工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣控制中的運(yùn)用探討

周 菲

（江蘇省江都中等專業(yè)學(xué)校 江蘇 揚(yáng)州 225200）

1 引言

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，各行業(yè)通過自動(dòng)化、信息化、智能化轉(zhuǎn)型，有效提高了人們的工作效率，同時(shí)也減少了勞動(dòng)力成本支出，降低了產(chǎn)品的制作成本。機(jī)器人、機(jī)械臂的出現(xiàn)，加快了行業(yè)工業(yè)化發(fā)展水平，電氣控制作為重要組成環(huán)節(jié)，其自動(dòng)化水平也在逐步提升，以契合行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。其中機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)揮著重大作用，在國家的工業(yè)自動(dòng)化的衡量水平中也占有重要地位。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，使得工業(yè)水平得到了很大提高，為行業(yè)發(fā)展奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。基于此，需要加快推廣工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，提升技術(shù)適用范圍，從而為電氣控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供有效幫助。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的使用，也為工業(yè)制造提供了可靠保障，傳統(tǒng)需要人力操控的項(xiàng)目，現(xiàn)在都可以借助工業(yè)機(jī)器人技術(shù)來完成，這也減少了電氣設(shè)備在操作時(shí)對(duì)操作人員造成的傷害和危險(xiǎn)隱患，節(jié)省了大量的人力資源和物資成本，從而為工業(yè)項(xiàng)目綜合利益空間的提升創(chuàng)造條件。由此，如果要繼續(xù)提高工業(yè)發(fā)展速度、發(fā)展質(zhì)量，需要加大對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，使其價(jià)值可以得到更好發(fā)揮。

2 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用過程中，具備了以下應(yīng)用特點(diǎn)：（1）擬人化。工業(yè)機(jī)器人具有和人類相類似的組成結(jié)構(gòu)，如小臂、大臂、手腕等，而計(jì)算機(jī)會(huì)作為這些部件的中樞指揮系統(tǒng)，以指令的形式要求對(duì)應(yīng)部件執(zhí)行相關(guān)操作，如抓取、移動(dòng)等。同時(shí)工業(yè)機(jī)器人也會(huì)安裝各種視覺系統(tǒng)和傳感器，包括力傳感器、溫度傳感器等，這樣可以進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)機(jī)器人的外部感知能力，有效提升其對(duì)于周邊環(huán)境的適應(yīng)能力。（2）可編程性。工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)過程中，能夠依據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)及具體生產(chǎn)環(huán)境來進(jìn)行編程，這樣可以實(shí)現(xiàn)柔性化啟動(dòng)。在工業(yè)機(jī)器人的硬件條件不變的情況下，通過軟件編程來完成多樣化任務(wù)，這樣既可以保證整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)的靈活性，還可以節(jié)約生產(chǎn)成本。（3）適用性廣。從目前推廣情況來看，除一些專業(yè)領(lǐng)域以外，工業(yè)機(jī)器人可以在許多種類工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中進(jìn)行使用，具有良好的通用性，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人可以配合各種傳感器，不斷豐富工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行功能，如圖像識(shí)別能力、語言能力、記憶能力等，這樣能夠有效地拓展工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的使用范圍，滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。

3 工業(yè)機(jī)器人的制造

在工業(yè)機(jī)器人制造過程中，離不開專業(yè)核心技術(shù)支持，包括靈巧操作技術(shù)、感知系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和在線參數(shù)自動(dòng)化制定技術(shù)。

（1）靈巧操作技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在具體操作控制領(lǐng)域，如機(jī)械臂、機(jī)械手操作等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域需要嚴(yán)格精確度、緊密度、準(zhǔn)確度、感知度、可靠度等，不能出現(xiàn)任何失誤，這也是這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用期間的主要研究方向。并且在智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷融入的背景下，加上多方向傳感系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、制造技能的滲入，可以提升器件控制過程的靈活性和獨(dú)立性，最終達(dá)到和人手相近的感知能力和靈活能力。并且有良好能動(dòng)性、靈活性、感知性的機(jī)械臂或者機(jī)械手，在生產(chǎn)制造時(shí)可以更加迅速地適用工作環(huán)境，提高制造過程的順暢性。另外，加強(qiáng)機(jī)械的執(zhí)行機(jī)能也可以進(jìn)一步提高工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)進(jìn)度和準(zhǔn)確度，從而提高加工結(jié)果的可靠性[1]。

