工业机器人技术在自动化控制领域中的应用

一个国家的工业发展状况，受到技术的直接影响，影响颇深的要数工业机器人技术。目前，工业机器人技术在自动化控制领域中的应用还处于初步阶段，今后还有较长一段路要走，想要将技术优势充分发挥并推动工业生产自动化持续进步，便需要对工业机器人技术的现实应用加以了解，为今后工业机器人技术巨大潜力的挖掘奠定坚实基础。

一、工业机器人概述

工业机器人是基于科学技术的应用而出现的新兴产物，伴随科学技术的不断进步，工业机器人也越来越高端、越来越智能，具备的功能越来越多样，可应用于多个领域，如汽车制造业、航空航天、电子产品生产等。具体说来，工业机器人的主要特点可概括为灵活性、可编程性、精确度和多功能性。按照结构、功能也可以将工业机器人进一步细分。

按照结构细分，工业机器人有直臂式机器人、人形机器人、车轮式机器人等。其中，人形机器人通过模拟人体发展而来，可于复杂环境中灵活完成各项操作；按照功能细分，工业机器人有搬运机器人、装配机器人、喷涂机器人等，这些工业机器人在不同领域发挥不同作用。

总而言之，当前的工业机器人种类多种多样，且正在替代不同岗位中的人员完成复杂作业、危险作业、高要求作业，已经成为工业领域不可或缺的存在，在自动化控制领域体现的价值也在不断提升，所以工业机器人的作用及发展不可小觑。

二、工业机器人技术在自动化控制领域中的应用

（一）自动化控制领域应用的价值

目前，工业机器人技术在自动化控制领域的地位正在逐步提升，已经成为该领域不可或缺的一部分，也引发了更多人的关注、重视。

一方面，提高生产效率和质量。工业机器人技术比传统技术更具优势，主要体现在精确度和速度两个方面，可以长时间、不间断工作，从而弥补人力在这类工作中的不足，会减少生产中的失误。此外，工业机器人技术的应用可以有效控制工艺参数，进而保证产品的质量有一致性，较好防范了人为干扰因素，由此扩大工业化企业盈利空间。

另一方面，降低劳动力成本。人力作业为主的生产时代，想要完成大量作业任务，就需要企业聘请大量人员，无形中提高了劳动力成本且劳动力成本在总成本中占据较大比重，而工业机器人技术的应用扭转了这一现状，只因工业机器人可以替代较多人员完成有危险性、单调或繁重的工作，工业化企业对人力的依赖度明显降低，所以劳动成本会大幅降低。

总而言之是，工业机器人在自动化控制领域的应用有其重要性和必要性，减少企业对人力的依赖性之余，也提高了工作环境的安全性，人员无须在高温、高压、高辐射等恶劣环境中工作，更好地保障了人员的健康和安全，足可见工业机器人技术的较高存在价值。

（二）控制系统的结构和功能

工业机器人可分解为主体、驱动系统和控制系统三个主要部分，主体有臂部、手部和腕部，不同部位的自由度分别有2—3个、4—7个、4—5个。具体而言，工业机器人控制系统的结构可用五方面内容概括：一是机器人控制和动力学、机构力学关联甚深，可用坐标精准描述机器人动作状态；二是装备3-5个自由度，这是最基本的配置，高端、复杂的机器人甚至会装备几十个自由度，自由度越多，意味着灵活度、协调性越强；三是借助计算机协调控制独立伺服系统，确保机器人按照人的各种意愿、诉求完成相应生产任务，由此完成更精准操作而降低人力成本；四是机器人的运动状态可以采用非线性数学模型描述，各项参数会因为外力和状态的不断变化而有所改变，耦合存在于各个变量间，单纯依赖于位置闭环往往达不到既定目标，还需让加速或速度闭环辅助；五是机器人完成各种动作要依赖于各个路径与方式，“最优化”问题由此产生，高级机器人可用人工智能方法操控，而计算机信息库则支持后续的决策、操作、管理。

提及工业机器人控制系统的功能，可概括为两方面：一是运动控制功能，控制机器人的速度、姿势等。二是示教再现功能，实现该功能需要借助手把手或示范盒，灵活采用一些方法将信息传递给机器人，如动作顺序信息、运动速度信息等，机器人的存储器完成信息的自动记录，下一次操作，重新读取存储器中的内容就可以。

（三）控制方式

自动化领域中的工业机器人技术，主要受到连续轨迹控制、点位控制、力控制和智能控制这四种控制。其中，连续轨迹控制的主要是工业机器人末端的执行器，为的是让机器人顺利完成各项指令并突出平稳、精准的优势，有关机器人的操作顺序和速度可以被有效调整，确保安排给机器人的各项工作内容出色完成；点位控制的对象主要是机器人末端的执行器，位置是要重点关注的内容，加强这方面控制，可以确保机器人精准到达某个位置并完成指令操作，控制内容不涉及已经完成操作的有关运动轨迹；力控制指的是控制机器人的用力程度，有些要生产的产品没有较强悍的硬度，所以要小心操作，为此，要通过控制机器人的用力程度来保障产品生产安全性及质量；本质上来说，智能控制靠的是传感器收集周边的信息，而后联合机器人存储的知识解决当下问题。

（四）控制的外在体现

应用在工业不同地带的工业机器人形形色色且存在不小差异，差异会体现在内部消息传感器和外部信息传感器上，如触觉、视觉等，为了将工业机器人技术在自动化控制领域中的应用描述得具体和形象，特意站在不同类型工业机器人视角进行自动化控制方面的论述。

一是焊接机器人控制的外在体现。在焊接领域，机器人较为常见，而焊接机器人更多见于汽车生产过程中，且对机器人大小有一定要求，一般都是大型焊接机器人参与汽车生产环节的工作，降低人力在其中的消耗，可以轻松应付偏重的物料搬运、焊接问题，可以确保汽车生产工作安全、迅速完成。

二是装配机器人控制的外在体现。装配任务多具备繁琐特性，对工业机器人有较高要求，包括灵活度上的要求、精准度上的要求等，所以应用于装配领域的机器人多配备视觉传感器、接触传感器等，且传感器数量相比其他领域机器人偏多，以便做出精准判断，保障装配的质量、速度令人满意，且投身装配领域的机器人普遍有固定化特征，降低了尝试次数。

三是材料搬运机器人控制的外在体现。毋庸置疑，这类机器人负责完成搬运任务，往往人力难以完成的搬运工作交由机器人完成，且在搬运材料基础上完成码垛、上下垛、抓取零件、卸货等工作内容。

四是检测机器人控制的外在体现。这类机器人主要负责检查生产产品和零件是否符合生产标准，检测内容包括尺寸、硬度等，由此保障工业生产的精准性，尽可能减少工业生产中的失误。

五是喷涂机器人控制的外在体现。这类机器人多应用于三维喷涂喷漆工业生产中，作业中的机器人要具备5个或5个以上的自由度，无须不停更换位置，比人工作业方式更具效率。

三、结语

综上所述，工业机器人技术在自动化控制领域发挥着举足轻重的作用，且这些作用正在伴随工业机器人技术的不断升级而不断增强，可以确定的是，工业机器人技术展现出了广阔发展前景。为确保工业机器人技术当下及未来被科学、有效应用，还需集中精力探究工业机器人技术在自动化控制领域中的具体应用，为今后工业机器人于工业领域做出巨大贡献奠定坚实基础，这具有重要意义，相信工业机器人的发展及应用终将不负众望。

文章来源：  《产品可靠性报告》   https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html