產(chǎn)業(yè)機器人電氣自動化技術(shù)的有效應用*

王圓星，郭洪月，陳 鵬，李洪誼

（沈陽通用機器人技術(shù)股份有限公司，遼寧 沈陽 110179）

近年來，我國科技日益深入，產(chǎn)業(yè)機器人蓬勃發(fā)展，在社會生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域均發(fā)揮著關(guān)鍵作用，極大地加快了行業(yè)發(fā)展的速度，提高了企業(yè)生產(chǎn)中的自動化水平，為我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)機器人的發(fā)展過程中，電氣自動化技術(shù)得以廣泛應用，該技術(shù)是產(chǎn)業(yè)機器人得以革新優(yōu)化的技術(shù)基礎(chǔ)，對于提升產(chǎn)業(yè)機器人技術(shù)水平、推動社會前行有著十分積極的現(xiàn)實意義。

1 產(chǎn)業(yè)機器人及電氣自動化技術(shù)概述

1.1 產(chǎn)業(yè)機器人

產(chǎn)業(yè)機器人通常也被稱為工業(yè)機器人，需要以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，控制各項電氣元件，從而實現(xiàn)生產(chǎn)智能化建設(shè)的總體目標。在產(chǎn)業(yè)機器人應用的過程中，該技術(shù)可在三維空間中完成多個環(huán)節(jié)的標準化作業(yè)，且產(chǎn)業(yè)機器人的功能十分豐富，自由靈活。如在工業(yè)生產(chǎn)中，機器人的手腕和手臂等部位均由多種電氣元件組成，可采用可編程控制器完成電氣元件操作和動作，全方位滿足工業(yè)生產(chǎn)的核心需求。另外，高級別的機器人也具備完善的感覺、識別和決策功能，可根據(jù)外部條件完成數(shù)據(jù)分析工作，在數(shù)據(jù)測算的基礎(chǔ)上嚴格控制電器元件做出各項標準化動作。

產(chǎn)業(yè)機器人高度融合了多項精密化及智能化技術(shù)，擁有軟件應用開發(fā)等多種科學完善的控制制造技術(shù)，包含實時檢測功能、控制功能、優(yōu)化運行功能、調(diào)整功能和輔助生產(chǎn)決策等功能，能有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平，也可降低企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的資源、人力、物力和資金消耗，對于智能化建設(shè)起到了重要的促進作用。

1.2 電氣自動化技術(shù)

電氣自動化技術(shù)融合了通信技術(shù)、計算機技術(shù)和運動控制技術(shù)，在電力生產(chǎn)和電氣應用中所使用的新興技術(shù)可實現(xiàn)內(nèi)部調(diào)控和檢測，自動控制和檢測元件，同時還具備自動化和智能化等優(yōu)勢。在電力生產(chǎn)和應用中，合理應用該技術(shù)不僅可全面維護生產(chǎn)安全，也可提高電氣工程的效率。

2 產(chǎn)業(yè)機器人的技術(shù)特點

2.1 先進技術(shù)種類較多

產(chǎn)業(yè)機器人融入了諸多先進技術(shù)，如智能化技術(shù)、自動化技術(shù)、軟件應用開發(fā)技術(shù)、精密化技術(shù)等，產(chǎn)業(yè)機器人的功能不斷被完善，應用范圍逐漸擴大。在先進技術(shù)的支持下，產(chǎn)業(yè)機器人可做到實時檢測、控制、調(diào)節(jié)、調(diào)度，不僅可提高信息口令傳輸效率，加快生產(chǎn)作業(yè)，還可實現(xiàn)資源的合理利用，降低成本損耗，提高企業(yè)生產(chǎn)力。

2.2 自動化程度高

產(chǎn)業(yè)機器人及其相配套的自動化裝備應用，為精細化生產(chǎn)目標的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)機器人及其智能化設(shè)備可完全依靠計算機、動力機械等做到全過程管控，信息數(shù)據(jù)傳輸及共享效率加快，滿足現(xiàn)今發(fā)展需求，為后續(xù)發(fā)展做出突出貢獻。

2.3 自由化水平較高

工業(yè)機器人的控制能力較強，為充分展現(xiàn)其控制能力，工業(yè)機器人需要各機構(gòu)的全力配合，充分展現(xiàn)機器人的控制能力。輔助機構(gòu)的形式十分自由，且其控制力與自由度成正相關(guān)關(guān)系。為加強復雜結(jié)構(gòu)的工業(yè)機器人的控制能力，推動工業(yè)生產(chǎn)的順利進行，應當不斷提高自由度?，F(xiàn)階段，復雜機器人的自由度已超過100，簡單機器人自由度只有4。

