方克民
(慶鈴汽車(集團(tuán))有限公司,重慶 400052)
在國家的整體發(fā)展中,工業(yè)起著基礎(chǔ)作用?,F(xiàn)階段,國家對(duì)工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化控制給予了較高的期望,同時(shí)也提供了較為豐厚的資金支持,但收獲的成果不盡如人意,面臨著各種各樣的問題,實(shí)際工作效率不高。為此,應(yīng)從工業(yè)自動(dòng)化控制的功能及特點(diǎn)上展開分析,采取合理化措施,針對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的組成及控制方式等加以討論,分析當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用狀況。
與發(fā)達(dá)國家相比,我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還有較大的發(fā)展空間,原因是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起步緩慢,還需要進(jìn)一步落實(shí)相應(yīng)的設(shè)計(jì)與維護(hù)。當(dāng)前,工業(yè)機(jī)器人已在應(yīng)用技術(shù)上有所突破,但是某些核心技術(shù)還缺乏深入的研究,真正擁有著國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人少之又少??傮w分析,工業(yè)機(jī)器人水平較低,從制造裝備的角度分析,尚未具備高精尖部件的研究模式,因此在世界領(lǐng)域中并不占優(yōu)勢(shì)。運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及精密減速器等關(guān)鍵零部件長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,精密減速器是目前我國工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件中最薄弱的環(huán)節(jié)。但是不容忽視的是,國家部分單位在工業(yè)機(jī)器人的研究與實(shí)踐中付出了具體的行動(dòng),同時(shí)收獲了相對(duì)圓滿的成果。如搬運(yùn)機(jī)器人,近5年銷量年均增速達(dá)73%;國產(chǎn)品牌發(fā)展較好,部分產(chǎn)品可與外資品牌抗衡。涂裝機(jī)器人,國產(chǎn)品牌銷量已超過外資品牌。雖然從整體形勢(shì)上來看,還是和發(fā)達(dá)國家有著差距,但通過不斷的發(fā)展和鞏固,會(huì)取得相對(duì)圓滿的成果。
在自動(dòng)化控制最初發(fā)展階段,反饋理論被視為最重要的基礎(chǔ),通過落實(shí)基礎(chǔ)條件,堅(jiān)持基本的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理,促使工業(yè)控制達(dá)到基本指標(biāo),從而穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的實(shí)效性。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步與完善,現(xiàn)代化自動(dòng)控制得以受到關(guān)注,目前所指的現(xiàn)代化自動(dòng)控制就是在無人力參與的前提下,運(yùn)用合理的控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的間接控制?,F(xiàn)代化的自動(dòng)控制能保證工業(yè)機(jī)器人真正的發(fā)揮作用,完全依靠自動(dòng)操作原則進(jìn)行生產(chǎn),由此實(shí)現(xiàn)既定的生產(chǎn)目標(biāo)。為了進(jìn)一步優(yōu)化,將被控制的對(duì)象和裝置依照合理的方式實(shí)現(xiàn)有效連接,組成較為完善的整體,也就是能參與自動(dòng)行動(dòng)的整體,這便是自動(dòng)控制系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化在具體生產(chǎn)階段往往不需要相關(guān)人員操作,在無人員干預(yù)的前提下,機(jī)器設(shè)備處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),能實(shí)現(xiàn)24 h 的連續(xù)作業(yè)。正是因?yàn)闄C(jī)器人的加入,勞動(dòng)力得以解放,人工的勞動(dòng)條件也在一定程度上得到極大改善,推動(dòng)了國家產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械制造、建筑等領(lǐng)域,成為穩(wěn)步提升勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要舉措。
工業(yè)機(jī)器人具有十分復(fù)雜的功能,其中最為重要的功能就是運(yùn)動(dòng)控制功能和示教再現(xiàn)。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),可以完成基本操作,也就是讓工業(yè)機(jī)器人操作器的速度及位置等發(fā)生明顯變化。借助于示教再現(xiàn)功能,能及時(shí)將動(dòng)作信息和操作位置等情況反映給機(jī)器人,機(jī)器人運(yùn)用自身的記憶系統(tǒng),完成對(duì)相關(guān)信息的合理保存。若機(jī)器人能及時(shí)接收到后續(xù)消息,將會(huì)依照之前保存的內(nèi)容完成相應(yīng)操作。在汽車制造行業(yè),工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用,鑄造、鍛造、車橋、鑄鋁、塑料、座椅、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等均有所涉及,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域得到拓寬,真正的發(fā)揮出替代作用,能代替人工從事高危作業(yè),同時(shí)也能參與一些重復(fù)性強(qiáng)、體力消耗量大的作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人在社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分顯著,可以規(guī)避安全問題,同時(shí)又能穩(wěn)步提高企業(yè)生產(chǎn)效率。
