電氣自動化控制中智能機器人技術的應用研究

王雅

摘要：將機器人智能技術融入電氣自動化控制工作中，不僅可以簡化工業生產工序，提升生產質量和效率，還能優化人力資源、物力資源的配置，控制電氣自動化運行狀態的穩定性，對提升電氣行業經濟效益非常有利。本文主要結合工程實踐，結合某企業生產線的設計，具體分析電氣自動化控制中工業機器人技術的有效應用。

關鍵詞：自動化控制;機器人技術;生產線

1工業機器人技術特點

工業機器人是一種機電裝置，擁有機械執行機構，主要由四個基本部分組成，分別為執行機構、驅動系統、控制系統和檢測系統，高性能的元器件和高柔性的控制算法，可以使工業機器人擁有優異的運動精確性、穩定性等。其技術特點如下：

（1）技術先進工業機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發等先進制造技術于一體，通過對過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策，實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境污染，是工業自動化水平的最高體現。

（2）技術升級工業機器人與自動化成套裝備具備精細制造、精細加工以及柔性生產等技術特點，是繼動力機械、計算機之后，出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產工具，是實現生產數字化、自動化、網絡化以及智能化的重要手段。

2機器人生產線控制要求

以倉儲分揀生產線為例，該機器人應用系統是由工業機器人單元、AGv機器人小車單元、禮品盒生產線單元、托盤生產線單元、視覺CCD系統單元和碼垛機立體倉庫單元等六部分組成。基于工業機器人的智能生產線具體控制要求如下：①從立體庫中取出裝有工件的托盤，碼垛機依次放入AGV機器人，AGV機器人初始位置在立體倉庫端。②AGV自動運行至托盤流水線位置進行對接，自動對接完成后AGVf的托盤將被輸送至托盤流水線上。托盤輸送完畢，AGV自動返至立體倉庫端，繼續放托盤，如此循環直至6個裝有12個工件的托盤輸送完畢。③當托盤經過托盤流水線時，阻擋氣缸進行阻擋，然后相機進行識別，當托盤運行到抓取工位時，機器人用單吸盤（工具1）對托盤物品抓取，并放置于流水線的指定位置。工件放置完后，更換雙吸盤（工具2），放置空托盤于托盤庫中。④綜合工作任務首先為人工在主控界面上選擇指定搬運的托盤，然后碼垛機自動根據選擇的托盤位置取托盤，然后碼垛機將托盤放入AGV上部輸送線上，然后AGV運動至托盤生產線停止位處，將托盤放至托盤生產線上，然后托盤運動至托盤生產線視覺檢測處進行視覺檢測，然后工業機器人取托盤上的工件將其放入工件盒生產線上的工件盒中，取完后由工業機器人將空托盤取放至托盤收集處，最后托盤收集處收集托盤。⑤12個工件全部擺放完畢后，工業機器人自動將工件盒流水線上工位G7工件盒中的工件和工位G9工件盒中的工件搬運碼放至工位G8的工件盒中。⑥任務完成后，黃色指示燈以1Hz頻率閃爍。

3電氣控制系統設計方案

3.1碼垛機立體倉庫電氣設計

碼垛機立體倉庫主要由碼垛機器人和立體倉庫構成。整個系統的執行部件是碼垛機器人。碼垛機器人由三臺變頻器控制的三相異步電動機驅動，分別控制機器人的水平行走、垂直抬升和貨叉取貨。

3.2立體倉庫電氣設計

立體倉庫一共有7×4一共28個倉位構成，每個倉位下都有一個微動開關。用來檢測倉位內有沒有托盤，如果微動開關被壓下則表示有貨物，如果沒有被壓下則表示沒有貨物，碼垛機的每個倉位與碼垛機初始位置的距離一定。且每個倉位對應的x軸和z軸均有一塊擋片與之對應。x軸擋片號為X1-X7，z軸擋片號為Z1-Z4。因此每個倉位的坐標（Xm，Zn）便一一確定。要使碼垛機按指令運行到目標倉格，只需要對將目標倉格位置分解為x軸和z軸所需到達的擋片號。從初始位置到每個擋片位置的識別通過計數來控制。為了使系統運行更平穩，定位更準確，在接近目標倉位時，需要對各軸進行減速運行控制。減速控制和定位控制是相互配合運行的。以x軸減速控制為例。當x軸計數到達所需目標倉位，系統控制變頻器切換為低速運行。減速后，再通過三個傳感器的位置信息來判別是否到位，到位后系統控制變頻器停止運行。z軸減速控制的原理相同。

3.3碼垛機立體倉庫電氣柜設計

碼垛機立體倉庫控制柜主要由觸摸屏、按鈕指示燈模塊和電氣安裝板組成，控制器對碼垛機三個運行機構的控制是分別通過對三個變頻器的控制來實現的。通訊控制的連接實現有硬件連接和軟件配置兩部分組合完成。整個系統由PLC作為主控器，有3個擴展單元，PLC和變頻器之間以及PLC和觸摸屏之間通過以太網交換機進行連接，每個設備設定不同的IP地址，共同擁有同一網段。控制系統由PLC控制器、變頻調速系統、安全連鎖系統等組成。為保證碼垛機能夠準確到達目標貨位，設計有準確可靠的定位系統。另外為了提高存取效率和保證碼垛機的穩定性，本系統對碼垛機三個運行機構的速度進行了合理有效的控制，其中位置識別是碼垛機自動控制系統的關鍵部分。為防止某些系統失效導致事故的發生，安全極限連鎖也是本系統的重要組成部分。

3.4 AGV機器人小車電氣設計

AGV移動機器人系統采用磁導式循線方式，行走電機采用兩臺帶電磁抱閘裝置的直流伺服電機，通過差速控制實現小車循跡運行，AGV前后均有碰撞保護裝置，碰撞后立即斷電停車。控制系統由PLC控制器、步進驅動器、步進電機、循跡傳感器、地標傳感器等組成。在該系統中，循跡控制的實現是最基礎也是最重要的。另外為配合系統運行，完成輸送物品托盤的任務，需要對AGV移動機器人進行減速停止、傳送帶運行、物品托盤上料計數、物品托盤下料計數、氣擋升降、與碼垛機單元通信、與流水線單元通信的控制。

4結束語

電氣自動化控制中工業機器人最大的特點就是可以不間斷的工作，只要電源供應不斷，就能夠一直生產產品，而且工業機器人的使用壽命普遍超過了10年。從這些角度來看，使用工業機器人有著許多優點。由于工業機器人出色的工作質量和效率，因此，許多行業使用工業機器人進行復雜的操作，例如分揀、跟蹤、處理、組裝和存儲。以上以電氣控制中工業機器人技術應用為研究對象，對機器人在工業自動化生產中的應用進行實例具有一定的意義。