工业自动化机器人技术

       工业机器人技术是一项综合性技术门类，随着技术的不断成熟发展，人工智能技术已经被人们所接受和认可，并在许多领域中得到了普及应用，并取得了良好的成效。将工业机器人技术应用于工业生产活动之中，能够极大地解放劳动力，还能保证生产的标准化。

1 工业机器人技术控制系统的独特性及应用的必要性分析

1.1 工业机器人技术控制系统的独特性分析

所谓工业机器人，具体是指在工业生产领域中应用的多关节机械手或多自由度的机器装置，这些设备拥有一定的自动性，在自身动力能源及控制系统的支持和命令下能够完成各种工业加工制造活动[1]。

工业机器人的控制系统与普通控制系统相比有着较大的差异性，，工业机器人技术必须与机构运动学紧密结合在一起，因为工业机器人要不断进行重复性的工作，其运动大部分都需要以坐标为标准展开，为了保证其运动的统一性及标准性，就需要根据实际的需求对其运动坐标进行合理设置;，工业机器人需要一定的自由度，也就是要给予机器人更多操作选择的可能性，只有如此才能让其在完成操作任务时具有更多的灵活度;，工业机器人需要利用计算机来完成对其控制，机器人不能自主完成工作，需要利用计算机代码命令其动作;，利用工业机器人来进行工业操作可以灵活选择各种各样的方法，能够保证动作完成的最佳效果[2]。

1.2 工业机器人技术应用于自动化控制领域的必要性分析

在当今社会，随着现代化程度的不断加深，工业智能化时代已经来临，传统工业行业发展中的难题以及局限等都将不再成为制约。尤其是工业机器人技术在工业自动化控制领域的应用，不仅能够极大地提高企业的生产效率，提高生产质量，提高资源利用率，更好地控制生产及人力成本，提高企业的经济效益，也能推动产业结构的优化升级及转型发展，对于行业的可持续发展以及进步有着重要意义。将工业机器人技术应用于自动化控制工作中，既可以通过现场的人工指挥其作业，也能利用编程的方式让其实施自行作业操作，而且随着科技的不断发展，现在的工业机器人还具有了自动识别、定位以及传感等诸多功能，使其拥有了更快的相应速度和更强的过载能力，在自动化及稳定性方面都有了较大地提升，能够更好地完成参禅操作，提高生产效益。，在工业自动化控制领域中应用机器人技术是推动其发展进步的重要手段。

2 应用于自动化控制领域的工业机器人的结构组成及控制方法概述

2.1 工业机器人的结构组成概述

2.1.1 工业机器人的主体执行机构

工业机器人的主体结构更多的是指其外在形态的结构，或者说是其具体执行工作任务的结构。工业机器人的主体结构为了更好地提供操作服务往往会选择较为灵活的机器臂结构，有些机器人还会根据需要配备行走结构。工业机器人的运动结构都是仿照人的关节设计的，称为自由度。一般而言，工业机器人的自由度为3～6个。自由度越多灵活性越好。而机械爪作为工业机器人的执行结构，又可以根据其抓取物体方式的不同而分为喷气式、气吸式、夹钳式等种类[3]。

2.1.2 工业机器人的驱动机构

驱动机构也就是促使工业机器人能够完成各项操作动作的动力以及传动装置，利用其动力装置来驱动执行机构进行各项活动，从而完成操作。一般而言，工业机器人的驱动动力多是电力、液压和气动等。

2.1.3 工业机器人的传感器装置

传感器对于工业机器人而言是一个十分重要的结构，主要功能是实时监测机器人的内部及外部的工作状态。其中，内部传感器主要用来检测机器人的位移、速度以及加速度等信息，而外部传感器则主要用于检测机器人的外部工作环境。

2.1.4 工业机器人的控制系统

控制系统可以说是对工业机器人起着决定性作用的结构部分，是其他所有结构的中枢。现阶段我国的工业机器人的控制系统主要有集中控制以及分散控制两大类。机器人的控制系统需要提前输入控制命令，而从输入方式上的不同又可以将其分为编程输入和示教输入两种。随着科技的不断发展，工业机器人在处理图形图像方面的技术有了较大突破，使得机器人不仅能够适应更加复杂的工作场景，且具备了自适应和自学习能力，从而具有了在宏指令的指引下自编程的能力，大大提高了工業机器人的应用范围和水平[4]。

