工業機器人技術在自動化控制領域的實踐分析

魏炳哲 于 磊 王萬里

（中國第一汽車集團有限公司，吉林 長春130000）

工業是國家發展的基礎行業，其涉及到的領域廣泛，受到人們的廣泛關注。高新技術快速發展，工業機器人在高新技術領域中被寄予了較高的期望，國家的各項政策也提供了優厚的待遇，工業機器人在汽車自動化控制領域中也占據越來越重要的成分。工業機器人所完成的工作越來越復雜，工業機器人的制造也涉及到很多知識的應用，但是目前我國工業機器人在自動化控制技術領域的應用程度并不是很高，還有很多方面待開發與待完善。

1 工業機器人概述

1.1 工業機器人發展現狀

我國工業起步較發達國家要晚，工業機器人技術的研究也是近十幾年剛開始進行深入研究，一直以來我國的很多工業機器人設計技術是引用的外國先進設計成品，進行自主加工制造完成的。我國工業制造缺少的是高新技術型與設計型人才，在具體的零件制造上具有一定的優勢，但是在裝配技術以及工業機器人研發等方面勢力較為薄弱，存在很大的提升空間。就我國的裝配技術來說，其較為簡陋，一般中小型公司都無法進行精密度高的裝配工作，但是裝配技術是影響工業機器人使用性能以及其他各種性能的重要部分，工業機器人的從設計到生產完成之間的每一步都是極為重要的，稍加不慎工業機器人就無法良好的使用效果。

1.2 工業機器人的控制特點

工業機器人的所有工作指令都是由程序設定的，工業機器人出現之前所有的工作都是由人來完成的，因此這些指令實際上是在模仿人的動作，來實現對工業機器人的良好控制并完成想要的效果。因此，工業機器人必然具備的三個控制特點分別是運動坐標、操作模式與計算機控制。運動坐標是指機構運動要按照運動學定理進行控制，工業機器人想要完成一套完整的動作，具有嚴格的運動坐標設置是必然的；操作模式是指工業機器人可以完成多種操作方式，每一種操作方式都是按照操作模式進行的，從而配套的多種指令能夠良好完成；計算機控制是保證工業機器人按照指令完成操作的基礎，工業機器人需要嚴格按照代碼工作；

1.3 工業機器人的控制系統

工業機器人的控制系統分為兩大方面介紹，一方面是結構，另一方面是功能。工業機器人控制系統的結構主要為三大部分，分別是主體、控制系統和驅動系統，主體指的是工業機器人的操作部分，具體包括手部、腕部與臂部，其中手部是依據具體需要設計的，一般依據需要設計成三指或四指；控制系統指的是對主體部分進行控制的系統，例如開機、停機、運行等；驅動系統以驅動主體運動過程的動力機構的主要部分，還包括一些驅動主體運動的附件部分。工業機器人的控制系統主要包括三個功能，一是再現，工作人員在操作工業機器人的控制系統中輸入相關指令，保證工業機器人可以將工作人員想要的操作進行再現；二是計算，獲取工業機器人再現的操作的數據，以此為依據進行計算，從而得到調整工業機器人操作得依據，可以對工業機器人操作進行再制定，盡可能保證充分發揮工業機器人的作用；三是運動控制，通過設定工業機器人的運動軌跡，運動速度，以及運動過程中工業機器人的姿勢等，保證工業機器人能夠完成相關的工作。

2 目前工業機器人技術在自動化控制領域的具體應用

2.1 裝配工作

工業機器人裝配在現在汽車制造行業占據著重要的位置，裝配技術在實際應用過程中，要依據不同的汽車要求進行調整，這就要求一些智能化程度較高的工業機器人有多套操作模式，保證能夠滿足幾種汽車裝配要求。要保證能夠工業機器人的質量、相率、強度等能夠滿足裝配運作，通過合理的程序設計以及運動學控制，可以提高工業機器人的柔韌性，從而完成相關操作工作，使工業機器人的應用想過顯著提高。

