工业机器人在自动化控制领域的应用

黄玮文

摘 要：随着时代的发展，我国在各方面取得了巨大的进步，尤其是在新兴技术方面。机器人这门技术，它涉及了多类学科。比如人工智能、传感技术、计算机技术、信息技术等。机器人的应用是十分广泛的，在医疗、建筑、工业、科研等方面应用非常普遍，自动化的工业机器人发展水平，标志着一个国家在工业自动化方面的水平。本文主要对工业机器人在自动化领域的应用进行了一定的分析，希望能够对相关的部门有所帮助。

关键词：工业机器人;自动化;应用

一、工业自动化控制的功能与特点

（一）工业自动化控制功能

机器人在自动化控制的过程中能够实现演示功能，机器人能够通过之前预设的相关指令来完成一系列的示教过程。在操作的过程中，将预算好的位置、速度、动作代码输入到机器人的控制系统以后，指令会存储在存储器里，控制系统会通过代码将指令不断地传输给操作系统。控制系统运作的功能主要是通过操作系统管理机器人运动速度的快慢、动作形态来进行控制。

（二）工业自动化控制的特点

工业自动化机器人能够帮助解放人类的劳动力，同时还能够完成一些我们人类完成不了的危险任务，机器人原理与力学结构学的原理有着非常密切的联系，它的运行状态可以通过坐标的方式来展现出来，与此同时，改变相应的坐标能够控制机器人的动作姿态。另外，工业自动化机器人需要智能任务输入，它能够按照我们人类的意识来进行行动，改变工业自动化机器人的参数后会让机器人的运行状态随之改变，相应的动作也会发生改变，通过对信息数据库的管理能够对机器人进行管理，决定它的行为与动作。

（三）工业机器人控制系统的特点

机器人控制系統是由计算机来实现多个独立系统的协调工作，控制主要是按照人类的意志进行行动，可以赋予机器人特定智能的任务，机器人在特定的程序下来完成任务。描述机器人状态和运动是一个数学模型非线性的表现，机器人在状态和外力发生变化的同时，它的参数会随着状态和外力的变化而变化，整个变量之间还存在耦合，所以在使用的过程中使用闭环位置是不够的，还需要采用加速度闭环进行工作。机器人的动作并不是一个路径来完成的，它的动作是通过不同的方式和不同的路径来完成，所以在设置方式和路径的过程中存在最优问题，工业机器人的控制系统特点是十分多样的，只有把握好它的特点进行设计，才能够生产出更多有益于人类的工业机器人，广泛地应用到现实生活中，具有十分重要的作用。

二、组成和控制方式

（一）机器人的组成

机器人的组成部分主要由控制系统、驱动系统、主体结构三个部分组成。而主体结构部分又包括臂部、手部、腕部三个部分，机器人的手部一般有四到七个自由度，腕部有两到三个自由度，臂部一般存在四到五个自由度。驱动系统主要包含动力机构和传动装置，控制系统是对操作系统和驱动系统各方面的控制，它包括计算机、控制器、辅助设备等控制。使用微处理器和微型计算机进行运作和指挥，以及调度机构，能够不断地发挥出它的作用，通过记忆设备和人工释放的功能，可以实现人机交互的目的。机器人的传感器相当于我们人类的感知器官，听觉、视觉、触觉等一系列感知，传感器在机器人中发挥的作用是作为机器人的感知器官，帮助机器人进行速度、位置和状态上的变化，控制配合机器人运动的一系列辅助设备各个装置间相互独立工作，不同的设备之间互不干扰，但是在运作的过程中能够相互协调、相互制约，从而能够实现机器人的自动化控制及智能运行。

（二）机器人的控制方式

在机器人的控制方式部分，首先是智能控制，机器人能够通过传感器接收周围一系列的环境信息，并且输入到控制系统中，控制系统能够通过传入的信息不断地进行分析，从而传入相关的操作指令，能够让机器人智能地学习和适应生存环境。其次是触觉方面的控制，机器人在进行工作的过程中，是需要提高效率，准确度，安全性的，通过触觉的方式能够帮助机器人感觉到周边环境的影响，并做出相关的动作。最后是机器人的示教控制，在机器人进行工作的过程中，要求机器人的运动、行为、速度存在规范性，要有规范的动作，机器人的位置和状态都是需要不断地控制的，机器人在工作的过程中需要通过传感器输入的信息进行独立判断，选择出一条最优路线进行不断地工作。