工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域,通過多個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置完成相應(yīng)操作。一般來說,工業(yè)機(jī)器人往往需要具備3 個(gè)自由度,相對(duì)復(fù)雜的機(jī)器人,應(yīng)該具備多個(gè)自由度。在不同的自由度中,可以實(shí)現(xiàn)有效組成,由此構(gòu)建起多變量的控制系統(tǒng)。處于多個(gè)坐標(biāo)下,工業(yè)機(jī)器人能完成相應(yīng)的手足操作,由此完成相應(yīng)的坐標(biāo)交換。經(jīng)過分析工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng),可以清楚地了解到動(dòng)力學(xué)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)理論。工業(yè)機(jī)器人可以完全按照人的意愿進(jìn)行操作,參與的工作也具有特殊性,相應(yīng)的指示可以借助計(jì)算機(jī)完成。在實(shí)踐中,運(yùn)用非線性的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)具體的規(guī)劃,通過設(shè)置合理的模型參數(shù),保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化,應(yīng)格外關(guān)注的是工業(yè)機(jī)器人可以適當(dāng)?shù)睦米顑?yōu)路徑完成多種動(dòng)作的執(zhí)行。
工業(yè)機(jī)器人的基本構(gòu)成包括主體部分、控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等,不同部位存在著不同的自由度,如手、腕等。機(jī)器人的手往往分為4 個(gè)自由度和7 個(gè)自由度,而機(jī)器人的腕分為2 個(gè)和3個(gè)自由度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過2 個(gè)重要的部分組合而成,即動(dòng)力機(jī)構(gòu)及傳輸裝置。控制系統(tǒng)也是由2 個(gè)重要的部分組成,即操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中相對(duì)重要的裝置包含控制項(xiàng),如計(jì)算機(jī)控制、傳感器接口控制等。工業(yè)機(jī)器人可以運(yùn)用微處理器和微機(jī)將相應(yīng)的指示發(fā)出,然后針對(duì)多個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)度,比如合理運(yùn)用存儲(chǔ)設(shè)備以及人工演示的手段,讓人和機(jī)器之間及時(shí)完成交互目標(biāo)。傳感器的作用像人的多種感官發(fā)揮的作用,類似于聽覺和視覺等,通過獲取相應(yīng)的信息,傳感器可以及時(shí)感應(yīng)機(jī)器人運(yùn)行速度,然后對(duì)位置和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等做出適當(dāng)?shù)目刂品桨?。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)接受控制的過程中,輔助裝置也能發(fā)揮出積極的控制效果。多種設(shè)備都是處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),并且屬于獨(dú)立的個(gè)體,因此不會(huì)出現(xiàn)互相干擾的問題。在各設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行的過程中,雖然無法進(jìn)行相互的干擾,但可以進(jìn)行有效制約,在配合階段做出合理化調(diào)整,保證機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的基本目標(biāo)。
工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行過程中,往往需要運(yùn)用到的手段是智能控制,通過機(jī)器人傳感器的作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊信息的獲取,完成基本的接收后,對(duì)控制系統(tǒng)及時(shí)發(fā)送出相應(yīng)消息??刂葡到y(tǒng)在運(yùn)行階段,能及時(shí)分析操作指令,通過將相關(guān)指令的傳送,促使機(jī)器人完成對(duì)應(yīng)操作,在智能化系統(tǒng)運(yùn)行,然后針對(duì)環(huán)境反映出較強(qiáng)的適應(yīng)能力。工業(yè)機(jī)器人可以運(yùn)用觸覺控制方式,因此當(dāng)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行階段,能穩(wěn)步提升使用效率,促使準(zhǔn)確度大大提高,運(yùn)行過程也能確保安全。機(jī)器人可以和周邊的環(huán)境接觸,在具體接觸時(shí)往往是通過觸覺方式加以感知,同時(shí)在動(dòng)作上實(shí)現(xiàn)有效配合,自動(dòng)控制在這個(gè)過程中發(fā)揮出積極影響。工業(yè)機(jī)器人借助于智能教學(xué)的基本手段,在動(dòng)作以及行為上真正依照具體標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)實(shí)際行動(dòng),然后對(duì)于相關(guān)的狀態(tài)和位置信息等加以獲取,由此進(jìn)行更為科學(xué)的控制。在位置控制中,機(jī)器人一般是處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之下,只有保證這樣的狀態(tài),才能進(jìn)行科學(xué)的智能化操作,目標(biāo)和自身的距離能更加清晰地展示出來,從而選擇最優(yōu)的道路開展基本工作。