（2）感知系統(tǒng)。各個(gè)工業(yè)機(jī)器人之間存在著一定聯(lián)系，而聯(lián)系過程的主要載體便是感知系統(tǒng)，利用系統(tǒng)可以將各自的信息互相共享、公用，同時(shí)將內(nèi)部信息和周圍環(huán)境信息借助傳輸、轉(zhuǎn)換等處理后，成為工業(yè)機(jī)器人可識(shí)別的數(shù)據(jù)，從而為其運(yùn)行提供更好的數(shù)據(jù)參考，提升工業(yè)機(jī)器人指令執(zhí)行質(zhì)量。并且在感知系統(tǒng)下利用各類傳感系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人可以對(duì)工作的速度、移動(dòng)、力度、進(jìn)程、時(shí)間展開統(tǒng)籌管理，以此來維持系統(tǒng)工作狀態(tài)的均衡。甚至可以給工業(yè)機(jī)器人安裝視覺感知系統(tǒng)，使得工業(yè)機(jī)器人具有視覺傳感，用視覺獲取各類信息并做出響應(yīng)，也可以利用視覺傳感做出合適的位置移動(dòng)和空間控制，從而對(duì)機(jī)器人的狀態(tài)及時(shí)地做出調(diào)整和維持工作的穩(wěn)定進(jìn)行。

（3）運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。其作用是為了保證機(jī)械運(yùn)作的工作效率，讓工業(yè)機(jī)器人能夠在短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)工作，提高工作效率和質(zhì)量。在具體操作過程中，為了讓工業(yè)機(jī)器人在最短周期內(nèi)完成相關(guān)工作，就必須合理規(guī)劃它的運(yùn)動(dòng)路徑和先后順序，盡量做到不重復(fù)，從而加快工業(yè)機(jī)器人工作速度，提高產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)果的可靠性。從實(shí)踐應(yīng)用情況來看，所需制訂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃包括軌跡規(guī)劃、路徑規(guī)劃、關(guān)節(jié)空間規(guī)劃、時(shí)間規(guī)劃等。合理的軌跡規(guī)劃在保證工業(yè)機(jī)器人有足夠操作空間的基礎(chǔ)上，讓它的運(yùn)動(dòng)空間盡可能縮小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間盡可能縮短，以起到提升工作效率的作用。路徑規(guī)劃是為了避免機(jī)械臂或機(jī)械手之間發(fā)生碰撞，躲避障礙物，對(duì)工作路徑長度也可以適當(dāng)縮短，如果在工作期間加入時(shí)間序列，那么可以對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行相應(yīng)控制，借此滿足運(yùn)動(dòng)流暢性和速度需求。

（4）在線參數(shù)自動(dòng)化制定技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)化機(jī)器人中都有使用，這項(xiàng)技術(shù)可以使得工業(yè)機(jī)器人對(duì)設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行一定辨別和識(shí)別，可以使其更準(zhǔn)確地實(shí)行和運(yùn)用程序和編程，包括關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、PID參數(shù)自整等，從而準(zhǔn)確辨別智能機(jī)器人工作中的不足之處，利用相應(yīng)算法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化，確保工業(yè)機(jī)器人工作狀態(tài)穩(wěn)定性。另外，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)也可以利用該技術(shù)辨別工作情況是否有失誤，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化的數(shù)據(jù)參數(shù)控制[2]。

4 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣自動(dòng)化過程中的應(yīng)用

4.1 在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

在電氣設(shè)備當(dāng)中使用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，能夠有效地促進(jìn)電氣工程向著自動(dòng)化以及智能化方向發(fā)展，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。在具體應(yīng)用中，首先電氣系統(tǒng)設(shè)備在工作期間的技術(shù)性能要求較高，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠借助相關(guān)編程語言、傳感技術(shù)、PLC技術(shù)等基本元素，從最基本狀態(tài)上簡化電氣自動(dòng)化變頻、組態(tài)等各環(huán)節(jié)，從而提升控制過程的便捷性[3]。例如，電氣工程設(shè)計(jì)腳本中所涉及的語句，和abb機(jī)器人當(dāng)中的編程語句就有著共同之處，對(duì)此可利用此特征展開電氣工程運(yùn)行控制，提升管理過程穩(wěn)定性。其次，工業(yè)機(jī)器人ROS系統(tǒng)能夠針對(duì)電氣設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，這樣可以提升電氣設(shè)備的控制能力以及電氣設(shè)備的調(diào)節(jié)水平，提升電氣設(shè)備的性能，并且在一定程度上還能夠延長電器設(shè)備的使用壽命。最后，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣設(shè)備的日常操作過程當(dāng)中，也發(fā)揮著很大作用，該技術(shù)的順利融入，能夠有效地簡化電氣系統(tǒng)。同時(shí)還可以針對(duì)檢測以及維護(hù)的各項(xiàng)工作進(jìn)行研究，及時(shí)檢修潛在故障，從而延長整個(gè)電氣系統(tǒng)使用控制周期，降低控制失效問題發(fā)生概率。

