工業(yè)機器人技術在自動化控制領域的實踐分析

魏炳哲 于 磊 王萬里

（中國第一汽車集團有限公司，吉林 長春130000）

工業(yè)是國家發(fā)展的基礎行業(yè)，其涉及到的領域廣泛，受到人們的廣泛關注。高新技術快速發(fā)展，工業(yè)機器人在高新技術領域中被寄予了較高的期望，國家的各項政策也提供了優(yōu)厚的待遇，工業(yè)機器人在汽車自動化控制領域中也占據越來越重要的成分。工業(yè)機器人所完成的工作越來越復雜，工業(yè)機器人的制造也涉及到很多知識的應用，但是目前我國工業(yè)機器人在自動化控制技術領域的應用程度并不是很高，還有很多方面待開發(fā)與待完善。

1 工業(yè)機器人概述

1.1 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

我國工業(yè)起步較發(fā)達國家要晚，工業(yè)機器人技術的研究也是近十幾年剛開始進行深入研究，一直以來我國的很多工業(yè)機器人設計技術是引用的外國先進設計成品，進行自主加工制造完成的。我國工業(yè)制造缺少的是高新技術型與設計型人才，在具體的零件制造上具有一定的優(yōu)勢，但是在裝配技術以及工業(yè)機器人研發(fā)等方面勢力較為薄弱，存在很大的提升空間。就我國的裝配技術來說，其較為簡陋，一般中小型公司都無法進行精密度高的裝配工作，但是裝配技術是影響工業(yè)機器人使用性能以及其他各種性能的重要部分，工業(yè)機器人的從設計到生產完成之間的每一步都是極為重要的，稍加不慎工業(yè)機器人就無法良好的使用效果。

1.2 工業(yè)機器人的控制特點

工業(yè)機器人的所有工作指令都是由程序設定的，工業(yè)機器人出現(xiàn)之前所有的工作都是由人來完成的，因此這些指令實際上是在模仿人的動作，來實現(xiàn)對工業(yè)機器人的良好控制并完成想要的效果。因此，工業(yè)機器人必然具備的三個控制特點分別是運動坐標、操作模式與計算機控制。運動坐標是指機構運動要按照運動學定理進行控制，工業(yè)機器人想要完成一套完整的動作，具有嚴格的運動坐標設置是必然的；操作模式是指工業(yè)機器人可以完成多種操作方式，每一種操作方式都是按照操作模式進行的，從而配套的多種指令能夠良好完成；計算機控制是保證工業(yè)機器人按照指令完成操作的基礎，工業(yè)機器人需要嚴格按照代碼工作；

1.3 工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)

工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)分為兩大方面介紹，一方面是結構，另一方面是功能。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的結構主要為三大部分，分別是主體、控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)，主體指的是工業(yè)機器人的操作部分，具體包括手部、腕部與臂部，其中手部是依據具體需要設計的，一般依據需要設計成三指或四指；控制系統(tǒng)指的是對主體部分進行控制的系統(tǒng)，例如開機、停機、運行等；驅動系統(tǒng)以驅動主體運動過程的動力機構的主要部分，還包括一些驅動主體運動的附件部分。工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)主要包括三個功能，一是再現(xiàn)，工作人員在操作工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)中輸入相關指令，保證工業(yè)機器人可以將工作人員想要的操作進行再現(xiàn)；二是計算，獲取工業(yè)機器人再現(xiàn)的操作的數據，以此為依據進行計算，從而得到調整工業(yè)機器人操作得依據，可以對工業(yè)機器人操作進行再制定，盡可能保證充分發(fā)揮工業(yè)機器人的作用；三是運動控制，通過設定工業(yè)機器人的運動軌跡，運動速度，以及運動過程中工業(yè)機器人的姿勢等，保證工業(yè)機器人能夠完成相關的工作。

2 目前工業(yè)機器人技術在自動化控制領域的具體應用

2.1 裝配工作

工業(yè)機器人裝配在現(xiàn)在汽車制造行業(yè)占據著重要的位置，裝配技術在實際應用過程中，要依據不同的汽車要求進行調整，這就要求一些智能化程度較高的工業(yè)機器人有多套操作模式，保證能夠滿足幾種汽車裝配要求。要保證能夠工業(yè)機器人的質量、相率、強度等能夠滿足裝配運作，通過合理的程序設計以及運動學控制，可以提高工業(yè)機器人的柔韌性，從而完成相關操作工作，使工業(yè)機器人的應用想過顯著提高。

