設(shè)備的狀態(tài)和故障情況進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而計(jì)算出最為科學(xué)合理的故障處理方案，以有效保障電氣自控工作的靈活高效運(yùn)行。

綜上所述，強(qiáng)化對(duì)工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和應(yīng)用能夠有效促進(jìn)電機(jī)工程及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)中國(guó)生產(chǎn)方式從“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)變，以不斷改善人民群眾的生產(chǎn)生活水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]卜令濤，吳江壽.工業(yè)機(jī)器人元素嵌入電氣自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域的分析——基于工作嵌入的六維度矩陣[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（05）：138-139.

[2]李久勝，趙麗麗，邵青.基于巡檢機(jī)器人的電氣物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)[J].中國(guó)教育信息化，2018（04）：90-93.

作者簡(jiǎn)介：杜德華，男，廣東省佛山市人，民族：漢，職稱：電氣工程師，學(xué)歷：本科學(xué)士學(xué)位，研究方向：電氣控制及自動(dòng)化。