4.2 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)電器行業(yè)向著綠色化方向發(fā)展，充分地使用現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，能夠有效促進(jìn)相關(guān)軟件開發(fā)，并且可以實(shí)現(xiàn)電氣控制的完全數(shù)字化及自動(dòng)化，提升電氣控制過程的全面性。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化整個(gè)電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)，無論是保護(hù)功能還是測量系統(tǒng)，都可以得到更好提升。除此，技術(shù)應(yīng)用還能夠有效地調(diào)節(jié)電網(wǎng)當(dāng)中電流及電壓頻率，有效減少人為的資源消耗，并且也能夠緩解工作人員的工作壓力，減少工作總量。另外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程維修，在不適宜人員進(jìn)入的環(huán)境中，根據(jù)指令順利完成操作任務(wù)，借此來保護(hù)相關(guān)從業(yè)人員的生命安全，削弱電氣工程對(duì)工作人員的人身威脅。

4.3 在故障診斷當(dāng)中的應(yīng)用

電氣在運(yùn)行的過程當(dāng)中會(huì)受到很多因素影響，因此在出現(xiàn)故障時(shí)，其表現(xiàn)特征比較繁雜。在有效使用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)背景下，能夠改變傳統(tǒng)依靠人力進(jìn)行診斷的弊端，使用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，通過對(duì)故障設(shè)備工作電流、運(yùn)行功率、阻抗數(shù)據(jù)的采集和評(píng)定，確定設(shè)備所出現(xiàn)的故障點(diǎn)。這種自動(dòng)化診斷方法能夠有效簡化電氣診斷流程，而且可以在各種各樣影響因素當(dāng)中精準(zhǔn)找出故障的直接原因，并且及時(shí)遏制故障進(jìn)一步擴(kuò)大，降低問題發(fā)生后的危害性，減少相關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失。除此之外，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還能夠簡化整個(gè)自控流程，從整體上來說，能夠更好地提升設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保障整個(gè)電氣自控工作的靈活運(yùn)行。

5 機(jī)器的維護(hù)

工業(yè)機(jī)器人在不間斷的工作中，會(huì)受到磨損和消耗，增加故障發(fā)生概率。對(duì)此，相關(guān)單位需要做好機(jī)器維護(hù)工作，對(duì)于機(jī)器靈活部位及時(shí)添加潤滑劑，避免出現(xiàn)卡“關(guān)節(jié)”的情況。同時(shí)，要規(guī)定好養(yǎng)護(hù)周期，遵循具體情況實(shí)行具體養(yǎng)護(hù)原則，在開始工作前做好基礎(chǔ)檢測工作，查看基本消耗品是否夠滿足運(yùn)行要求。而且要明確具體負(fù)責(zé)人，每個(gè)區(qū)域分配一個(gè)負(fù)責(zé)人，對(duì)生產(chǎn)工作進(jìn)行統(tǒng)籌管理，經(jīng)常檢查清理各導(dǎo)軌、滑架、絲杠及螺母等運(yùn)動(dòng)部位，防止塵土堆積、散落焊劑及其他雜物，影響運(yùn)動(dòng)部位的靈活性。另外，不允許碰撞、磨損各滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)合面，而且經(jīng)常檢查絲杠、齒條等關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的磨損情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修或更換。

6 結(jié)語

在新時(shí)代發(fā)展背景下，需要合理利用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和電氣控制技術(shù)，加快核心技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度，保證人員安全，將危險(xiǎn)系數(shù)降到最低，以滿足工業(yè)化發(fā)展需求。將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到電氣控制技術(shù)中時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)不同的應(yīng)用問題，要及時(shí)進(jìn)行處理，將問題與數(shù)據(jù)相結(jié)合，快速找到問題的本質(zhì)原因，再結(jié)合實(shí)際情況快速解決問題。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人的使用也提高了電氣控制過程的工作效率和工作質(zhì)量，將簡單重復(fù)單一的工作匯集在一起，以更快完成周期，并且存在危險(xiǎn)因素的工作也可以更高效地完成，從而降低安全隱患保障了人員安全。由此可見，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)對(duì)電氣控制技術(shù)的影響巨大，如何更好地優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人技術(shù)體系，也是后續(xù)發(fā)展過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。