工業機器人技術在電氣控制中的運用分析

于彤

（1.濱州渤海活塞有限公司，山東 濱州 256600；2.山東省發動機活塞摩擦副重點實驗室，山東 濱州 256600）

工業機器人現在已經被廣泛的應用到眾多領域中，例如工業生產、航空航天等，對于特殊生產環境有著更高的適應性。就工業機器人的電氣控制應用進行分析，需要了解其結構組成，總結其分類情況，判斷可應用方向，并做好電氣控制系統各部分研究設計，以此來保證工業機器人技術的優勢得以全面發揮。

1 工業機器人技術分析

工業機器人主要面向于工業領域中多關節機械手以及多自由度機械裝置，通過PLC 控制技術可以自動執行各設定動作，通過自身動力以及控制能力來完成各種基礎功能的一種機器。簡單來講，工業機器人各執行動作的完成，是以計算機技術作為支持，根據生產需求發出類似人類的行為指令，有序的完成各項動作操作。常見的工業機器人如直角坐標機器人、Delta 機器人、SCARA 機器人、4 自由度標準工業機器人以及6 自由度標準工業機器人等，可完成搬運、焊接、噴漆、切割測量等操作。以搬運機器人為例，通過計算機實現運行控制，完善行動、多傳感器控制以及自動導航等功能，目前該類機器人已經在速度、可靠性以及精度等方面取得了顯著的研究效果。可滿足食品、電子、醫藥等企業生產中柔性搬運、輸送等要求，尤其是在快遞行業中的應用，可作為主要的物品分揀運輸工具。工業機器人組成包括主體、驅動系統以及控制系統三部分。主體包括機座與執行機構兩部分，如臀部、手部、腕部，部分機器人還設計有行走機構。目前所設計應用的工業機器人多數具有3～6 個運動自由度，且腕部基本上會存在1～3 個運動自由度。驅動系統分為動力裝置與傳動裝置，負責各執行機構可以完成設定的動作。控制系統為核心部分，以設定好的程序為依據，針對驅動系統和執行機構發出指令信號，并控制其可靠執行。

2 工業機器人結構組成

2.1 機械結構系統

從機械結構角度分析，工業機器人可分為并聯式與串聯式兩種。并聯式結構的一個軸處于運行狀態時，其他軸的坐標原點不會產生變化，而串聯式結構的軸與軸之間則存在著相互影響。前期大部分的工業機器人多是采用的串聯方式，在技術不斷更新的情況下，逐漸以并聯方式居多，可以更好的來解決串聯式存在的不足。并聯設計的工業機器人剛度更大，結構穩定性強，應用過程中除了可以承受更大負荷以外，生產精度也更高。

2.2 感知系統

工業機器人是通過視覺伺服系統來完成感知，通過伺服系統的反饋，來為機器人提供位置狀態調整依據。同時，通過視覺伺服系統還可以在工件識別、產品包裝以及質量檢測等方面做進一步的優化，提高整體生產質量。工業機器人感知系統共分為外部傳感器模塊與內部傳感器模塊兩部分，對于提高機器人智能化水平和行動能力具有重要支持。同時還可以獲取部分人類難以感受到的信息，用于生產過程的調整與管理，更好的避免各種異常情況的發生。

2.3 環境交流系統

機器人-環境交流系統也是工業機器人的重要子系統之一，主要完成外部設備與機器人之間的聯系。在系統的支持下，可以將機器人與外部設備組成實現特定功能的單元。工業機器人在應用過程中，多個外部設備可以與機器人組成一個功能單元，實現裝配、焊接等任務的執行，或者是由多臺機器人共同組成特定功能的復雜單元，負責完成各種特定工作。

2.4 驅動系統

驅動系統負責為機器人的機械機構提供動力，因為各種類型機器人的動力來源不同，相互間驅動傳動方式也就存在明顯差異。現在所應用的工業機器人驅動系統主要為機械式、電氣式、氣壓式與液壓式。

2.5 控制系統

控制系統為機器人架構的重要組成部分，可根據具體工作指示以及傳感器傳輸的信號，來完成各種提前設定好的功能或動作。控制系統可分為人工智能控制系統、適應性控制系統以及程序性控制系統三類。另外，按照控制運動形式劃分，包括的則有連續軌跡控制與點位控制等類型。

2.6 人機交互系統

人機交互系統主要用于操作人員針對機器人完成各項操作，通過電腦終端、顯示器等部分，來做到人與機器人之間的有效互動，例如程序設定，保證機器人可以順利完成各種動作。

3 工業機器人技術在電氣控制中應用分析

3.1 電氣控制方面

電氣設備控制具有非常強的專業性與技術性特點，可以說是電氣領域研究的要點。隨著電氣自動化技術的不斷發展，自動化設備已經成為了工業生產中的主角，并且在電氣行業的發展中起到了至關重要的作用。目前來看，在計算機技術以及智能化技術的支持下，電氣控制在不斷的實現智能化，更靈活機動的完成設備控制，使其始終維持在最佳運行狀態，提高工作效率，以更低的勞動成本和成本來換取更大的效益。

3.2 電氣日常操作

電氣設備如果操作不當，不僅會對生產效率產生影響，甚至還會產生安全事故，產生重大的經濟損失。為加強對電氣設備規范化操作的管理，各工業企業均采取了系列措施，積極應用電氣自動化技術，實現對電氣設備的自動化與智能化管理。面對系統復雜、電氣設備繁多的情況，應用工業機器人技術，可以簡化電氣設備的操作流程，應用鼠標與鍵盤便可完成斷路器與電動隔離開關的控制，以及還可以根據需求調整勵磁電流。通過控制系統來掌握電氣設備的運行情況，根據所獲得的信息來為日常管理提供支持，制定科學可靠的管理方法，有效的來應對復雜的日場操作需求，節省電氣系統控制時間，保持更高的控制效率。相比以往所用控制方法，在工業機器人技術的支持下，進一步減少了人工成本，勞動強度也大大降低。

3.3 故障診斷應用

電氣設備運行經常會因為外部因素的干擾而產生異常，一旦無法在短時間內完成故障診斷與定位，必定會影響整個電氣系統的運行狀態，產生更大的危害和損失。工業機器人技術在電氣控制中的應用，可以對設備的各類數據信息進行采集與處理，并且在功能逐漸完善的情況下，還可以完成部分數據的存儲。這樣就可以通過工業機器人技術的應用，來進一步簡化電氣系統故障診斷的過程，更精準的定位故障位置，分析判斷故障發生原因，然后在此基礎上采取有效措施解決應對，確保電氣系統可以及時恢復正常運行，滿足生產要求。

3.4 電氣設備應用

在實際生產中要保證電氣設備的設計必須滿足自動化操作基本要求，設計時要綜合工業機器人技術特征進行分析，確定其應用方向。電氣設備系統復雜程度比較高，涉及到諸多的學科和技能，可以通過計算機來設置一些算法，針對電氣設備系統的各項參數進行計算，對電氣設備控制系統做進一步優化，提高設備的實際運行效率。并且，還可以對電氣設備的運行狀態進行動態監控，為電氣控制提供支持。基于監控數據來模擬電氣系統運行情況，監視系統設備的開關量，一旦發現異常將會自動報警，必要時還會自主切斷部分電氣設備，確保設備處于安全狀態，以免故障范圍的進一步擴大，將故障損失控制到最小。

4 結語

工業機器人技術的不斷更新發展，對提高電氣控制效率具有重要意義，通過對電氣設備操作、自動控制流程簡化以及故障診斷等方面的應用優化，為高效生產提供可靠支持。