工业机器人在自动化控制中的应用研究

金海涛

摘  要：现阶段，工业技术与信息技术的结合不断深入，其中工业机器人成为两者结合的重要代表之一，并应用于各个工业领域生产之中，不仅实现了效率、安全、质量等方面的提升，而且还能够降低生产成本。基于此，本文将从工业机器人的概念入手，结合工业机器人的系统组成以及控制方式，对工业机器人在自动化控制领域中的应用进行分析，以期望能够促进我国工业健康发展。

关键词：工业机器人;自动化控制;应用

引言

随着社会经济的高速发展，社会各个领域对于工业产品的质量与数量提出更高要求，如何满足市场需求成为工业企业非常关注的问题。随着工业技术与信息技术的结合，工业机器人相关的研发与实践逐步深入，并应用于各大工业企业生产之中，使得企业核心竞争力大幅度提升，并获得更多经济效益。基于此，研究工业机器人在自动化控制中的应用具有一定的理论意义与现实意义。

1.工业机器人

相比传统人工方式而言，工业机器人是利用自由度、多关节的机械手或者机器人的一种生产方式，其效率、质量、安全等方面更有保障。生产人员仅需要结合生产需求对工业机器人预设好程序，工业机器人便可以自动化运行，值得注意的是，为了保障工业机器人能够稳定运转，编程需要由专业人士完成。以冲压自动化生产线为例，工业机器人的编程必须满足行动轨迹精确、负载量大等要求;例如，部分汽车制造业中，工业机器人几乎替代了人工操作，不仅有效减少人工操作失误，而且实现了成本的缩减。臂部、腕部、手部是工业机器人的主要关节，通常具有3-6个自由度;同时，机器人的胸部有1-3个自由度。工业机器人作为信息技术与工业技术结合的产物，其特点主要体现在通用性、可编程性以及拟人性，在自动化生产过程中，工业机器人按照预编程序行走，而且带有人类感知系统，能够高效率完成目标工作;同时，可以结合实际需求，对程序进行修改，确保工业机器人能够满足各种生产调整的需求[1]。

2.工业机器人的系统

2.1中央控制系统

对于工业机器人而言，中央控制系统属于控制核心。将正确的命令输入到中央控制系统之中，再通过编程输入与示教输入结合的方式，能够完成工业机器人的中央系统的构建，为机器人高水平工作打下坚实的基础。现阶段，工业机器人的中央控制系统主要有连续轨迹控制系统、点位控制系统，能够为不同工业企业提供个性化的技术支持。目前，控制方式随着研究与实践的深入实现了创新，能够对分散控制与集中控制进行自由切换，意味着能够在实际生产中结合需求自由切换，这也充分体现出工业机器人的价值。未来是人工智能时代，工业机器人的中央控制系统朝着智能化方向迈进，其系统能够实现图像数据处理，并且随着生产需求的改善而实现自我学习与优化，这就意味着工业机器人将会拥有更强的环境适应能力。实现图像高水平处理之后，机器人自主学习功能不断强化，其应用价值将会实现巨大的突破;同时，结合自编辑技术，能够让工业机器人自主识别环境以及生产需求，可以实现灵活调整生产状态，将有利于提升工业生产效率与质量[2]。

2.2 传感器系统

传感器系统能够让工业机器人拥有强大的感知能力，随着传感器系统的完善，目前很多工业机器人的神经系统更加完善、成熟，非常适合用于检测生产线。对工业机器人的加速度进行调节，能够改变其位移与速度，这样能够满足更多传感器实际操作的需求，从而与工业生产需求进行精准对接。

2.3驱动系统

在控制系统发出指令之后，驱动系统使工业机器人实现自动化控制。驱动系统包括传动装置系统与动力系统，在两种系统同时作用之下，能够精准满足元件驱动控制的各种需求，从而为工业自动化生产提供支持。驱动系统的有效应用于动力来源有着非常密切的关系，目前我国工业机器人大部分都是关节型机械结构，每一个关键都设计有独立的操作电机，基于控制系统的指令而完成自动化控制。

