工业机器人自动化的安全控制

于旺 王鹏宇

摘要：随着技术的革新发展，自动化控制成为多个产业的变革方向，人工智能逐渐普及到各个行业领域之中，工业机器人技术便是其中之一，其不仅 表现了技术的创新发展，也体现了现代化产业格局的新突破。工业机器人在不同产业中的应用，也充分发挥出了其智能技术优势，改变了传统产业的技术 弊端，优化了工业技术性能，极大程度上推动着各个行业领域的自动化发展，使其成为产业结构中重要的支撑力量，而目前对该技术的推广应用，也有助 于推动我国工业的进步发展。

关键词：工业机器人;自动化;控制

1 工业机器人的构成和控制

1.1 机器人构成

工业机器人由机器人主体、控制系统和驱动系统三个部分构成，主体 包括了机座和执行机构，手部、臂部、腕部也是其重要组成部分。在设计 时，往往会给予机器人手部 4 到 7 个自由度，给予机器人臂部 4 到 5 个自 由度，给予腕部 2 到 3 个自由度。机器人的驱动系统是为机器人提供动力 的系统，也包含了传动装置。而控制系统是对机器人操作和驱动的总体控 制，通过计算机、传感器、示教盒、轴控制等对机器人进行控制，利用各 种设备来实现对机器人的指挥、调度，实现人机交互，确保机器人能够正 常运转，进而实现自动化作业。工业机器人的特点，就是通用性、拟人化、 可编程。通用性指的是机器人在不同的操作环境下都能执行不同的任务，都能正常运转;拟人化是指机器人肢体结构的拟人化，通过生物传感器对 环境感知的拟人化;可编程是机器人在应用时需要技术人员对其进行编程，进而适应不同的生产需要，满足工业生产需求，实现经济效益。

1.2 工业机器人的控制方式

工业机器人的控制方法重点涵盖了这几种：智能控制、示教控制、触 觉控制、点位控制。其一，机器人通常采用了智能控制形式。通过各式各 样的传感装置对附近的环境信息进行接收，接着将该部分信息会传送至控 制系统，进一步在控制系统的功能应用下，实现各种操作指令的传达和输 送，进一步强化机器人的自动运行、主动操作能力，也是确保环境具有更 强适应性的关键基础。然后，机器人大部分都采用了触觉控制的方式，在 运行期间，在触觉控制下可以合理确保机器人应用成效，以保证机器人的 安全可靠运行，同时对附近的环境有所感知，自动控制在动作配合时也发 挥着非常关键的作用。除此之外，机器人通常都具有智能化的教学系统，其行为、表达与速度一般情况下都根据标准和要求实施，其所处的状态与 地点都可以得到充分管控。最后，对机器人的位置进行控制，在机器人工 作期间会依靠智能系统进行操作，同时清除了解自己和目标之间的差距，进一步选择最近的道路实施工作。

2 工业自动化功能

工业机器人一般情况下都具有较多的功能特征，而其中最关键的两项 就是示教再现和安全控制，工业机器人能够较好的发挥示教功能，在运行 期间工作人员应该预先将设置好机器人的操作速度、具体位置等数据，再 通过机器人的记忆功能对该部分信息进行储存，接着对机器人的行为代码 进行编写，并且也将其输入到控制系统当中，在机器人运行期间，它会预 先将记忆系统里的各种指令进行调节，并对机器人程序进行影响，达到示 教指令的目的。由于经济技术的飞速进步，工业机器人早就变成了社会中 十分普遍的技术和工具，工业机器人可以代替人类实施更加高危的工作，代替人类实施体力消耗大、枯燥乏味的任务。工业机器人的普遍应用能够 防止并降低工业生产中出现人员伤亡的现象，由于其本身具有较强的适应 性和工作能力，例如装配机器人、喷涂机器人、喷漆机器人、搬运机器人、 检测机器人、焊接机器人等，该部分机器人能够合理完成人类下达的工作 任务、工作要求，控制机器人运动时，需要机器人操作系统运行速度、直 线功能的完美发挥。