2.4 路徑優(yōu)化能力強

在應對生產(chǎn)活動中的諸多活動路徑時，工業(yè)機器人在生產(chǎn)活動中可嚴格執(zhí)行設(shè)定的程序，結(jié)合設(shè)定的算法自動優(yōu)化路徑，選擇最佳路徑。

2.5 適應性強

現(xiàn)階段，電氣自動化技術(shù)的適應性明顯增強，且操作方式靈活多變，與傳統(tǒng)自動化技術(shù)之間存在較為明顯的差異。同時，在應用電氣自動化技術(shù)的過程中，工作人員僅需簡單操作便可有效控制系統(tǒng)運行狀態(tài)，無需人工操作便可保證系統(tǒng)運行的效果，全面滿足人們的操作和使用要求，有利于現(xiàn)代電氣工程的穩(wěn)定發(fā)展。電氣工程自動化在適應性上也有十分明顯的優(yōu)勢，可顯著提高系統(tǒng)運行效率。在未來的建設(shè)和發(fā)展過程中，自動化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化也將成為社會生產(chǎn)中主流的發(fā)展趨勢，在方便人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r，也推動著社會的穩(wěn)步前行。

3 產(chǎn)業(yè)機器人電氣自動化技術(shù)的有效應用

3.1 新生代電氣自動化技術(shù)的應用

電氣自動化技術(shù)融入了信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)、計算機技術(shù)等多項內(nèi)容，將其與產(chǎn)業(yè)機器人結(jié)合，可優(yōu)化傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的復雜性，同時借助各項技術(shù)的精密控制，保證指令、信息數(shù)據(jù)傳輸和接收的效率，避免因指令出錯而引起生產(chǎn)問題，提高生產(chǎn)機器人的作業(yè)效率，改進產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益[1]。

在電氣自動化技術(shù)的作用下，產(chǎn)業(yè)機器人在保留原有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，增強自身學習和自主創(chuàng)造能力，可很好地代替作業(yè)人員完成各項指標，避免偏差或失誤的情況產(chǎn)生。在產(chǎn)業(yè)機器人中，伺服電機、控制器等都屬于其核心組成部分，對精確度與穩(wěn)定性的要求都很高，特別是對于醫(yī)療機器人。為實現(xiàn)長遠的突破性發(fā)展，必須全面促進整體技術(shù)水平的顯著提升。

此外，電氣自動化技術(shù)的應用可做好模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)、高精密控制系統(tǒng)的設(shè)置，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)機器人功能性的進一步完善，對傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)機器人系統(tǒng)加以優(yōu)化和調(diào)整，增設(shè)網(wǎng)絡(luò)通信、仿真模擬等功能項目，以改進產(chǎn)業(yè)機器人生產(chǎn)作業(yè)處理效率。另外，隨著技術(shù)水平的優(yōu)化，在原有基礎(chǔ)上突破和創(chuàng)新技術(shù)上，可開發(fā)出更多新型技術(shù)軟件，加快產(chǎn)業(yè)機器人作業(yè)進程。

3.2 在電氣設(shè)備中的應用

電氣設(shè)施設(shè)備的設(shè)計需要全方位順應自動化運行的要求，在設(shè)計的過程中科學應用產(chǎn)業(yè)機器人技術(shù)，由于電氣設(shè)備系統(tǒng)較復雜，涵蓋了多種知識與技能在設(shè)計的過程中要合理應用先進技術(shù)完成算法設(shè)置，精確計算電氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計中的各項參數(shù)，從而為后續(xù)電氣設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)，保證設(shè)備運行效率[2]。

3.3 在簡化自控流程中的應用

電氣領(lǐng)域自動化控制是非常復雜的過程，對各個環(huán)節(jié)要求都很嚴格，如果某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會引發(fā)嚴重危害，造成經(jīng)濟損失。產(chǎn)業(yè)機器人技術(shù)的有效應用，能夠科學合理分析設(shè)備使用狀況與故障等，以此采取有效的處理方式，盡量保證電氣自動化控制工作效率與質(zhì)量。此技術(shù)的利用，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程化檢修，簡化過程。

