工业机器人技术在自动化控制领域中的应用

张立平

摘 要：近年来，随着现代科学技术的迅猛发展，工业机器人作为一项全新的技术形式出现在人们视野中，并给人类生产活动带来了极大便利，特别是在促进工业生产自动化方面，更是发挥出了重要作用与价值。基于此，该文针对工业机器人技术在现代自动化控制领域的应用进行了探究，旨在能够更深入了解和掌握这项技术，使其效能得以充分高效的发挥。

关键词：科学技术；工业机器人；自动化控制

中图分类号：TP242 文献标志码：A

进入21世纪以来，科学技术发展日新月异，机器人技术作为一项重要研究成果，对于人们而言也不再陌生，在实践应用的过程中也为我们提供了诸多的便捷服务。就机器人技术而言，其本身属于一项十分复杂的技术形式，综合了机构学、计算机技术以及传感技术等学科，且在现代化发展进程的推动下其应用也渐趋广泛。加强工业机器人技术在现代工业自动化控制领域的应用与普及，也成了一种发展的必然趋势。接下来笔者就分别对工业机器人控制系统的特点、控制结构及控制方式进行分析，并对其在自动化控制领域的运用进行了说明，以供参考。

1 工业机器人控制系统特点及控制方式概述

1.1 工业机器人控制系统特点

1.1.1 机器人技术要实现与机构运动学的密切联系

一般机器人的运动都是以相应的坐标为准，因此要想保证机器人能够圆满地完成某项任务，就需要提前对其进行相应坐标的设置，并能够结合具体的需要进行选择和适当变换；

1.1.2 机器人需要自由度

自由度具体指的是机器人要具备多种操作选择，由此才能保证其能够通过不同组合形式来完成具体的操作任务。

1.1.3 机器人控制要通过计算机来实现

机器人由于不能象人类一样进行语言沟通，人类的需要一般也都是通过系列的计算机代码向其传递的，从而达成一种有效控制的目的。

1.1.4 机器人操作的完成可有多种不同方式

象人类活动追求的最高效一样，机器人活动也需要从诸多的完成方式中选择一套最佳的方式，从而保证完成效果的最佳。

1.2 机器人技术的控制方式

1.2.1 点位控制方式

机器人技术的点位控制就是对工业机器人末端执行器进行的一种对机器人位姿控制的行为。通过对机器人进行点位控制，能够促使机器人更加快速、准确地在相应操作位置上完成具体的操作任务。

1.2.2 连续轨迹控制方式

连续轨迹控制方式是针对工业机器人末端执行器进行的一种位姿连续控制行为，通过该控制方式能够促使机器人连续不间断的完成相应的操作步骤，保证了操作过程的准确与平稳。

1.2.3 力控制方式

力控制就是针对机器人在操作过程中的用力程度实施的一种控制行为。

1.2.4 智能控制方式

智能控制就是利用傳感器先对周围环境的相关信息进行获取，随后在结合机器人自身所具备的知识，针对具体情况进行分析和解决，由此也实现了机器人能够在紧急情况下快速、自主解决问题的能力。

2 工业机器人控制系统结构

2.1 主从式控制结构

在当今科学技术迅猛发展的背景下，传统的机器人控制系统越发显得不能满足社会需求，因此一种先进的机器人控制系统也随之产生，即具备主动式控制结构的机器人控制系统。象MOTORMAN弧焊机器人，在该机器人系统中，存在着2台计算机，1台被称为“一级计算机”，其作为整个控制系统的管理者，不仅具有机器人语言编译功能和人机交互的作用，同时还能够利用其所具备的运算性能，实现坐标向机器人轨迹数据的成功转换，并将其视为关节运动增量传输到公共内存当中。另外1台计算机被称为“二级计算机”，其主要功能就是实现对整个控制过程中关键位置数值的有效控制。在实践中，该计算机能够针对内存中“一级计算机”的运算结果进行读取，同时还能够将系统各关节处的数据准确及时地传输到内存系统，由此也为“一级计算机”的顺利运行打下了坚实基础。

在主从式结构的机器人控制系统中，通过内存可将各个CPU进行连接，从而实现一次性信息交换和传输的目的，但多台计算机耦合显得有些松散，因此，目前也只能对2台计算机进行耦合。

2.2 集中式控制结构

集中式控制具体指的就是在工业机器人的运行过程中，只利用1台计算机来完成所有的活动控制，该结构属于一种比较传统的控制结构，同时对于计算机也有着较高的要求，需要计算机具有很强大的功能。之前由于计算机技术的发展尚不成熟，而且功能也不够健全，再加上对于高额生产成本的考虑，因此集中式控制方式也成了电气自动化控制的首选，其不仅经济性较强，而且还能够在实际的控制工作中得到很好的使用。但需要指出的是，集中式控制模式在控制速度方面相对较慢，而且内部结构也较为复杂，由于这些弊端性因素的影响，该控制系统在当代科学技术快速发展的情况下也逐渐被淘汰。

2.3 分布式控制结构

就目前现状来看，绝大多数的工业机器人系统在应用过程中所采用的都是分布式控制结构。而所谓的分布式控制结构就是将管理系统划分为2个级别。通过对上一级别主控计算机的有效运用，来实现对所有系统的管理与控制，并利用轨迹插补运算完成对坐标的转化，而在下一级中，存在着多个CPU，每一关节都是由一个对应的处理器来进行控制。分布式控制结构的应用，促使控制效率与控制水平均得到了显著提升，因此这一结构应用也较为广泛。

3 自动化控制领域工业机器人的应用

在当今科学技术飞速发展的背景下，工业机器人技术的应用渐趋普及，特别是在工业自动化控制领域，该技术的应用发挥出了不可替代的重要作用与价值。

3.1 装配机器人

对于装配机器人而言，其往往会配备多种传感器，象视觉传感器、接触传感器等，其目的也是为了保证机器人能够更加精准的感知操作对象，并能够做出准确地判断，从而保证装配工作的效率。装配机器人在现代自动化控制领域中的应用，不仅有效地保证了任务完成的质量，同时也保证了任务完成的效率，节约了大量的物力与时间。

3.2 材料搬运机器人

在生产过程中，材料搬运工作无可避免，很多时候，一些重量太大的货物单纯的通过人工搬运是不能完成的，为了解决这一问题，搬运机器人投入使用。一般材料搬运机器人主要用于上下垛、卸货、码垛以及零件抓取等定向操作过程中。

3.3 检测机器人

检测机器人在应用过程中所承担的任务就是针对已生产出的各种产品或零件进行合格检查，象测量生产零件尺寸是否合乎标准、对零件进行质量检测等，通过一系列的规范化检测过程，保证企业整个生产过程的精确性。而且，机器人检测与传统人工检测相比，精准度更高，即使是一点差错也会被检测出来，从而有效降低了人工检测的误差。

该文提到的几种机器人只是诸多机器人技术应用中的一部分，这样的案例还有很多很多，如喷漆和喷涂机器人等。可以说，工业机器人技术在现代自动化控制领域的应用已渐趋普及，涉及工业生产的各个方面，在促进工业智能化、现代化和自动化发展方面发挥出了巨大的作用与价值。

4 结语

总而言之，随着科学技术和社会经济的蓬勃发展，工业机器人不管是在技术层面还是在功能层面，都得到了很大程度地提升。工业机器人技术在现代自动化控制领域的运用也成了现代化工业发展的一大必然趋势。我们坚信，未来在工业自动化技术持续发展的推动下，工业机器人技术也必定会得到更为广泛的应用，给社会带来更多的便利。

参考文献

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