工业机器人技术在自动化控制领域的实践分析

魏炳哲 于 磊 王万里

（中国第一汽车集团有限公司，吉林 长春130000）

工业是国家发展的基础行业，其涉及到的领域广泛，受到人们的广泛关注。高新技术快速发展，工业机器人在高新技术领域中被寄予了较高的期望，国家的各项政策也提供了优厚的待遇，工业机器人在汽车自动化控制领域中也占据越来越重要的成分。工业机器人所完成的工作越来越复杂，工业机器人的制造也涉及到很多知识的应用，但是目前我国工业机器人在自动化控制技术领域的应用程度并不是很高，还有很多方面待开发与待完善。

1 工业机器人概述

1.1 工业机器人发展现状

我国工业起步较发达国家要晚，工业机器人技术的研究也是近十几年刚开始进行深入研究，一直以来我国的很多工业机器人设计技术是引用的外国先进设计成品，进行自主加工制造完成的。我国工业制造缺少的是高新技术型与设计型人才，在具体的零件制造上具有一定的优势，但是在装配技术以及工业机器人研发等方面势力较为薄弱，存在很大的提升空间。就我国的装配技术来说，其较为简陋，一般中小型公司都无法进行精密度高的装配工作，但是装配技术是影响工业机器人使用性能以及其他各种性能的重要部分，工业机器人的从设计到生产完成之间的每一步都是极为重要的，稍加不慎工业机器人就无法良好的使用效果。

1.2 工业机器人的控制特点

工业机器人的所有工作指令都是由程序设定的，工业机器人出现之前所有的工作都是由人来完成的，因此这些指令实际上是在模仿人的动作，来实现对工业机器人的良好控制并完成想要的效果。因此，工业机器人必然具备的三个控制特点分别是运动坐标、操作模式与计算机控制。运动坐标是指机构运动要按照运动学定理进行控制，工业机器人想要完成一套完整的动作，具有严格的运动坐标设置是必然的；操作模式是指工业机器人可以完成多种操作方式，每一种操作方式都是按照操作模式进行的，从而配套的多种指令能够良好完成；计算机控制是保证工业机器人按照指令完成操作的基础，工业机器人需要严格按照代码工作；

1.3 工业机器人的控制系统

工业机器人的控制系统分为两大方面介绍，一方面是结构，另一方面是功能。工业机器人控制系统的结构主要为三大部分，分别是主体、控制系统和驱动系统，主体指的是工业机器人的操作部分，具体包括手部、腕部与臂部，其中手部是依据具体需要设计的，一般依据需要设计成三指或四指；控制系统指的是对主体部分进行控制的系统，例如开机、停机、运行等；驱动系统以驱动主体运动过程的动力机构的主要部分，还包括一些驱动主体运动的附件部分。工业机器人的控制系统主要包括三个功能，一是再现，工作人员在操作工业机器人的控制系统中输入相关指令，保证工业机器人可以将工作人员想要的操作进行再现；二是计算，获取工业机器人再现的操作的数据，以此为依据进行计算，从而得到调整工业机器人操作得依据，可以对工业机器人操作进行再制定，尽可能保证充分发挥工业机器人的作用；三是运动控制，通过设定工业机器人的运动轨迹，运动速度，以及运动过程中工业机器人的姿势等，保证工业机器人能够完成相关的工作。

2 目前工业机器人技术在自动化控制领域的具体应用

2.1 装配工作

工业机器人装配在现在汽车制造行业占据着重要的位置，装配技术在实际应用过程中，要依据不同的汽车要求进行调整，这就要求一些智能化程度较高的工业机器人有多套操作模式，保证能够满足几种汽车装配要求。要保证能够工业机器人的质量、相率、强度等能够满足装配运作，通过合理的程序设计以及运动学控制，可以提高工业机器人的柔韧性，从而完成相关操作工作，使工业机器人的应用想过显著提高。

2.2 检测工作

工业机器人的检测主要依据视觉传感器与测量控制系统，工业机器人通过视觉传感器获得汽车相关的图像信息，经过计算与分析获得其尺寸信息，然后与设计尺寸进行比较，能够快速直观的获得相关 数据，从而检测汽车各部分尺寸是否合格，显著提升了汽车合格率，也为工业机器人其他操作的改进提供依据。

2.3 搬运工作

工业机器人进行搬运工作，能够有效减少人力的消耗，尤其是大型工件，依靠人力进行搬运很难完成，即使可以完成工作效率也是极低的，但是工业机器人在搬运工作方面的运用有效解决掉了这个问题，为汽车制造与装配奠定了基础。运用工业机器人进行搬运工作不是一步完成的，要依据工业机器人的搬运效率与完成效果不断地进行调整与改进，以满足汽车制造行业不断提高的发展需求。

2.4 焊接工作

利用工业机器人完成焊接工作具有诸多便利，首先，焊接时一项较为复杂工作，并且对人体是有一定伤害的；其次，汽车制造过程中一些特殊部位的焊接是无法通过人工焊接完成的，因此，采用工业机器人完成焊接工作是必要的；最后，工业机器人能够更加准确的完成焊接工作，有效提高汽车焊接的精准度与速度。

2.5 喷涂工作

喷涂工作是汽车制造必要的一项技术，借助工业机器人能够更好的实现喷涂效果，喷涂主要是为了提升汽车的外在形象，使汽车的外观更加精致。在喷涂过程中要求操作准确，喷涂均匀，但是人工喷涂会搜到各种因素的影响无法完美的完成这项工作，但是工业机器人通过运动轨迹与喷涂参数的设定可以稳步完成喷涂工作。但是想要工业机器人良好的完成喷涂工作要注意一些细节问题，例如工业机器人如何进行运动，才能保证喷涂的均匀性；喷涂参数如何设置才能保证将汽车进行完美的喷涂又不浪费材料等。

3 未来工业机器人技术在自动化控制领域的发展方向

3.1 适应更加恶劣的使用环境

由于在一些恶劣的环境中，工业机器人的系统部件可能会受到影响而无法完成工作，但是这种条件下也不能强行由人工完成，对人体造成一定的损伤甚至危害到人的生命，因此，提高工业机器人是一个恶劣使用环境的能力是必不可少的，这不是一项简单的工作需要相关的工作人员不断进行试验与修改，在试验过程中，工作人员要注意恶劣环境一些条件的细微变化，通过试验与调整保证工业机器人可以依据环境条件的改变自行完成一些简单的调整。

3.2 仿生工业机器人的研究

简单来说仿生工业机器人要比普通的工业机器人更加高端，能够完成的工作更加复杂，但是相应的由于其需要进行的设定更加复杂，首先需要完成人类思维的模拟，一般的工业机器人只需要依据特定的指令完成操作，但是仿生工业机器人可以通过模拟人类思维，自主进行相关操作，其活动更加灵活，能够完成的工作范围也更加广泛，并且通过强化放生工业机器人的制作材料以及线管技术等，还可以进一步提高仿生工业机器人的性能。

4 结论

我国工业整体的快速发展有效带动了汽车制造业的进步，汽车制造业面临的挑战也不断增加，工业机器人在汽车制造行业的所占据的位置也越来越重要，越来越多的应用到汽车制造的各项工作，加深工业机器人在汽车自动化控制领域的研究对于汽车行业的发展具有重要意义，其可以有效的缩短汽车的生产周期，同时也能够解放劳动力，提高汽车制造的质量、实现汽车制造成本控制，为汽车行业进行更加高端的发展提供了有效的作用。