3 工业机器人在自动化控制中的具体应用

3.1 在搬运工作中的应用

工业机器人技术在搬运工作中具有较为广泛的应用，在现代物流产业 大规模发展的背景下，从小包装物品到大货物的搬运成为物流工作中的基 本工作任务，工作机器人技术的引入和应用能够帮助此类企业提高搬运工 作效率，同时减少人力成本的投入，既可以保证企业的成本效益，还可以 确保其生产安全性。AGV 智能搬运机器人是近几年在仓储物流中应用较为 广泛的机器人，在菜鸟未来园中便应用了此类机器人，其完成了商品储存到发货的全过程，据相关数据显示，将 AGV 投入使用后单个立体仓库的日 发货量达到 8000 立方米，整体性吞吐能力提升将近一倍，并且机器人的工 作效率是人工效率的 3 倍之多，更是将货物拣选准确率提高到了 99.9%，经济效益自然也得到提高。结合实际应用情况来看，在搬运工作中执行工 作任务的机器人有两种常见的类型，以轴的数量为划分标准，包括四轴的 和六轴的。其中六轴机器人主要应用在大宗物品的搬运中，物品重量较大、 规模较大，需采用高负载的工业机器人进行搬运，除了货运物流中常见之 外，在铸造业、电子工业中其应用也比较多。而四轴工业机器人则更多的 应用于小宗物品的搬运中，其操控便捷、灵活度较高，可以更加随意、快 速的搬运移动物品，达到高效输送的目标。

3.2 在汽车制造业中的应用

汽车制造业是应用工业机器人最为广泛的行业领域，随着人工智能技 术的发展，工业机器人技术的智能水平越来越高，除了能够完成基本的制 造焊接工作任务之外，而且能够较高水平的完成整体组装和测试工作，这 在极大程度上推动了汽车制造业的创新性发展。首先，在汽车零件上料中 应用搬运机器人，以生产柔性化优势实现对汽车零部件的高精度定位上料，其中配备有相应的视觉系统可以完成视觉数据采集，对搬运过程和工作状 态进行监控;其次，焊接机器人在汽车制造业中的应用，由于汽车制造中 多种零件、部件需要进行焊接组装，焊接机器人的应用可以提高制造水平，如对油箱进行焊接，可根据制造需要选用研发特定油箱形状的焊机，并通 过对 CCD 摄像机、高速摄像机等信视觉技术的应用，能够获取焊接熔池的 数据参数，确保线焊速度均衡基础上完成可靠的自动焊接。另外，对装配 机器人的应用更具广泛性，利用机器人不仅可以实现对仪表盘、车轮轮胎、 后悬梁、油箱等部件的安装，还能够完成发动机等大型配件的安装。提高 汽车成品效率。而在一系列组件安装完成后，也通过喷涂机器人的应用实 现对汽车外部形态的完善，完成系统性的高智能化汽车制造过程。

3.3 在工业领域中的应用

工业机器人在工业领域中的应用价值较高，其可以完成工业工作中相 对复杂的任务，以及对于人工处理而言具有一定难度的工作任务，如此能 够大幅度提升工业生产中的工作效率。以工业生产中的焊接工艺为例，其 包括对车体架构的焊接、对机械设备的焊接等，由于焊接工作需要通过高 温技术进行处理，对于人工操作来说难度较大，且具有一定的危险性，而 采用工业机器人技术可以更精准快速的完成焊接工作，具有较强的耐高温 性能，并且在数字化控制前提下能够提升焊接的精准度，减轻人力消耗，保证焊接工作的工艺效率。在农业机械制造当中，对于机械构件的焊接，若以人工方式开展，则需要将烙铁与焊接点相对应，让引线和焊盘加热后 且达到熔化温度，再将焊丝放置在焊点，熔化成焊锡然后将其移开，待到 焊锡在焊点完全润湿再移开烙铁，完成焊接，过程中需把控好焊点位置温 度以及时间。

结束语

总的来说，由于科学技术与社会经济水平的持续上涨，工业机器人不 管是在功能或是技术上都取得了较快的发展，较为繁琐的自动化控制也早 就取得了合理的管控。在工业自动化技术的持续优化过程中，工业机器人 也将会更加普遍的应用在各个环节，进一步使得社会生产和生活更加便利。

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