圖1 工業(yè)機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)
可編程邏輯控制器技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人中,能完成相應(yīng)的控制操作。通過對(duì)機(jī)器人基本信息的控制,也就是借助于信息傳輸系統(tǒng)完成對(duì)相關(guān)信息的傳輸、處理以及存儲(chǔ)等??删幊踢壿嬁刂破鞯膽?yīng)用能對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供科學(xué)的指導(dǎo),同時(shí)又能發(fā)揮促進(jìn)作用,通過遠(yuǎn)程控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的有效掌控。工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制中,可編程邏輯控制器技術(shù)發(fā)揮出了積極作用,運(yùn)用信息技術(shù)遠(yuǎn)程傳輸對(duì)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行情況加以控制,由此發(fā)出基本指令,指導(dǎo)相應(yīng)的操作,完成基本動(dòng)作。此項(xiàng)技術(shù)可以及時(shí)完成對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制,通過對(duì)其進(jìn)行精確操作,使機(jī)器人精度得到穩(wěn)步提升,在實(shí)際運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)的過程中,經(jīng)過對(duì)控制目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的分析,保證將相應(yīng)的精準(zhǔn)度控制到位,由此維護(hù)操作質(zhì)量。
汽車制造領(lǐng)域會(huì)用到多種多樣的制造技術(shù),因?yàn)椴煌闹圃旒夹g(shù)之間有著顯著差距,因此實(shí)際運(yùn)用時(shí)需綜合分析多方面情況,將制造和工業(yè)機(jī)器人適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合到一起,特別是在分析了當(dāng)前的汽車制造行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r之后,需要依照行業(yè)發(fā)展階段的技術(shù)應(yīng)用展開合理分析。運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人的搬運(yùn)形式,確保技術(shù)控制效果穩(wěn)步提升,促使相關(guān)技術(shù)在合理應(yīng)用的階段,能夠真正發(fā)揮出實(shí)際價(jià)值,對(duì)應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用控制可以在科學(xué)程序的設(shè)置過程中,完成對(duì)汽車實(shí)際運(yùn)用到的零件加以組裝,滿足當(dāng)前汽車制造業(yè)的基本發(fā)展需要。
圖2 鍛件搬運(yùn)機(jī)器人
將相應(yīng)的技術(shù)手段運(yùn)用至汽車制造領(lǐng)域,借助于工業(yè)機(jī)器人完成對(duì)點(diǎn)焊技術(shù)的使用,完善汽車領(lǐng)域的制造工藝及制造品質(zhì)。諸多的汽車點(diǎn)焊技術(shù)處理都不能通過人為操作加以落實(shí),因此還需要發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人的作用,保證將相關(guān)的控制性能合理優(yōu)化,將相應(yīng)的成果逐步提升。通過運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人將整體的點(diǎn)焊技術(shù)運(yùn)用到位,促使相應(yīng)的性能和精準(zhǔn)度得到有效提高。
在汽車制造領(lǐng)域中適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用相關(guān)技術(shù),能夠完成最基本的操作,同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)。針對(duì)機(jī)器人弧焊技術(shù)可以適當(dāng)?shù)闹匾暺饋?,將其合理的運(yùn)用至相關(guān)的實(shí)踐中,能夠確保完成專門的操作,通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人的有效應(yīng)用,促使弧焊技術(shù)的處理要點(diǎn)適當(dāng)?shù)目刂频轿?,同時(shí)在落實(shí)技術(shù)要領(lǐng)的過程中,完成對(duì)弧焊技術(shù)的精準(zhǔn)度控制,保證汽車制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。只有保證弧焊技術(shù)的合理應(yīng)用成果更加到位,才能完成對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值凸顯出來,由此實(shí)現(xiàn)汽車制造技術(shù)應(yīng)用能力的提高。
圖3 點(diǎn)焊機(jī)器人
