工業(yè)機(jī)器人在自動化控制中的應(yīng)用

褚玉哲

(哈工大機(jī)器人智能制造有限公司，北京 朝陽 100101)

1 對工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景的分析

總的來看，我國的機(jī)器人制造業(yè)中核心零件大多數(shù)為日資企業(yè)和國外高新技術(shù)企業(yè)所制造，而我國僅在機(jī)器人組裝和多數(shù)零件的二次加工和零部件售后服務(wù)等工作。要想使我國在機(jī)器人發(fā)展和制造領(lǐng)域得到進(jìn)一步的提高，打破歐美國家對高新科技的壟斷，必須在工業(yè)機(jī)器人的制作工藝、芯片精度、減速器研發(fā)、伺服系統(tǒng)、控制器研發(fā)改造領(lǐng)域得到突破。我國工業(yè)機(jī)器人要想得到長遠(yuǎn)發(fā)展和對核心技術(shù)的掌握，就要明確未來的發(fā)展規(guī)劃，對高新尖端技術(shù)做出突破，并在國家的政策引導(dǎo)下，增強(qiáng)對工業(yè)機(jī)器人的科研力度，使我國工人機(jī)器人整體發(fā)展趨向于快速發(fā)展水平，奔著低能耗高效果的目標(biāo)不斷前進(jìn)。

2 工業(yè)機(jī)器人的控制功能與特點(diǎn)

2.1 工業(yè)機(jī)器人的功能

工業(yè)機(jī)器人復(fù)雜的操作和運(yùn)行方式主要以運(yùn)動控制功能和示范教學(xué)再現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)與記憶。機(jī)器人憑借感知系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，可以對感知到的并不熟悉的動作和運(yùn)動方式傳達(dá)到自身的記憶系統(tǒng)，并對相關(guān)信息進(jìn)行合理化儲備和整理，若在之后的操作中接收到有關(guān)信號，機(jī)器人就可以憑借示教再現(xiàn)功能進(jìn)行對之前所儲存操作在再現(xiàn)。這些功能能夠使機(jī)器人勝任工業(yè)化生產(chǎn)中一些操作簡單、動作單一、工程量大、相對危險的工作，使工業(yè)生產(chǎn)率得以提升。在機(jī)車制造行業(yè)中，機(jī)器人技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在機(jī)車焊接、鑄造、塑料、噴漆、變速箱等方面機(jī)器人就可以代替人工，并且可以發(fā)揮出高于人工的技術(shù)水平。

2.2 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

機(jī)器人操作的復(fù)雜程度與機(jī)器人所需要的“自由度”密切相關(guān)，機(jī)器人所需要自由度的多少直接決定了機(jī)器人所從事工作的復(fù)雜和難易程度。自由度由協(xié)調(diào)服侍機(jī)構(gòu)所組成多變量的控制系統(tǒng)，對機(jī)器人的操作進(jìn)行控制。智能機(jī)器人是依靠機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，由計算機(jī)對其伺服系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制使其按照人們的意愿進(jìn)行一定的操作，來實(shí)現(xiàn)其智能化。機(jī)器人借助于龐大的數(shù)據(jù)庫、云計算、腦電波控制、互聯(lián)網(wǎng)嵌入來實(shí)現(xiàn)對問題的具體分析，通過不同的操作方式對問題進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)解決問題最優(yōu)化。

3 工業(yè)機(jī)器人在自動化控制中的應(yīng)用

3.1 汽車制造業(yè)

3.1.1 機(jī)器人點(diǎn)焊

汽車制造行業(yè)中車架的很多焊接工作都不能通過工人的操作達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但將相關(guān)的技術(shù)信息以代碼或數(shù)據(jù)的方式傳輸都機(jī)器人的大腦終端——計算機(jī)，利用計算機(jī)對伺服系統(tǒng)的調(diào)控使原本人工不能操作并加以落實(shí)的點(diǎn)焊工作進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，將點(diǎn)焊效果逐步提升，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊等諸多技術(shù)精度的提高和工作效率的提高。

3.1.2 機(jī)器人裝配

在汽車組裝過程中一些裝備細(xì)節(jié)極易被遺漏，使整個汽車裝配不得已重新拆分組裝配置。將機(jī)器人技術(shù)引入汽車裝配工作當(dāng)中就可以避免或者減少此類事件的發(fā)生，現(xiàn)如今機(jī)器人裝配技術(shù)已經(jīng)是機(jī)車工業(yè)化制造中的不可缺少的技術(shù)。對機(jī)器人裝配技術(shù)的運(yùn)用可按時完成機(jī)車裝配，并且使機(jī)車裝配在按照相關(guān)裝配標(biāo)準(zhǔn)的情況下超高標(biāo)準(zhǔn)完成，提高我國機(jī)車產(chǎn)量，降低機(jī)車制造耗資，進(jìn)而降低機(jī)車售價，便利大眾。

3.1.3 機(jī)器人檢測

汽車組裝完成后，還要對其安全性能做出具體的測評，以保證汽車的安全使用。利用機(jī)器人對汽車進(jìn)行檢測主要使對汽車運(yùn)行時的運(yùn)行狀態(tài)、剎車等方面采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并對其采集數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和與安全數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格對比，以避免汽車出售后因機(jī)車本身問題造成事故。該技術(shù)在汽車制造業(yè)的應(yīng)用不僅提高了機(jī)車的出廠合格率，并且可以推動汽車生產(chǎn)工藝的改革和創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)汽車出廠百分之百合格。

3.2 工業(yè)機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1 康復(fù)機(jī)器人

因國務(wù)院發(fā)布的有關(guān)加快康復(fù)輔助器具的相關(guān)建議，想要建造一批康復(fù)性器具產(chǎn)業(yè)園和生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)康復(fù)器具智能化，加強(qiáng)醫(yī)學(xué)工學(xué)相結(jié)合，推動康復(fù)器具智能化創(chuàng)新。據(jù)不完全調(diào)查，在該意見發(fā)布之后的一年中，也就是2020年有關(guān)康復(fù)器具的生產(chǎn)研究費(fèi)用突破7000億元，加快我國康復(fù)器具智能化的進(jìn)程。

3.2.2 手術(shù)機(jī)器人

伴隨著中國通信技術(shù)的不斷發(fā)展，將智能機(jī)器人在醫(yī)療設(shè)施和醫(yī)療手術(shù)中也不再是夢想，5G通訊技術(shù)在一些醫(yī)療手術(shù)中已經(jīng)得到了應(yīng)用，雖然現(xiàn)在將機(jī)器人引入醫(yī)療手術(shù)中還有一定的困難，但我相信在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，將手術(shù)機(jī)器人融入醫(yī)療手術(shù)中將不再是夢想。

3.3 工業(yè)機(jī)器人在鑄造行業(yè)中的應(yīng)用

工件鑄造業(yè)工作環(huán)境比較險惡，并且對環(huán)境也有一定的危害。因此正鑄造行業(yè)引入機(jī)器人工作可以避免因安全問題造成不必要的損耗，提高鑄造業(yè)的生產(chǎn)性能，使其安全順利的進(jìn)行作業(yè)，提高鑄造業(yè)工效，實(shí)現(xiàn)安全和經(jīng)濟(jì)的雙重收獲。

4 結(jié)語

綜上，如今世界各國的高新技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在自動化控制中的應(yīng)用使得工作更加便捷。工業(yè)中對工作效率的要求也使得工業(yè)機(jī)器人的價值日益顯現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用效果十分明顯，不僅可以運(yùn)用自動化控制，還可以高效學(xué)習(xí)和記憶；既可以為工人安全提供保障，又能夠提高工作效率。