機器人與自動化技術探析

唐懷濱

摘要 當前社會經濟與科學技術不斷進步，自動化技術在機械制造領域內也發揮著重要的作用。此種情況下相對廉價的人力操作模式逐漸被淘汰，取而代之的是機器人自動化技術的發展。本文就機器人與自動化技術進行簡要分析，以推進機械制造行業的發展進步，進而拉動國民經濟的穩定持續發展。

關鍵詞 機器人；自動化技術；控制系統

中圖分類號 TP24 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0001—02

機器人與自動化技術在工業生產與機械制造領域內的發展應用，一定程度上提高了生產效率和生產水平，機器人工業時代逐漸到來，推進整個社會生產的跨越式發展。為確保機器人與自動化技術在工業生產領域內的實際應用價值得以有效發揮，應當準確把握機器人系統內部組成以及自動化技術應用方式，從而確保安全高效地運用機器人開展自動化生產操作。

1機器人技術概述

機器人技術具有一定復雜性和特殊性，通過將機械技術、電子技術、自動化技術以及通信技術等進行有機協調，模仿人類與動物行為，推進生產與社會實踐的順利進行。機器人主要由計算機系統、能源系統、可移動的身體結構和肌肉系統、感官傳感系統等組成，以確保機器人各項動作的順利完成，滿足機器人的使用需求。機器人系統基本結構圖如圖1所示，其組成部分主要包括執行器、控制器、環境以及任務，并且以實際承載能力、動作形態、作業空間以及位置精度等作為工業機器人的技術指標。

就自身所學知識并查閱機器人相關資料可知，當前國際上并未制定統一化的機器人分類標準，在類型上主要有2類，一是工業機器人，二是服務機器人。也可以按照市場需求將機器人分為一般機器人和擬人機器人，或一般機器人和智能機器人等。通常所提到的智能機器人是具有感覺識別能力且能夠控制自身行為的一種機器人，具有良好的動作能力和協同能力，能夠滿足現代社會多元化的機器人應用需求。

就工業機器人來看，在工業生產與機械制造過程中大多應用機器人來實現抓取、搬運、包裝以及裝配機焊接等操作，在實際生產應用中發揮著重要的作用。與數控機床或加工中心相比，工業機器人并未處于中心地位，但其對于整個生產操作環節來說是必不可少的。隨著現代科學技術的不斷進步，通用機器人的應用能力不斷提升，性價比趨于合理，若技術人員在機器人的末端接入操作器或輔助設備，并在系統內部編寫相應程序，能夠對機器人實現科學化控制，則機器人具備多種功能，無需按照以往分類方式對機器人進行分類選用，實現機器人的多功能化發展，在未來技術發展形勢下，這也將是機器人未來發展的重要趨勢。

2機器人自動化控制系統

基于高三階段對機器人自動化技術的所學，并通過對圖1進行觀察和分析，可以準確把握機器人控制系統的基本組成部分，包括本體執行器內的伺服系統以及本體內外的控制器相關部分，由硬件與軟件協調組成，以下開展具體分析。

2.1交流伺服系統

在機器人運行過程中，其至少具備6個自由度，方可滿足自動化生產的工作需求，其中包括位置自由度和姿態自由度。機器人的手臂決定著機器人所能到達的位置，而機器人的手腕決定機器人的姿態形式，通過各種交流伺服電機的協調運作，方可實現對機器人的運動控制。機器人的伺服電動機轉速較高，需要將減速裝置與機械結構妥善相聯，形成一個優化的伺服機構，方可保證機器人的正常工作。當前機器人交流伺服系統主要由位置環、速度環以及電流環系統組成，通過PI比例積分的優化調節，促進無差調節的順利實現，最大程度上滿足社會群體對機器人運作的實際需求。就永磁電動機方面來看，當前比較常用的是無刷電動機和交流同步電動機，在實際應用過程中，通過磁場、轉矩等的協調配合，基于反饋保證停車的可控性。