三、PLC技术应用于机器人

PLC技术在机器人中的应用主要表现在过程控制、信息控制、顺序控制、远程控制、运动控制等五个方面。在过程控制的过程中，主要是对机器人进行模拟变量方面的控制，对温度、压力、电压等各个因素进行实时地控制，并根据相应的结果制定一系列的措施。在信息控制的过程中控制机器人的信息传输系统，在传输、处理、存储、采集等过程中自动分析信息。PLC技术在机器人的自动化方面做出了十分巨大的贡献，不断地促进机器人在工业自动化领域的发展。在顺序控制的过程中，它帮助工业机器人摆脱传统的控制系统，并且能够分析机器人在工作过程中的主次顺序，能够根据先后的顺序来帮助机器人进行操作。同时该技术还能够帮助控制对象在进行运动的过程中实现准确的操作，当前工业机器人的应用越来越广泛，其技术也越来越发达。该技术不断地在机器人中应用，能够帮助工业机器人越来越智能化，走向更完善的自动化。

四、应用机器人的领域

科技水平随着时代的发展不断地提高，应用机器人领域也不断地扩大。工业机器人能够代替我们人类开展一些危险的任务。同时也能够完成一些我们人类无法完成的任务，机器人能够帮助我们人类完成一些环境相对恶劣的工作，它的应用领域主要包括以下几个方面的内容。

（一）工业领域

机器人在工业领域方面的应用主要是焊接、材料搬运、检测、装配等方面，焊接机器人主要是把重量相对较大的一些器件实行焊接，如轮船的重大部件，或者在高温的焊接环境下，都能够利用机器人来进行长时间连续地焊接作业。这样一方面减少了人力的需求，另一方面又不断地提高了效率。材料搬运主要是包括我们人类无法搬运的一些物品，或者是需要重复频繁地完成枯燥的任务，例如快递的分拣和包装，使用机器人能够不断地、高效地完成分拣搬运作业，同时还能够提高准确率，避免人为失误。检测是进行微波、紫外线等人类无法完成的检测任务。装配是完成一些人类觉得相对复杂且无聊的装配任务。这些方面都可以利用机器人代替人力的部分来完成。

（二）医疗领域的应用

工业机器人在医疗方面的应用主要表现在细微的手术方面。随着时代的发展，医疗的领域已经与现代科技息息相关，并且离不开现代化的技术。机器人就是最好的证明。根据目前来看，世界上已经实现了智能机器人的手术。虽然手术的过程相对简单，但是它也能够体现出机器人在发展过程中的重大突破。对于一些我们人类无法完成的操作部分，可以交给机器人来做，他在实现病人的康复手术等过程中，能够不断地促进手术的成功，同时在医疗方面也包括智能机器床、智能机器手术台等。一系列的智能设备，总而言之，工业机器人在医疗领域是十分广泛的。

（三）服务行业的应用

在服务行业的发展过程中，服务业的发展已经随着时代的潮流实现自身的智能化。在智能机器人的应用中，主要体现在智能机器人的服务方面，例如最新研发的服务机器人，根据相关的程序代码可以设置出机器人的动作运行速度利用机器人进行服务，在大型的酒店，利用机器人进行传菜服务，同时还可以根据相应的程序设施来设定机器人厨师，这些新兴的设备不断地吸引着顾客，有些公司已经开始使用智能机器人进行前台服务，这提高了顾客的体验度，同时也不断完善着公司的发展。

五、工业机器人发展趋势

立足于宏观视角，当前我国科技水平显著提升，越来越多的新技术在工业领域中得到应用，比较常见的包括云计算、3D打印和大数据技术等，以上技术和工业机器人技术结合在自动化控制当中运用，可以优化自动化控制成效。基于当前社会环境，利用互联网技术控制工业机器人，能够实现控制智能化的目的。立足于实际应用的层面，工业机器人技术除了可以在工业行业的自动化控制中运用，其他行业领域也有非常显著的应用成效，例如医疗卫生行业和食品加工行业。换而言之，工业机器人技术经过不断研发与创新，精密度提高，被运用在自动化控制中，也有利于完善该技术的应用效果。除此之外，工业机器人技术今后朝着仿生的方向不断完善，参考其他国家在工业机器人方面的成功经验，今后对于该技术的研究与创新，需要从智能化平衡系统这一层面着手，将现有工业机器人在走路中打滑的现象解决，使其在自动化控制中的应用能够进一步保证质量以及操作控制安全，全面提升工业机器人在自动化控制领域中应用的时效性。

工業机器人的应用是十分广泛的，在应用过程中，它逐渐改善着我们人类的生产和生活的方式，同时工业机器人也不断提高我们的生活质量。综上所述，我们对于工业机器人自动化的功能和特点展开了一定的介绍，在机器人的组成和控制方式以及工业机器人在应用方面的领域都有了相关的认识。希望本篇文章能够有所帮助，从而不断地提高工业机器人在自动化工作过程中的效率，不断促进工业机器人的发展，促进机器人的智能化和自动化。

参考文献：

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