3.控制方式

3.1点位控制

对于点位控制来讲，主要指的是对工业机器人末端执行器进行有效操作，比如说，因为工业需求需要对工业机器人的位姿进行调整，那么就需要通过点位控制方式来完成。为了能够让工业机器人更加精准、快速地完成操作，那么工業机器人特定位置非常重要。

3.2连续轨迹控制

对于连续轨迹控制来讲，其实也是对工业机器人末端执行器进行操作，但是两者也存在一定的区别，连续轨迹控制是连续性控制，因此，在整个过程中，必须要最大限度保障工业机器人能够连续稳定的按照操作步骤进行自动化控制;同时，可以结合工业生产的实际需求，对步骤与速度进行合理调整，将能够提升工业机器人的精准性[3]。

3.3力控制

对于力控制而言，通常是完成操作之后，工业机器人的用力程度。比如说，某些工业生产过程中，部分原材料或者是产品比较脆弱，如果工业机器人的用力程度过大，那么将可能损坏原材料或者是产品。因此，需要结合生产需求对工业机器人的用力程度进行合理调整，确保其能够应用适当的力矩执行操作。

3.4智能控制

在传感器系统的支持下，工业机器人能够实现智能控制，对周边信息进行收集，然后依托计算机对内容进行存储、识别，然后对实际问题进行解决。智能控制是工业机器人发展的主流方向，能够更好适应环境以及实现自主学习。

4.工业机器人在自动化控制中的应用

4.1工业机器人在焊接领域中的应用

工业机器人在焊接领域中应用范围较广，特别是汽车生产，主要采用的是焊接机器人。因为在对车身结构以及承重大梁进行焊接时，需要考虑到物料重量等问题，采用焊接机器人，也就不需要考虑重量问题，而且减少人工操作环节，有利于提升安全性。值得注意的是，采用焊接机器人并不意味着工作人员就不重要了，反而工作人员必须扮演好职责角色。在进行焊接之前，工作人员要将需要用到的各种焊接工具准备好，然后规划出焊接机器人最合理、最效率的运作流程，这样才能确保焊接机器人能够做到精准焊接;同时，还要结合电焊的结果，为下一次电焊做好准备。

此外，车身焊接过程中，为了保障焊接效果达标，需要用到电弧焊，需要焊接机器人通过进线的方式。线性焊与电弧焊进行结合，能够提升焊接精准度。焊接机器人结合焊接需求提前设定好焊接程序，加上智能传感器的支持，能够最大限度避免焊接机器人出现误差。随着相关技术的进步，我国工业自动化水平不断提升，特别是汽车制造领域更是进入了高速发展阶段，但是也对焊接机器人提出更高的要求，因此，还需要加强焊接机器人自动化控制研究与实践[4]。

4.2 工业机器人在装配控制领域中的应用

工业机器人在装配控制环节的运用一般情况下会对其设置若干传感器，包括视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器等。机器人借助于这些传感器能够更加准确地感知操控目標，也能够给出更为准确的判断，有效促进作业效率提升，降低工作时间。比如说在汽车生产环节，工业机器人能够把感知到的信息直接传输到末端执行器，从而实现装配控制作业目标。对于汽车制造业而言，工业机器人能够在车辆结构装配、轮胎安装以及挡风玻璃装配等作业中广泛应用，有效促进汽车生产效率的提升。与此同时，工业机器人在装配控制中的应用相对于人工作业来说精准度得以明显提升，可以更加高效率地实现工作目标，其指向的工作目标更加广泛，也能够适应各种不同环境。近年来我国汽车制造业的飞速发展，自动化作业程度日益提升，工业机器人得到了非常广泛地应用，汽车制造中的诸多零件和环节都能够让工业机器人发挥出其装配控制优势，确保装配准确率。因此在新时代下，工业机器人可以有效解决人工装配过程中可能出现的失误和偏差，也能够胜任很多专业化与高强度工作，推动我国汽车制造业的长足发展。

