產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

韋 俊

（常州技師學(xué)院智能制造學(xué)院，江蘇 常州213000）

0 引言

在當(dāng)今社會(huì)，人們正逐漸擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的使用范圍，由原來(lái)的配件生產(chǎn)、服裝制造以及食品加工等領(lǐng)域，開(kāi)始探索新領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。由于產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的投入使用，讓生產(chǎn)工序更加全面化、流程化，使得制造行業(yè)的生產(chǎn)效率穩(wěn)步提升，更符合我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系發(fā)展的實(shí)際需求。電氣自動(dòng)化的引入，能為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人提供更好的技術(shù)支撐，兩者聯(lián)合應(yīng)用能夠開(kāi)拓更為廣闊的市場(chǎng)前景。

1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的概述

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人，又被稱為工業(yè)機(jī)器人，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各項(xiàng)電氣元件進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)智能化操作的目的[1]。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人最早的使用記錄可追溯至20世紀(jì)50年代，1961年，約瑟夫·恩格爾伯格和喬治·德沃爾兩位機(jī)器人科學(xué)家將發(fā)明的機(jī)器人“尤尼梅特”投入通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)流水線中使用。雖然早期的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人并不能進(jìn)行復(fù)雜操作，僅能用于重復(fù)撿拾零配件，但這一事件成為了產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的開(kāi)端，約瑟夫·恩格爾伯格也被尊稱為“機(jī)器人之父”。隨著第二次工業(yè)革命的發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新也為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人帶來(lái)了重大變革。傳感器的使用讓產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的可操作性得以加強(qiáng)；計(jì)算機(jī)技術(shù)的參與也擴(kuò)大了產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的能力范圍；人工智能的引入，使產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展更上一個(gè)臺(tái)階。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人由于可替代工人應(yīng)對(duì)各種繁重、枯燥的工作流程，適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，因此，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越寬廣。隨著各種高新技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人在動(dòng)力機(jī)械與計(jì)算機(jī)后續(xù)發(fā)展中，衍生出全方位延伸人的智力與體力的新時(shí)代生產(chǎn)工具，這是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的重要方式[2]。再加上其精準(zhǔn)的操作性優(yōu)勢(shì)，可在制造過(guò)程中提高企業(yè)生產(chǎn)效率，并且逐漸降低人工成本，減少人力資源損耗，對(duì)提升企業(yè)效益、維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)中的概述

2.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)屬于工程技術(shù)中一門(mén)專(zhuān)業(yè)，是由電氣信息領(lǐng)域引申出的一個(gè)新學(xué)科。早期的電氣自動(dòng)化多應(yīng)用于電氣設(shè)備及電子行業(yè)，電氣自動(dòng)化通過(guò)對(duì)信息的搜集，使企業(yè)管理者能更好的了解和掌握企業(yè)的整體生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況[3]。再加上與自動(dòng)化相結(jié)合，就能在自動(dòng)化控制和機(jī)電管理等高精尖行業(yè)中發(fā)揮出其巨大的潛能。通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的不斷探索，電氣化自動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用也更加常見(jiàn)，由于其與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活關(guān)系緊密，所以發(fā)展速度較快，目前已是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分之一。

2.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)重點(diǎn)

電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)包含了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，安全性與先進(jìn)性是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在[4]。在硬件設(shè)計(jì)上，首先要明確產(chǎn)品的實(shí)際用途，從使用環(huán)境、設(shè)備功能、操作流程等方面綜合考慮，在保證穩(wěn)定性和耐用性的前提下，將電氣自動(dòng)化技術(shù)打造成適合制造需求的產(chǎn)品設(shè)備。在軟件設(shè)計(jì)方面，要體現(xiàn)出產(chǎn)品的簡(jiǎn)便性，因?yàn)樵O(shè)備是供日常生產(chǎn)生活使用的，所以簡(jiǎn)單、易上手的操作性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要目的；在制造過(guò)程中，還要充分考慮人性化的特點(diǎn)，提升控制者對(duì)設(shè)計(jì)方案的滿意度。將硬件與軟件合理結(jié)合，同時(shí)關(guān)注到安全性和先進(jìn)性兩大重點(diǎn)，是電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)的最終追求。