2.2 工业机器人技术的具体控制方法概述

2.2.1 点位控制法及其要求

点位控制主要是针对工业机器人末端执行器而言的控制方法，也就是针对机器人开展作业时的某些点位的位姿实施控制。这种控制方法不会严格规定机器人到达目标位置时必须使用什么样的运动轨迹，只是在确定了相邻点位的运动速度和位置精度标准的基础上完成一种快速而准确的移动。点位控制法能够保证机器人在最短的时间内精准完成相对位置上的操作任务。

2.2.2 连续轨迹控制法及其要求

连续轨迹控制法同样是针对工业机器人的末端执行器的位姿而言的，与点位控制法的不同之处在于它实施的是连续的控制。不仅规定了机器人的运动轨迹，更是在运动速度以及位置精度方面提出了严格的要求，要求机器人不仅要按照预设的轨迹及速度进行运动，还必须要保证精度。在这种连续的控制之下，机器人不仅能够连续完成所要求的操作流程，还能够提高其操作的精确性。

2.2.3 力学控制法及其要求

对机器人在完成操作任务时的用力情况进行控制。因为需要用到工业机器人进行操作的对象种类不一，在面对一些强度不高的产品时，为了更好地保证产品的完整性，就要对机器人的操作力度加以控制，不仅需要控制其力量，也要保证精准度，从而高质量地完成操作任务。

2.2.4 智能控制法及其要求

要想开展精确高效的智能化控制，需要机器人利用自身的传感器来收集周围环境中的有效信息，然后再通过与自身所储备的知识相对照，从而做出相对应的执行决策。要想实现智能化的控制，就需要机器人拥有较高的环境感知及自学能力。智能控制法的存在使得机器人在不借助人力的情况下也能很好地应对一些突发情况下的各种問题。

3 工业机器人技术在自动化控制领域的具体运用

3.1 工业机器人在焊接工作中的运用

在工业领域中，很多工作都需要运用焊接技术，而焊接机器人就成了完成这项工作的最好替代品。就现阶段而言，汽车制造厂汽车生产过程中对于焊接机器人的应用是最为广泛的，这是因为汽车生产中所使用的材料不仅质量重，强度也高，如果单纯依靠人力，需要耗费大量的人工和力气，不仅生产效率不高，也会极大地增加汽车生产的成本，而利用焊接机器人则可以很好地解决这些问题，保证了最大限度地发挥出机器人的作用，从而提高汽车生产的效率及安全性，为汽车生产企业创造更大的利润空间。

3.2 工业机器人在材料搬运工作中的运用

对于工业领域来说，无论是生产制造环节，还是产品出厂环节，都需要应用到大量的材料，尤其是在进行重量较大的货物的搬运时，对于力气的要求更高。而拥有着强大力量的搬运机器人就可以很好地解决此类问题。不仅仅是因为搬运机器人有着较大的力气，还因为它们有着良好的定向操作能力，在抓取零件等类似的工作中能够发挥良好的效果。

3.3 工业机器人在生产检测工作中的运用

检测机器人在工业生产领域的应用也是十分普遍的，主要被应用于生产线上产出的不同零件及产品合格情况的检测工作中，对零件或是产品的规格、尺寸等进行检测，以判断其是否符合出厂标准。相对于依靠人工开展的检测，检测机器人的精准度更高，往往能够发现一些容易被人的肉眼所忽视的极微小的差错，能够极大地提高生产的精确性，也能提高监测工作的效率。

3.4 工业机器人在喷漆喷涂工作中的运用

喷漆喷涂机器人也是工业领域中应用较多的一种机器人技术，尤其是在三维喷漆和喷涂工作中的应用尤其普遍。在开展三维表面的喷漆和喷涂作业时，为了保证工作质量，就需要较大的灵活性配合，若单纯依靠人力来完成这项工作，就需要在工作过程中不断移动喷涂设备的位置，以保证喷涂工作的顺利开展，如此一来就会大大增加工作量，不仅会造成人工成本的增加，工作效率也不高。而应用喷漆喷涂机器人就不需要如此麻烦，只要将机器人的自由度设置在5个左右，就能保证其很好地完成这项工作。