工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用研究

卞青瀾

（吳江市金瀾機械制造有限公司，江蘇 吳江 215200）

1 引言

工業(yè)機器人技術(shù)是集計算機技術(shù)、傳感技術(shù)以及自動控制技術(shù)于一體的人工智能技術(shù)。機器人在我國的廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著我國工業(yè)的自動化水平已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的時代。工業(yè)機器人包括機械部分、傳感部分以及控制部分的三大部分以及驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、機器人環(huán)境交互系統(tǒng)的六大系統(tǒng)。

2 工業(yè)機器人相關(guān)概述

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

工業(yè)機器人的自動化控制系統(tǒng)在實際的應(yīng)用當(dāng)中，首先，能夠示教再現(xiàn)。工作人員可以利用此項功能將信息輸入到機器人的程序當(dāng)中，機器人就會將輸入的信息自動保存在相應(yīng)的位置。而當(dāng)工作人員需要相關(guān)信息時就會自動提取，在進(jìn)行相應(yīng)地講解，進(jìn)而充分發(fā)揮出示教再現(xiàn)的作用。其次，工業(yè)機器人有著運用控制的功能，它能夠利用相應(yīng)的方式，使得機器人能夠擁有不同的運動速度和運動形態(tài)。再次，工業(yè)機器人能夠自動對周圍的信息進(jìn)行相應(yīng)的計算，并且根據(jù)相關(guān)的計算結(jié)果制定出合理的作業(yè)路線，此種功能同時也是整個控制系統(tǒng)中最具有關(guān)鍵性作用的一部分[1]。最后，工業(yè)機器人能夠進(jìn)行自動反饋。在機器人進(jìn)行運行時，不論其狀態(tài)還是姿勢位置都會不斷地進(jìn)行變化，而工業(yè)機器人能夠根據(jù)其自身的狀態(tài)和位置進(jìn)行自我反饋。

3 工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用

3.1 汽車制造行業(yè)

在中國，有超過50%的工業(yè)機器人應(yīng)用于汽車制造業(yè)，而在應(yīng)用于汽車制造業(yè)中的工業(yè)機器人中，有50%以上的機器人為焊接機器人；而對于當(dāng)前世界上的大多數(shù)的發(fā)達(dá)國家來說，在其國家內(nèi)部的汽車制造行業(yè)當(dāng)中對于工業(yè)機器人使用量超過了總機器人數(shù)量的53%。因此，在世界上，對于工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍和使用情況來說，工業(yè)機器人必將代替汽車制造業(yè)的人工工作模式。就我國目前工業(yè)發(fā)展形勢來看，中國正在向制造強國的發(fā)展方向積極邁進(jìn)。因此，根據(jù)我國的發(fā)展形勢來說，工業(yè)機器人的使用將會提高我國汽車制造業(yè)的加工手段，保證汽車制造業(yè)的工作質(zhì)量，進(jìn)而不斷增加企業(yè)的競爭力。而這所有的發(fā)展目標(biāo)和策略都將對工業(yè)機器人的發(fā)展有著極大的促進(jìn)作用。例如：我國的汽車制造廠商在未引入機器人之前，對于汽車制造完全依賴人工。并且一個工人只能照看最多兩臺機床，這種工作方式嚴(yán)重降低了工作效率。而在引入工業(yè)機器人后，一臺工業(yè)機器人就可以獨自自動操控多個汽車加工制造機器。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，我國的汽車制造行業(yè)在引進(jìn)工業(yè)機器人之后，固定職工增長速度有所減緩，但是我國的汽車制造產(chǎn)品總產(chǎn)量卻是在以驚人的速度提升，而這一現(xiàn)象的出現(xiàn)都要歸功于工業(yè)機器人的使用。此外，中國重汽新車間在進(jìn)行時建成的全自動沖壓機的成就，也要歸功于對工業(yè)機器人的引入。工業(yè)機器人的機械手臂將鋼板送入道沖壓機內(nèi)，不僅穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，同時又極大程度的避免了工傷事故的發(fā)生。

3.2 橡膠及塑料工業(yè)

