工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用研究

黃日聰 畢占

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)逐漸呈現(xiàn)出自動化的特點，工業(yè)機器人也在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。基于此，本文就工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用進行研究，首先就工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的概念、特點和功能進行概述，然后根據(jù)現(xiàn)實發(fā)展情況，對PCL技術(shù)應(yīng)用與各領(lǐng)域應(yīng)用進行闡述，從而明確工業(yè)機器人在現(xiàn)代社會的重要地位，提高其應(yīng)用水平。

1 機器人簡介

機器人是人類最偉大的發(fā)明之一，自20世紀60年代問世以來，經(jīng)歷了50多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了顯著的效果，應(yīng)用于多個領(lǐng)域，目前，已經(jīng)研發(fā)出來可以下象棋、打掃衛(wèi)生，甚至跳舞的機器人，可見，機器人技術(shù)已經(jīng)走向成熟，將機器人技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)制造中具有重要的意義，本文的研究具有重要的價值，可以實現(xiàn)各種機器人的實用化，昭顯了機器人技術(shù)的燦爛發(fā)展。

2 工業(yè)機器人的特點

工業(yè)機器人與其他自動化控制機器之間最大的差別在于自由程度高，由于工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)環(huán)節(jié)比較精細，因此需要對工業(yè)機器人進行復(fù)雜的設(shè)計，而自由度的數(shù)目對工業(yè)機器人的性能而言具有正向線性關(guān)系，也就是說工業(yè)機器人自由度越高，工業(yè)設(shè)計就越復(fù)雜，而性能就相應(yīng)越好。工業(yè)機器人需要對人體的行為進行模擬，因此對動力學(xué)、力學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)的設(shè)計要求較高，設(shè)計者需要根據(jù)應(yīng)用的實際情況構(gòu)建非線性數(shù)學(xué)模型，模擬機器人運動的狀態(tài)，最后選出最優(yōu)的運動路徑參數(shù)。

3 工業(yè)機器人在自動化控制系統(tǒng)中的功能

一個工業(yè)機器人往往功能較多，但是運動控制功能和示教再現(xiàn)是其中最為顯著的2種功能。通過運動控制系統(tǒng)，可以使工業(yè)機器人操作器的速度和位置、姿態(tài)發(fā)生改變；通過示教再現(xiàn)這個功能，把動作信息和操作位置等信息傳達給機器人，機器人借助記憶系統(tǒng)，可以將這些信息進行存儲。當機器人下一次接到指令的時候，就可以根據(jù)已記憶存儲的內(nèi)容自動進行各種操作。工業(yè)機器人最早是被應(yīng)用于汽車制造行業(yè)，后來隨著時間的推移和技術(shù)的完善，相關(guān)技術(shù)開始與其他生產(chǎn)方式結(jié)合起來。目前，工業(yè)機器人在一些高危險作業(yè)中，能夠替代人工勞動，不僅加快了工作的效率，還降低了危險事故發(fā)生的可能性。但是，因工業(yè)機器人的普及和大范圍使用，也給社會發(fā)展發(fā)展造成了一定的困擾。如何解決機器人與人工作業(yè)之間的關(guān)系，兼顧好兩者的特點，就成為了研究的重點。當前，工業(yè)機器人應(yīng)用到了生產(chǎn)、生活的各個角落，比如，焊接機器人、檢測機器人、搬運機器人、噴漆和噴涂機器人、裝配機器人就是工業(yè)機器人在自動化生產(chǎn)中的典型應(yīng)用。其中，焊接機器人主要用于對車身結(jié)果進行焊接；檢測機器人能夠?qū)α悴考某叽邕M行確定，對零部件的質(zhì)量進行把握，有的甚至還能夠?qū)α悴考崿F(xiàn)自動分類，大大降低了工人的工作量；材料搬運機器人在搬運工作中起著重要作用，不僅能夠裝貨和卸貨，還能夠抓取零件、堆垛等；噴漆和噴涂機器人自由度的數(shù)量往往要大于5，這是由這種作業(yè)對機器人的動作要求所決定的。

4 工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用

4.1 我國工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

我國目前對于工業(yè)機器人來說，通過和國外對比依然是具有較大的差距，這點主要是因為我國工業(yè)機器人的起步較晚存在聯(lián)系，當今雖然是我國工業(yè)機器人在技術(shù)方面取得一定的成就，但是對于一些核心的技術(shù)而言，并沒有掌握，我國真正的知識產(chǎn)權(quán)工業(yè)機器人也不是很多，總而言之，目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)水平并不是很高，具體一點便是因為在制造和裝配上面。因為我國的零部件精密程度和世界先進國家對比必然是存在差距，雖然是在關(guān)鍵技術(shù)和裝配方面取得了一定成績，但是這些突破和國外進行對比依然是存在較大的差距，這點需要引起重視。

4.2 工業(yè)機器人應(yīng)用的領(lǐng)域

起初工業(yè)機器人在制造汽車行業(yè)進行應(yīng)用，社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)都在快速地發(fā)展，工業(yè)機器人技術(shù)也在不斷地發(fā)展和進步，很大程度地提升了工業(yè)機器人的功能，應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)模不斷地擴大。工業(yè)機器人在常規(guī)的環(huán)境下，能夠?qū)⒐と俗鳂I(yè)進行替代，針對于高溫、高危險、高強度、高污染等惡劣環(huán)境，工業(yè)機器人更能夠?qū)⑵渥饔贸浞值匕l(fā)揮出來。有些工作環(huán)境比較惡劣，有效運用工業(yè)機器人，能夠代替人工進行繁重且重復(fù)性比較高的作業(yè)，既能夠?qū)⒐と说娜松戆踩靡员ＷC，又能夠?qū)⑵髽I(yè)生產(chǎn)效率有效地提升。工業(yè)機器人具有很多的優(yōu)點，在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域中，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，無論在特殊工作場合和惡劣的工作環(huán)境，還是高危工作等相關(guān)的方面，工業(yè)機器人都能夠?qū)?yōu)點充分地發(fā)揮出來。

5 工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢和智能化

智能化是工業(yè)機器人的主要發(fā)展方向，它能夠更好彰顯技術(shù)優(yōu)勢，讓工業(yè)機器發(fā)揮應(yīng)有的作用。因此，工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢就是實現(xiàn)工業(yè)機器人的智能化。工業(yè)機器人的智能化需要注意以下幾點問題，第一，利用神經(jīng)元與模糊控制等智能化策略進行控制，在此基礎(chǔ)上利用被控制對象模擬性不強的特點解決復(fù)雜性問題，是智能化的最低層次，也是智能化發(fā)展的初步目標。第二，通過程序設(shè)計，使機器人具備與人類類似的問題解決能力以及邏輯推理能力，實現(xiàn)非結(jié)構(gòu)環(huán)境的自主解決，盡可能的讓機器人也能夠適應(yīng)環(huán)境特點，及時的做出反應(yīng)，判斷危險發(fā)生的條件，從而向更高層次智能化方向延展。

6 結(jié)語

綜上所述，針對工業(yè)機器人在自動化控制中應(yīng)用的研究是非常必要的。本文主要對工業(yè)機器人的特點和功能進行介紹，然后闡述工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用。研究可得，工業(yè)機器人可以在高溫、高危、有毒等惡劣環(huán)境下替代人力作業(yè)，不僅提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，而且能夠避免安全事故的發(fā)生，具有極高的現(xiàn)實意義。希望本文可以為研究工業(yè)機器人在自動化控制中應(yīng)用的相關(guān)人員提供參考。