2.2 檢測工作

工業機器人的檢測主要依據視覺傳感器與測量控制系統，工業機器人通過視覺傳感器獲得汽車相關的圖像信息，經過計算與分析獲得其尺寸信息，然后與設計尺寸進行比較，能夠快速直觀的獲得相關 數據，從而檢測汽車各部分尺寸是否合格，顯著提升了汽車合格率，也為工業機器人其他操作的改進提供依據。

2.3 搬運工作

工業機器人進行搬運工作，能夠有效減少人力的消耗，尤其是大型工件，依靠人力進行搬運很難完成，即使可以完成工作效率也是極低的，但是工業機器人在搬運工作方面的運用有效解決掉了這個問題，為汽車制造與裝配奠定了基礎。運用工業機器人進行搬運工作不是一步完成的，要依據工業機器人的搬運效率與完成效果不斷地進行調整與改進，以滿足汽車制造行業不斷提高的發展需求。

2.4 焊接工作

利用工業機器人完成焊接工作具有諸多便利，首先，焊接時一項較為復雜工作，并且對人體是有一定傷害的；其次，汽車制造過程中一些特殊部位的焊接是無法通過人工焊接完成的，因此，采用工業機器人完成焊接工作是必要的；最后，工業機器人能夠更加準確的完成焊接工作，有效提高汽車焊接的精準度與速度。

2.5 噴涂工作

噴涂工作是汽車制造必要的一項技術，借助工業機器人能夠更好的實現噴涂效果，噴涂主要是為了提升汽車的外在形象，使汽車的外觀更加精致。在噴涂過程中要求操作準確，噴涂均勻，但是人工噴涂會搜到各種因素的影響無法完美的完成這項工作，但是工業機器人通過運動軌跡與噴涂參數的設定可以穩步完成噴涂工作。但是想要工業機器人良好的完成噴涂工作要注意一些細節問題，例如工業機器人如何進行運動，才能保證噴涂的均勻性；噴涂參數如何設置才能保證將汽車進行完美的噴涂又不浪費材料等。

3 未來工業機器人技術在自動化控制領域的發展方向

3.1 適應更加惡劣的使用環境

由于在一些惡劣的環境中，工業機器人的系統部件可能會受到影響而無法完成工作，但是這種條件下也不能強行由人工完成，對人體造成一定的損傷甚至危害到人的生命，因此，提高工業機器人是一個惡劣使用環境的能力是必不可少的，這不是一項簡單的工作需要相關的工作人員不斷進行試驗與修改，在試驗過程中，工作人員要注意惡劣環境一些條件的細微變化，通過試驗與調整保證工業機器人可以依據環境條件的改變自行完成一些簡單的調整。

3.2 仿生工業機器人的研究

簡單來說仿生工業機器人要比普通的工業機器人更加高端，能夠完成的工作更加復雜，但是相應的由于其需要進行的設定更加復雜，首先需要完成人類思維的模擬，一般的工業機器人只需要依據特定的指令完成操作，但是仿生工業機器人可以通過模擬人類思維，自主進行相關操作，其活動更加靈活，能夠完成的工作范圍也更加廣泛，并且通過強化放生工業機器人的制作材料以及線管技術等，還可以進一步提高仿生工業機器人的性能。

4 結論

我國工業整體的快速發展有效帶動了汽車制造業的進步，汽車制造業面臨的挑戰也不斷增加，工業機器人在汽車制造行業的所占據的位置也越來越重要，越來越多的應用到汽車制造的各項工作，加深工業機器人在汽車自動化控制領域的研究對于汽車行業的發展具有重要意義，其可以有效的縮短汽車的生產周期，同時也能夠解放勞動力，提高汽車制造的質量、實現汽車制造成本控制，為汽車行業進行更加高端的發展提供了有效的作用。