浅谈工业机器人在自动化控制领域的应用

浅谈工业机器人在自动化控制领域的应用

发表时间：2018-07-05T13:22:53.537Z 来源：《防护工程》2018年第5期作者：李双宝

[导读] 鉴于工业机器人在自动化控制领域有着广泛的应用，对工业机器人在自动化控制中的应用进行了相关研究。

内江职业技术学院四川省内江市 641000

摘要：近年来，工业机器人的应用越来越广泛，种种迹象表明工业自动化时代已经到来，工业机器人极有可能成为下一个迎来爆发式增长的新兴产业。工业机器人需要用到多种技术，包括计算机技术、自动控制技术、传感器技术等。另外，近年来人工智能技术也得到了广泛运用。鉴于工业机器人在自动化控制领域有着广泛的应用，对工业机器人在自动化控制中的应用进行了相关研究。

关键词：工业机器人；自动化控制；人工智能

1工业机器人的定义

工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

2工业机器人的组成

工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构组成。

（1）执行机构。执行机构是一组具有与人手脚功能相似的机械机构，俗称操作机，通常由手部、腕部、臂部、机身、机座及行走机构组成。（2）控制系统。控制系统是机器人的大脑，控制与支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的指令信息，如动作顺序、运动轨迹、运动速度等，可再实现控制所储存的示教信息。（3）驱动系统。驱动系统是机器人执行作业的动力源，按照控制系统发出的控制指令驱动执行机构完成规定的作业。常用的驱动系统有机械式、液压式、气动式以及电气驱动等不同的驱动形式。（4）位置检测装置。通过附设的力、位移、触觉、视觉等不同的传感器，检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便执行机构以一定的精度和速度达到设定的位置。

3工业机器人在自动化领域的应用

3.1焊接机器人

点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业，点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000～4000个焊点，其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上，服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。点焊机器人主要性能要求：安装面积小，工件空间大；快速完成小节距的多点定位；定位精度高（土0.25mm），以确保焊接质量；持重大（490～980N），以便携带内装变压器的焊钳；示教简单，节省工时。

3.2弧焊机器人

弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺，绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广，除汽车行业外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。适合机器人应用的弧焊方法主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。弧焊机器人的主要性能要求：在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊道。因此，运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标，一般情况下，焊接速度约取5～50mm/s，轨迹精度约为.2～0.5）mm；由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大。此外，还有一些其他性能要求，这些要求包括：设定焊接条件（电流、电压、速度等）、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能（断弧、工件熔化）及焊接传感器（起始焊点检测，焊道跟踪）的接口功能。

3.3喷漆机器人

喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点：（1）工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气；

（2）沿轨迹高速运动，途经各点均为作业点；

（3）多数被喷漆部件都搭载在传送带上，边移动边喷漆

3.4搬运机器人

随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展，搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中，物料、工辅量具的装卸和储运，可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置，或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。

3.5装配机器人

装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明，装配劳动量占产品生产劳动量的50%～60%，在有些场合，这一比例甚至更高。例如，在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中，装配劳动量占产品生产劳动量的70%～80%。因此，用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。

3.6机器人柔性装配系统

机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后，引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序，随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品，如电机、水泵齿轮箱等，特别适应于中小批量生产的装配，可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。

机器人柔性装配系统通常以机器人为中心，并有诸多周边设备，如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合，此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多，整个系统将过于庞大，效率降低，这是不可取的。在机器人柔性装配系统中，机器人的数量可根据产量选定，而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此，和装配线比较，产量越少，机器人柔性装配系统的投资越大。

4结语

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，工业机器人市场也会越来越大，这就给工业机器人研究、开发、生产者带来巨大商机。然而机遇也意味着挑战，目前全球各大工业机器人供应商都已大力开拓中国市场，依靠自身优势，提高自主创新，寻求发展道路，是中国工业机器人生产企业在激烈市场竞争中需面对的问题。如今机器人在我们的生产生活中已是不可缺少的一部分，每个我们人力所不及或是我们想偷偷懒的地方我们都能看到机器人的身影，相信在不久的将来，我的生活会因为有高质量高性能的机器人而更加方便更加美好。

参考文献

[1]孙英飞，罗爱华.我国工业机器人发展研究[J].科学技术与工程，2012（12）.

[2]王握文.世界机器人发展历程[J] .国防科技, 2001, (01).