2.2控制器

機器人自動化系統大多以工程機IPC作為控制器，并以32位中央處理器作為主CPU，以內置PLC就地開展各項工作，從而滿足多元化的應用需求。隨著現代科學技術的不斷進步，嵌入式PC、PAC以及CAN等自動化技術在機器人系統中也逐漸得到廣泛應用。就控制層次來看，伺服系統級屬于基礎層面上的級別，再向上是依靠動態模型以及幾何模型的控制模式級和依靠策略模型的人工智能級，也就是說，整個機器人自動化技術的發展是一個循序漸進的過程，是對現代科學技術不斷創新應用后得以發展形成的。

2.3機器人高級控制

高級控制在機器人領域內具有良好的應用價值，通過自適應控制以及智能控制的實現，能夠準確把握機器人運作模型參數，促進線性攝動自適應控制和自校正自適應控制的實現。而智能化控制是基于先進科學技術水平上得以形成的，主要包括進化控制、神經控制、模糊控制以及專家控制等，實現了人工智能與自動控制交接的有機協調，一定程度上完善了機器人自動化功能，在多指靈巧手的神經控制上具有良好的應用價值，在工業生產領域內占據著重要的地位。在未來一段時期內，將逐漸向機器人高層規劃以及機器人軌跡規劃等方面發展。

3機器人傳感器

機器人傳感器有內外傳感器之分，在通常情況下，我們將安裝于機器人機械手臂上的傳感器稱為內傳感器，將安裝于環境部分的傳感器成為外傳感器，以下進行具體分析。

3.1內傳感器

為保證機器人的正常運作，內傳感器大多安裝于機器人的手臂或手腕處，以便準確開展位置及速度測量，促進伺服控制的實現，除此之外，電機與周機械部件等也作為內傳感器安裝于機器人的手臂或手腕處。

就位置傳感器來看，直線移動傳感器主要有電位計式傳感器和可調式變壓器2種，而角位移傳感器主要包括可調變壓器以及旋轉變壓器等。增量式編碼器在機器人自動化技術中能夠實現零位不確定的位置伺服控制，確保機器人設備在壓力作用下能夠獲取編碼器初始鎖定位置的驅動軸瞬時角度值，進一步準確獲取編碼器讀書，調整定值進而保證機器人的安全穩定運行，滿足工業生產的綜合需求。

機器人的自動化運行離不開速度和加速傳感器，其通過測量平移和旋轉運動完成機器人的各項運作，從而保證機器人的測量旋轉速度，提高機器人運作的精準度。伸縮測量儀也是應力傳感器的一種，能夠實現加速測量，進而對工業機器人進行動態化控制，全面提高機器人自動化生產效率。力覺傳感器主要用于測量物體之間作用力，常用類型有金屬電阻型力覺傳感器、半導體型力覺傳感器等。

3.2外傳感器

外傳感器是機器人的重要組成部分，在智能機器人以及移動機器人實際應用中，外傳感器促進了自校正能力和反應環境變化能力的實現，豐富了機器人的使用功能。

觸覺傳感器是外傳感器中的重要組成部分，以微型開關為常用型式，除此之外，隔離式雙態接觸傳感器和矩陣傳感器等也得到廣泛應用。機器人自動化運作過程中，其運動速度是影響物體裝卸的一項重要因素，因此應當充分做好機器人運作軌跡規劃工作，合理設置接近度傳感器，運用遙感技術，準確接收發送器和接收器的信號，最大程度上減少由于機器人運動速度不穩定而對物體裝卸造成的損壞，切實保證機器人運作效率，為工業生產提供可靠的服務。

4結論

總而言之，機器人的發展是一個循序漸進的過程，是基于現代科學技術不斷創新發展的過程，通過在線分析儀表技術以及多傳感器融合技術的科學化應用，逐步提升了機器人的自動化水平，其功能更加豐富，實際應用的便捷性和靈活程度更高，滿足了社會多元化的發展需求，受到工業生產領域相關人士的廣泛關注，未來有著廣闊的發展空間。endprint