機(jī)器人噴涂技術(shù),能滿足汽車制造業(yè)的發(fā)展需要,是一項(xiàng)較為常用的技術(shù)手段,在此技術(shù)合理運(yùn)用過程中,應(yīng)準(zhǔn)確判斷出汽車的基本設(shè)計(jì)情況,重視汽車噴漆的要領(lǐng),在多種細(xì)節(jié)扎實(shí)落實(shí)的情況下,確保汽車的外觀更加精致。若運(yùn)用人工噴漆控制形式,難以把噴漆的控制效果控制到位。借助于工業(yè)機(jī)器人噴涂技術(shù),能真正將成果逐步優(yōu)化,通過設(shè)置噴涂參數(shù),保證機(jī)器人穩(wěn)步落實(shí)噴涂工作,同時(shí)又能完善噴涂方案。
圖4 噴涂機(jī)器人
機(jī)器人裝配技術(shù)屬于現(xiàn)階段汽車制造行業(yè)較為關(guān)鍵的技術(shù)。在汽車制造行業(yè)合理運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人,能及時(shí)的完成裝配細(xì)節(jié),將整個(gè)流程合理控制,保證發(fā)揮出積極的技術(shù)價(jià)值。裝配技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí),通過較高標(biāo)準(zhǔn)的裝配技術(shù)控制指標(biāo)可以合理控制相關(guān)方案的實(shí)施過程,從而穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)汽車制造領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的具體目標(biāo),注重技術(shù)實(shí)踐水平的提升。作為汽車領(lǐng)域的制造者,在運(yùn)用制造手段的過程中,應(yīng)格外的重視合理化的選擇,也就是依照制造技術(shù)的具體運(yùn)用情況,控制好相應(yīng)的技術(shù)處理需求,穩(wěn)步落實(shí)技術(shù)處理方案。運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人落實(shí)適當(dāng)?shù)难b配流程,能夠表現(xiàn)出極為明顯的柔韌性,保證相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用效果穩(wěn)步提高。
機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)是指借助視覺傳感器和測(cè)量控制模塊等完成基本的檢測(cè)任務(wù),具體功能往往通過利用視覺激光測(cè)頭獲取相應(yīng)的圖像信息,結(jié)合計(jì)算機(jī)模型將獲取的具體尺寸與理想尺寸完成對(duì)比,運(yùn)用部件檢測(cè)反饋誤差的具體情況。機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用將傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量弊端加以規(guī)避,使快速、直觀等特點(diǎn)充分的表現(xiàn)出來,穩(wěn)步提升整車的合格率,也促使生產(chǎn)工藝逐步改進(jìn),合理控制生產(chǎn)誤差。
現(xiàn)階段,依照當(dāng)前國家的現(xiàn)代化制造技術(shù)的進(jìn)步和自動(dòng)化的實(shí)際要求,開始積極借鑒國外發(fā)達(dá)國家的技術(shù)創(chuàng)新模式,主張積極研發(fā)出更高水平的工業(yè)機(jī)器人,將其運(yùn)用至更多的領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的突破。相信在這樣的目標(biāo)確立之后,工業(yè)機(jī)器人會(huì)實(shí)現(xiàn)更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃,通過更為明確的戰(zhàn)略指示,工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展重點(diǎn)更為突出:能夠參與危險(xiǎn)作業(yè)的機(jī)器人,也就是重點(diǎn)承擔(dān)著高溫、高壓等特殊環(huán)境的工作,還會(huì)參與到油氣管道檢測(cè)流程中;在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,工業(yè)機(jī)器人也將發(fā)揮出積極的作用,主要是參與腦外科、骨骼的矯正手術(shù),因這些手術(shù)對(duì)于精準(zhǔn)度要求極高,僅通過手術(shù)醫(yī)生的判斷,無法保證誤差的最小化,借助于工業(yè)機(jī)器人能保證實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的目標(biāo);仿生機(jī)器人可以類似于人一樣正常行走,借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù),完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的操控。國家工業(yè)機(jī)器人的總體發(fā)展趨勢(shì)良好,穩(wěn)步向著智能化、低成本化方向前進(jìn)。
分析工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。在科學(xué)技術(shù)日漸完善的今天,工業(yè)機(jī)器人也開始重視相關(guān)技術(shù)手段的使用。逐步優(yōu)化的工作思路,促使工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值真正的凸顯出來。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯而易見,因此將其運(yùn)用至自動(dòng)化控制領(lǐng)域替代人為操作,發(fā)揮出十分明顯的高效率操作,既能減輕相關(guān)人員的工作強(qiáng)度,緩解其承擔(dān)的壓力,也能保證其人身的安全,避免因?yàn)楦唠y度的作業(yè)對(duì)人身安全產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。