2.3 目前我國(guó)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

雖然我國(guó)工業(yè)化起步較晚，在機(jī)器人研究領(lǐng)域和電氣自動(dòng)化技術(shù)水平上落后于西方國(guó)家，但是我國(guó)投入了大量的人力、物力和財(cái)力，采取切實(shí)可行的對(duì)策，嘗試將人工智能應(yīng)用到電氣自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中，以改變?cè)新浜蟮纳a(chǎn)結(jié)構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的大范圍應(yīng)用[5]。隨著我國(guó)科技水平的進(jìn)步和生產(chǎn)制造的革新，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人與電氣自動(dòng)化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用已初見(jiàn)成效，有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，改變現(xiàn)狀。

3 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人電氣自動(dòng)化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

3.1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的技術(shù)革新應(yīng)用

傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人多從事單調(diào)、重復(fù)性較高的工作，引進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)后，可加強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定、精確定位、復(fù)雜裝配等功能，實(shí)現(xiàn)傳感系統(tǒng)的升級(jí)。比如，提升產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的觸覺(jué)傳感能力，使之接觸物體時(shí)更加敏感，靈巧性和能動(dòng)性更好；強(qiáng)化視覺(jué)傳感功能，通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境的溫感、光感、體感等因素綜合分析，辨別自身位置。根據(jù)實(shí)際使用需求，加裝聲吶、紅外、藍(lán)牙、GPS衛(wèi)星定位等技術(shù)，使產(chǎn)業(yè)機(jī)器人突破傳統(tǒng)限制，為人類(lèi)社會(huì)提供醫(yī)療手術(shù)、貨物配送或救援定位等服務(wù)支持。通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)編程，還能充分發(fā)揮機(jī)器人內(nèi)部的各種元器件的組合效果，跳出傳統(tǒng)加工制造的思維限制，實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新。

3.2 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展

以往產(chǎn)業(yè)機(jī)器人多應(yīng)用在簡(jiǎn)單的電氣控制、電氣設(shè)備管理以及工廠制造等領(lǐng)域。主要原因在于，技術(shù)條件制約了產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的功能拓展，使其一再重復(fù)乏味的工藝流程。借助電氣自動(dòng)化技術(shù)的幫助，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人不僅可以提升在原有電氣行業(yè)中的影響力，而且還能擴(kuò)大在其他領(lǐng)域的影響范圍。以電氣行業(yè)為例，電氣自動(dòng)化技術(shù)可改變以前電氣設(shè)備連接復(fù)雜的困境，使用電氣控制器實(shí)現(xiàn)智能化管理，提供故障預(yù)警服務(wù)和自動(dòng)排查功能，解決報(bào)修時(shí)人工逐一排查的難點(diǎn)；同時(shí)，集成電氣控制系統(tǒng)，使自動(dòng)化理念更好的融入產(chǎn)業(yè)機(jī)器人制造當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)真正的一鍵式智能管理。信息技術(shù)的不斷發(fā)展催生出各種新型的電氣自動(dòng)化技術(shù)，包括高精度運(yùn)動(dòng)控制、模塊化與嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高可靠性實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)仿真技術(shù)等[6]。將電氣自動(dòng)化與醫(yī)療、配送、救援等多個(gè)領(lǐng)域相結(jié)合，也能提供產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的跨領(lǐng)域服務(wù)，如果穩(wěn)定性和安全性得到提升，還可以進(jìn)一步拓寬市場(chǎng)應(yīng)用前景。

