工业机器人在自动化控制领域的实际应用研究

工业机器人在自动化控制领域的实际应用研究

发表时间：2017-11-10T15:28:11.877Z 来源：《防护工程》2017年第13期作者：谭晓阳

[导读] 本文对自动化控制领域中工业机器人的应用进行了分析探讨，仅供参考。

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摘要：当前中国制造业面临着向高端转变，承接国际先进制造、参与国际分工的巨大挑战，加快工业机器人技术的研究开发与生产是中国抓住这个历史机遇的主要途径。而随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人必将得到越来越广泛的应用。本文对自动化控制领域中工业机器人的应用进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：工业机器人；自动化控制；应用

一、概述

工业机器人主要由主体、驱动系统和控制系统3部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3个～6个运动自由度，其中腕部通常有1个～3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素，其主要通过输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行相应控制。我国工业机器人发展源于1970年初期，随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上升，工业机器人正逐步走进公众的视野，并取得了显著的发展。虽然中国的工业机器人在不断进步，但与德、美、日等发达国家相比，差距依旧显著，从市场占有份额上看，更是无法相提并论。

二、工业自动化控制特点

工业自动化机器人能够解放人类的劳动力,能够完成一些人类完成不了的危险和困难的任务。机器人与力学和结构学有着紧密的联系,要对其状态进行描述可通过坐标的方式,并通过改变相应的坐标控制机器人的动作。其次,工业自动化机器人需要赋予其智能任务,其才能够按照人类的意识行动。改变工业自动化机器人的参数,其状态会随之变化,动作也会随之变化。可以通过信息库对机器人进行操作、管理、决策。

三、工业机器人在自动化控制领域的实际应用

由于机器人智能化水平的不断提高,无论是在传统的领域还是新兴的行业中都有工业机器人的应用,例如采矿机器人、汽车制造机器人、建筑机器人等等,机器人正向着应用更宽广、更深入方向发展。另外，随着生活水平的不断提高,未来服务型机器人将越来越和日常生活贴近，工业机器人在医疗卫生、食品加工、社会服务等方面应用也越来越常见,工业机器人可以缩短搬运时间和等待时间，提高产品质量和效率，降低劳动强度，一方面可以提高企业市场份额，另一方面也可以提高人们的生活质量和水平。

1、搬运机器人

搬运机器人是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，得益于机器人速度、精度、稳定性等方面性能的提高，它广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能。目前，搬运机器人可以搬运的东西越来越多，负载也越来越大。除了柔性搬运和传输的功能外，搬运机器人也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统;同时可在车站、机场、邮局的物品分拣中作为运输工具。六关节机器人定位精度高、动作灵活，广泛应用于机床的上下料，生产线的上下料和机器人间的对接;并联机器人负载能力较低，但速度极高，因此经常用于生产线上小件零件的上下料和堆放，可以大大提高生产速度。ABB公司的IＲB7600六轴机器人，最大承重能力高达650kg，适用于各行业的重载场合;IＲB660机器人采用了四轴设计，具有3．15m到达距离和250kg有效载荷，适合用于袋、盒、板条箱、瓶等包装形式的物料堆垛。

2、PLC技术应用于机器人

PLC技术应用于机器人主要是在过程控制、信息控制、顺序控制、远程控制、运动控制5个方面。其一,在过程控制,主要是对机器人进行模拟量的控制,例如温度、压力、电压、电流等进行实施分析,并做出相应的措施,改变当前情况,且具有较为理想的效果;其二,信息控制,是指控制机器人的信息传输系统,主要有传输、处理、存储、采集等,并且还具有信息自动分析的功能,PLC的应用在工业机器人自动化方面做出巨大的贡献;其三,顺序控制,其摆脱了传统的顺序控制系统,其能分析任务的主次先后顺序,并能够实现先后顺序任务的操作;其四,远程控制系统,PLC通过互联网、移动终端和智能终端能够实现对工业机器人的远程控制,即是通过远程传输信息技术对机器人进行控制和传输操作指令;其五,运动控制,PLC技术能够实现机器人准确操作、要求机器人的精确度要高,PLC可以通过控制对象的运动轨迹实现准确操作。PLC技术在工业机器人的应用越来越广泛,其技术越来越成熟,相信未来PLC技术必将使得工业机器人越来越智能、越来越自动化。

3、焊接机器人

由于机器人的运动较人工更加平稳，因此焊接机器人的焊接质量也较稳定。新型焊接机器人都满足可在0．3s内完成50mm位移的最低功能要求，可在短时间内快速移位，非常适合运用于点焊，极大地提高焊接速度，提高生产效率。点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。除此之外，焊接机器人还用于工程机械、金属结构和军工等行业。随着世界制造业的迅速发展，焊接技术的应用也越来越广泛，焊接智能化技术水平也越来越高。核心技术的作用得以显现，数控和电源方面有所发展，激光焊接技术成为一大亮点，焊接机器人应用更加普及化成为国内外焊接技术的发展趋势以及焊接生产发展的新需求和新动向，实现焊接产品的自动化、柔性化与智能化已成为发展的必然趋势。

四、工业机器人技术未来发展趋势

结合我国工业机器人存在的问题，未来工业机器人的发展必须要注重以下几方面:第一，国家应大力发展工业机器人技术，给予更多的政策与经济扶持，从国外引进先进的技术与人才，进而促进我国工业机器人技术的良好发展。第二，实行批量生产，以满足多运动关节工业机器人、关联机器人、移动机器人的本体需要，使国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工等领域实现规模化集成应用。第三，进一步强化智能自动化工业机器人的生产研发工作，使工业机器人能够更好地满足个性化制造需求，使机器人更好地完成动态复杂作业命令。在机器人的未来发展过程中，应将解决社会及产业问题作为侧重点，使机器人技术更好地服务于民生、民计。工业机器人技术涉及众多学科知识，要想提升工业机器人技术水平，还应提高相关学科技术知识水平。未来工业机器人的发展趋势主要表现在以下几方面:第一，智能