3.4 在汽車生產(chǎn)中的應用

汽車生產(chǎn)中機器人視覺系統(tǒng)是一個集合多種技術(shù)的科技，主要包括電氣自動化以及電子計算機技術(shù)。如今，電氣自動化在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的應用范圍擴大，而機器人視覺系統(tǒng)就是電氣自動化技術(shù)中比較新穎且高端的技術(shù)。汽車生產(chǎn)中機器人視覺系統(tǒng)的電氣自動化技術(shù)可以在汽車的尺寸檢測中得到應用，以往在進行尺寸檢測時采用的方式是人工檢測，需要花費大量的人力，這給汽車生產(chǎn)企業(yè)帶來了人力負擔，檢測效果也不能夠很好地達到標準，因為人工會受到環(huán)境等很多外界因素的影響，檢測工作質(zhì)量也會受到影響。機器人視覺系統(tǒng)可以代替人工進行尺寸檢測，不僅節(jié)省了大量人力，還提升了尺寸檢測的精確度。

4 產(chǎn)業(yè)機器人電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 產(chǎn)業(yè)機器人未來的主流發(fā)展趨勢

產(chǎn)業(yè)機器人應用的過程中，已經(jīng)從傳統(tǒng)的體力勞動向腦力勞動轉(zhuǎn)化，在非標準化的建設(shè)和生產(chǎn)中也充分展示了自身獨特的優(yōu)勢。比如，合理利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人工智能具備自主學習意識和觀念，準確識別圖片中的形象。產(chǎn)業(yè)機器人也是未來社會生產(chǎn)中的主流發(fā)展趨勢，可應用于原本只能由人工涉足的多個領(lǐng)域，完成非線性任務(wù)，能夠在生產(chǎn)決策的過程中展示自身的價值。實際上，很多人對人工智能技術(shù)存在認識和理解上的偏差，認為人類和機器人存在著十分顯著的差異。但從客觀角度來說，機器人與人類相比，具有十分獨特的優(yōu)勢，機器人能夠充分利用高效、無限制和極度擴張的特點發(fā)揮其作用和功能。但是產(chǎn)業(yè)機器人也存在明顯的不足，不具備高度復雜化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在分組作業(yè)機制的支持下，產(chǎn)業(yè)機器人也可突破上述限制，推動產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展[3]。

在發(fā)達國家，產(chǎn)業(yè)機器人已經(jīng)逐漸被應用到新聞編輯領(lǐng)域、系統(tǒng)交易及醫(yī)療等領(lǐng)域中，大大降低了人們的工作量，實現(xiàn)對整個工作流程的科學管控。產(chǎn)業(yè)機器人的發(fā)展和應用，解放了人們的雙手，在縮減人員工作量的同時，注重腦力勞動及創(chuàng)造性勞動，為人們?nèi)蘸蠊ぷ鲙肀憷?/p>

進入信息時代后，自動化、智能化技術(shù)應用頻率提高，為產(chǎn)業(yè)機器人進步和優(yōu)化提供動力支持，尤其是在一些精密性強、危險性大的產(chǎn)業(yè)內(nèi)，如汽車、電子制造、塑料橡膠、視頻等，均提高了產(chǎn)業(yè)機器人的應用頻率，為各領(lǐng)域轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.2 產(chǎn)業(yè)機器人的自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

電氣自動化技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是推動工業(yè)改革發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)中，多是由機械設(shè)備與人工相配合的方式實現(xiàn)對各生產(chǎn)流水線的管理和控制，即使使用了人工智能技術(shù)，也局限于某一環(huán)節(jié)，普及率不高。隨著技術(shù)水平的提高，電氣自動化技術(shù)也在不斷完善，再加上與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的有效連接，技術(shù)水平將得到進一步提升，實現(xiàn)從低頻往高頻方向的轉(zhuǎn)變，滿足產(chǎn)業(yè)機器人高速活動的需求[4]。

另外，電氣自動化技術(shù)與計算機技術(shù)有效融合，將傳統(tǒng)的人為控制方式轉(zhuǎn)變成自動化控制模式，降低控制難度，加大機器設(shè)備管控力度，能有效解決存在的各種問題，突顯電氣系統(tǒng)的通用性和可操作性。

5 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)機器人的發(fā)展及與電氣自動化技術(shù)的融合，可實現(xiàn)自動化、智能化管控目標，加快生產(chǎn)任務(wù)完成速度，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的實時監(jiān)督和控制，從而在降低人力損耗的基礎(chǔ)上，全面改進工作質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益，為日后電氣自動化的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。