3.3 應(yīng)用于精密零部件制造

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人與電氣自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可保障精密零部件的加工質(zhì)量，提升制造業(yè)的現(xiàn)有加工水平。電氣自動(dòng)化的使用能輔助產(chǎn)業(yè)機(jī)器人由簡(jiǎn)單加工逐步走向深度研制，開(kāi)發(fā)全數(shù)字開(kāi)放式控制系統(tǒng)，能正確測(cè)量零部件的大小、規(guī)格等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精密零部件的批量生產(chǎn)。而且，二者的作用是相互的，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人也能在制造期間通過(guò)前端反饋，完善電氣自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在研發(fā)和制造過(guò)程中逐步提升行業(yè)水平。

3.4 培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的自學(xué)能力

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人和電氣自動(dòng)化技術(shù)的聯(lián)合還能增強(qiáng)機(jī)器的自主學(xué)習(xí)能力。依托機(jī)器人—環(huán)境交互、人機(jī)交互等系統(tǒng)的技術(shù)支持，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人能與外界環(huán)境協(xié)調(diào)聯(lián)系，執(zhí)行裝配、監(jiān)測(cè)或是較為繁雜的組合任務(wù)。通過(guò)云端服務(wù)器的連接，能更加自主化的判斷所處環(huán)境形勢(shì)，以適應(yīng)不同環(huán)境的工作需求。

4 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的未來(lái)趨勢(shì)

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用肯定會(huì)涉及到更多的領(lǐng)域，并且機(jī)器人的數(shù)量規(guī)模也會(huì)越來(lái)越大。伴隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人必然會(huì)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上整合更多的技術(shù)功能，使用范圍變得更加專(zhuān)業(yè)性，分工也更加具體明細(xì)。從之前的單一重復(fù)操作到現(xiàn)在的精細(xì)化加工，由此可見(jiàn)，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，會(huì)逐漸開(kāi)始由單純的體力勞動(dòng)角色向更多的腦力勞動(dòng)角色轉(zhuǎn)型。

4.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也由當(dāng)初傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)到如今的人工智能技術(shù)，發(fā)展速度較快。而且隨著當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、通信行業(yè)、仿真技術(shù)的聯(lián)系日益緊密，和計(jì)算機(jī)行業(yè)的聯(lián)系也逐漸增多，符合人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的技術(shù)需求。

4.3 實(shí)現(xiàn)全行業(yè)覆蓋

產(chǎn)業(yè)機(jī)器人與電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出人機(jī)協(xié)作、自主化的優(yōu)勢(shì)。毋庸置疑是產(chǎn)業(yè)機(jī)器人未來(lái)必然會(huì)進(jìn)入到一切原本以為人類(lèi)才能夠進(jìn)入的領(lǐng)域．從事非線性的工作，甚至在決策領(lǐng)域發(fā)揮作用[7]。除了已經(jīng)基本全面使用產(chǎn)業(yè)化機(jī)器人的農(nóng)業(yè)耕收、裝配制造以及食品加工等行業(yè)外，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在新聞發(fā)布、醫(yī)療手術(shù)、航空航天這些行業(yè)接管了人類(lèi)的部分日常工作，例如，自動(dòng)發(fā)布即時(shí)短訊、提供精細(xì)化手術(shù)治療、提供航空航天對(duì)接幫助等等。因此在未來(lái)，機(jī)器人會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)社會(huì)全行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化覆蓋，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更好的服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)業(yè)化機(jī)器人屬于時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，同時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)人類(lèi)不斷的探索和實(shí)踐，從單一行業(yè)發(fā)展而來(lái)，并結(jié)合多項(xiàng)技術(shù)逐漸走向成熟。就目前狀況而言，二者相互融合已經(jīng)能夠各取所長(zhǎng)，節(jié)省更多的的勞動(dòng)力資源和時(shí)間成本，為人們提供更加高效、便捷的服務(wù)。不僅有利于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的交融與變革，而且更有利于企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展。具備廣闊的未來(lái)應(yīng)用前景，能實(shí)現(xiàn)更多行業(yè)的技術(shù)專(zhuān)業(yè)化發(fā)展、精細(xì)化管理，朝著智能化社會(huì)的方向穩(wěn)步邁進(jìn)。