2.2 檢測工作

工業(yè)機器人的檢測主要依據視覺傳感器與測量控制系統(tǒng)，工業(yè)機器人通過視覺傳感器獲得汽車相關的圖像信息，經過計算與分析獲得其尺寸信息，然后與設計尺寸進行比較，能夠快速直觀的獲得相關 數據，從而檢測汽車各部分尺寸是否合格，顯著提升了汽車合格率，也為工業(yè)機器人其他操作的改進提供依據。

2.3 搬運工作

工業(yè)機器人進行搬運工作，能夠有效減少人力的消耗，尤其是大型工件，依靠人力進行搬運很難完成，即使可以完成工作效率也是極低的，但是工業(yè)機器人在搬運工作方面的運用有效解決掉了這個問題，為汽車制造與裝配奠定了基礎。運用工業(yè)機器人進行搬運工作不是一步完成的，要依據工業(yè)機器人的搬運效率與完成效果不斷地進行調整與改進，以滿足汽車制造行業(yè)不斷提高的發(fā)展需求。

2.4 焊接工作

利用工業(yè)機器人完成焊接工作具有諸多便利，首先，焊接時一項較為復雜工作，并且對人體是有一定傷害的；其次，汽車制造過程中一些特殊部位的焊接是無法通過人工焊接完成的，因此，采用工業(yè)機器人完成焊接工作是必要的；最后，工業(yè)機器人能夠更加準確的完成焊接工作，有效提高汽車焊接的精準度與速度。

2.5 噴涂工作

噴涂工作是汽車制造必要的一項技術，借助工業(yè)機器人能夠更好的實現(xiàn)噴涂效果，噴涂主要是為了提升汽車的外在形象，使汽車的外觀更加精致。在噴涂過程中要求操作準確，噴涂均勻，但是人工噴涂會搜到各種因素的影響無法完美的完成這項工作，但是工業(yè)機器人通過運動軌跡與噴涂參數的設定可以穩(wěn)步完成噴涂工作。但是想要工業(yè)機器人良好的完成噴涂工作要注意一些細節(jié)問題，例如工業(yè)機器人如何進行運動，才能保證噴涂的均勻性；噴涂參數如何設置才能保證將汽車進行完美的噴涂又不浪費材料等。

3 未來工業(yè)機器人技術在自動化控制領域的發(fā)展方向

3.1 適應更加惡劣的使用環(huán)境

由于在一些惡劣的環(huán)境中，工業(yè)機器人的系統(tǒng)部件可能會受到影響而無法完成工作，但是這種條件下也不能強行由人工完成，對人體造成一定的損傷甚至危害到人的生命，因此，提高工業(yè)機器人是一個惡劣使用環(huán)境的能力是必不可少的，這不是一項簡單的工作需要相關的工作人員不斷進行試驗與修改，在試驗過程中，工作人員要注意惡劣環(huán)境一些條件的細微變化，通過試驗與調整保證工業(yè)機器人可以依據環(huán)境條件的改變自行完成一些簡單的調整。

3.2 仿生工業(yè)機器人的研究

簡單來說仿生工業(yè)機器人要比普通的工業(yè)機器人更加高端，能夠完成的工作更加復雜，但是相應的由于其需要進行的設定更加復雜，首先需要完成人類思維的模擬，一般的工業(yè)機器人只需要依據特定的指令完成操作，但是仿生工業(yè)機器人可以通過模擬人類思維，自主進行相關操作，其活動更加靈活，能夠完成的工作范圍也更加廣泛，并且通過強化放生工業(yè)機器人的制作材料以及線管技術等，還可以進一步提高仿生工業(yè)機器人的性能。

4 結論

我國工業(yè)整體的快速發(fā)展有效帶動了汽車制造業(yè)的進步，汽車制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也不斷增加，工業(yè)機器人在汽車制造行業(yè)的所占據的位置也越來越重要，越來越多的應用到汽車制造的各項工作，加深工業(yè)機器人在汽車自動化控制領域的研究對于汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，其可以有效的縮短汽車的生產周期，同時也能夠解放勞動力，提高汽車制造的質量、實現(xiàn)汽車制造成本控制，為汽車行業(yè)進行更加高端的發(fā)展提供了有效的作用。