4.3  工业机器人在材料搬运领域中的应用

工业机器人在材料搬运环节的应用较为普遍的是码垛、上下垛以及抓取零配件，让机器人取代过去的人工作业可以在提升工作效率的基础上降低人力成本。对于汽车制造业来说，搬运机器人通常是对零部件进行搬运、抓取和组装，当机器人收到相关指令后能够第一时间执行操作，不但有效降低了工作人员的作业量，同时搬运组装效率也得以显著提升，机器人进行零部件搬运作业时，特别是对于部分大型零件来说，能够按照各个零件的具体形态和搬运需要来有针对性地配备执行器，操作人员仅仅需要发出指令，即可让工业机器人更加精准地抓取零件。

4.4  工业机器人检测领域中的应用

工业机器人在检测环节往往被应用到零件尺寸和质量的检测过程中，检测产品是否符合相关标准规范，同时还需要完成对不同零部件的分类，机器人检测效率和精准度远远超过人力，所以近年来也得到了非常普遍的运用。对于汽车制造业来说，除开零部件的搬运与组装之外，还需要在生产活动结束后对汽车产品质量实施检测，确保在未来的使用时能够做到安全稳定行驶。工业机器人在检测工作中的应用是依靠检测系统对产品质量实施检测，检测系统一般来说涉及到视觉传感器、测量控制模板两个组成部分。借助于视觉激光头能够获取到检测目标的图像数据，在计算机中自动生产模型，把标准尺寸与实际尺寸予以对比，能够快速准确地获得可能存在的误差，如此一来不但有助于汽车生产质量的提升，也能够为其他误差检测工作带来参考。

4.5  工业机器人在喷涂喷漆中的应用

工业机器人在汽车喷涂喷漆中的应用，依托于其自身优势能够非常灵活地控制操作位置与方向，所以在应用多自由度机器人实施喷涂喷漆作业后，显著降低了人工作业负担，促进作业效率提升。对于三维工业生产来说喷涂机器人非常普遍，特别是对于汽车制造业而言，对车身实施喷涂属于系统化的工作，同时其具有一定的危险性，喷涂一般包括两种不同类型：一是涂胶，二是喷漆。涂胶作业能够提升整个车身的密封性，往往会在部分密封焊接以及减震区域进行涂胶处理，具体厚度要按照该区域的需要进行合理调整;车身颜色以及光泽度通常需要更加均匀和快速地对车身实施喷涂。借助于工业机器人能够对车身各个部位进行均匀准确喷涂，相对于人工喷涂来说在时间成本和作业效率上都得以明显提升，也在很大程度上保障了喷涂喷漆作业的精准度[5]。

5.结语

综上所述，随着时代的发展以及科学技术的进步，我国工业自动化、智能化、信息化水平将日益提升，这就对扮演着重要角色的工业机器人提出了更高的要求。本文对工业机器人在焊接、装配、材料搬运、喷涂喷漆等领域中的自动化控制进行了分析，可以充分体现工业机器人的价值。但是为了能够满足我国工业生产的实际需求，还需要对工业机器人继续加强研究与实践，尤其是服务与医疗领域，将会更大的应用空间。

参考文献：

[1]黄蓓.工业机器人在自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程，2021（11）：28-29.

[2]刘裕舸.工业机器人在自动化控制中的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2021，11（04）：71-72.

[3]马子奕.工业机器人在自动化控制领域的应用[J].今日制造与升级，2021（04）：32-33.

[4]孙倩.工业机器人技术在自动化控制领域的运用[J].无线互联科技，2021，18（07）：90-91.

[5]崔岳.工业机器人技术在自动化控制领域的实践研究[J].设备管理与维修，2021（06）：100-101.