塑料工業(yè)是一項合作緊密的行業(yè)，同時其在一定程度上又有著極高的專業(yè)化程度。另外，橡膠塑料的生產(chǎn)和加工在當(dāng)前的機械制造工業(yè)方面都有著緊密的聯(lián)系[2]。即使在將來，這一行業(yè)也必將是一重要的經(jīng)濟(jì)行業(yè)，并且塑料行業(yè)能夠為提供眾多的工作崗位。因為，無論對于汽車行業(yè)來說，還是對于電子工業(yè)來說，甚至是食品工業(yè)，對于塑料制品以及橡膠制品的需求已經(jīng)越來越大。而機械制造作為生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)和加工工作環(huán)節(jié)二者之間的進(jìn)行連接的重要的工藝技術(shù)，發(fā)揮著其他工業(yè)所無法比擬的實際作用。通過對注塑機或者是其他相關(guān)工具設(shè)備對原材料進(jìn)行加工，進(jìn)而形成的精細(xì)耐用的成品或半成品，將原材料進(jìn)行精細(xì)加工使得生產(chǎn)工藝更高效、經(jīng)濟(jì)可靠。我國要想躋身于世界范圍內(nèi)的塑料工業(yè)中就要在對塑料原材料加工時符合極為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，這對于工業(yè)機器人來說依然是小菜一碟。因為工業(yè)機器人不僅是最佳適用于在凈室環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)的工具，同時在一定程度上，即使是在高標(biāo)準(zhǔn)高要求的生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中，工業(yè)機器人也能夠完成人工所完成不了的高強度作業(yè)。工業(yè)機器人正是以其多面手的特質(zhì)，使得機器人在橡膠及塑料工業(yè)行業(yè)的作業(yè)中有著極高的效益。

3.3 鑄造行業(yè)

對于工業(yè)機器人來說，其能夠在極端的工作環(huán)境下進(jìn)行多班作業(yè)，并且工業(yè)機器人能夠承受人工所不能承受的沉重工作壓力和工作負(fù)擔(dān)。另外，對于鑄造行業(yè)來說，其屬于制造強勁行業(yè)，另一方面，鑄造行業(yè)本身是一種高污染、高溫以及外部環(huán)境惡劣的一種工業(yè)，因此，這也是工業(yè)機器人在鑄造行業(yè)中被廣泛應(yīng)用的重要原因。對于工業(yè)機器人來說，工作人員對其控制系統(tǒng)簡單操作就能夠使得機器人應(yīng)用于注塑機運輸?shù)裙ぷ髦?，并且其都能夠為鑄造企業(yè)極大的提高工作效率[3]。

3.4 化工行業(yè)

化工行業(yè)是我國工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。目前，在化工行業(yè)中，其主要應(yīng)用于化工行業(yè)自動化設(shè)備中的大氣機械手、真空機械手、潔凈鍍膜機械手、潔凈AGV、RGV及潔凈物流自動傳輸系統(tǒng)等。另外，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國各個行業(yè)對于化工產(chǎn)品的要求越來越高，對于化工產(chǎn)品進(jìn)行加工生產(chǎn)時要求產(chǎn)品具有高度的精密化、微型化。另一方面，對于當(dāng)前生產(chǎn)化工產(chǎn)品時，需要在生產(chǎn)中擁有一個潔凈的環(huán)境。因此，在我國的化工行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，隨著未來更多的化工工廠對于產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境清潔度的要求的不斷增高，人工生產(chǎn)已經(jīng)不在適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)境要求。因此，工業(yè)機器人將會在化工行業(yè)中得到進(jìn)一步的高度利用。從某種情況來看，工業(yè)機器人在化工行業(yè)中具有極其廣闊的市場空間。例如：在某橡膠廠進(jìn)行日常工作時，長期以來，該廠通常采用的是傳統(tǒng)的人工工作方式來對化工產(chǎn)品進(jìn)行碼垛工作，這種人工碼垛的工作方式會極大的耗費人力，而且這種工作方式不但沒有使得工作效率有效提高，而且使得員工受到了極大的工作壓力和勞動強度。工業(yè)機器人的引入，極大地提高了化工工業(yè)產(chǎn)品碼垛工作的效率。工業(yè)機器人的應(yīng)用，使得裝箱設(shè)備每小時可完成數(shù)百塊的合成橡膠碼垛任務(wù)。而對于化工工廠來說，工業(yè)機器人的應(yīng)用，使得工廠每年可節(jié)省人工成本高達(dá)數(shù)十萬元，極大地提高了化工工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

通過本文論述可知，機器人在我國的廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著我國工業(yè)的自動化水平已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的時代。而就當(dāng)前情況來看，工業(yè)機器人在汽車制造行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、鑄造行業(yè)、化工行業(yè)等各方面的應(yīng)用不僅提高了工廠的工作效率，而且極大地節(jié)約了人力成本，給企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀來看，工業(yè)機器人未來有著極大的應(yīng)用和發(fā)展空間。