当前位置: 首页 > 中国电气工程学报 > 2020年11期 > 工业机器人在自动化控制中的应用研究

中国电气工程学报【2020年第11期】

  • ID:275016
  • 浏览:388
  • 学科:文化科学
  • 更新时间:2021-06-10 09:09:07
  • 期刊: 中国电气工程学报
内容简介
《中国电气工程学报》由中国机械工业联合会主管,机械工业信息研究院主办。杂志主要刊登电力工程等方面的文章。

工业机器人在自动化控制中的应用研究

2021-06-10 09:13:26 文化科学 谢学宇
资料简介

摘要:经济的发展带动了科学技术的进步。在中国现阶段,机器人已广泛应用在工业、国防等领域,技术日益成熟,尤其是在工业自动化生产中已取得了很好的成绩,工业机器人在汽车制造、铸造业等方面已很大程度上取代传统的人工生产模式。目前,机器人应用过程中也存在一些问题需要解决,技术需要进一步提高,使机器人技术更趋向智能化、现代化发展。


工业机器人在自动化控制中的应用研究

谢学宇

恒大恒驰新能源汽车(上海)有限公司 上海市 201600

摘要:经济的发展带动了科学技术的进步。在中国现阶段,机器人已广泛应用在工业、国防等领域,技术日益成熟,尤其是在工业自动化生产中已取得了很好的成绩,工业机器人在汽车制造、铸造业等方面已很大程度上取代传统的人工生产模式。目前,机器人应用过程中也存在一些问题需要解决,技术需要进一步提高,使机器人技术更趋向智能化、现代化发展。

关键词:工业机器人;自动化控制;应用;机器人技术

引言

现代社会的各个领域中,机器人的运用已经相当普遍,早在20世纪末机器人的概念就已经被提出,并在21世纪实现了这个构想。现在,机器人已经普遍存在于人类的生产生活当中,从最普通的家庭扫地机器人,到运用于工业领域内的可以自动识别分类的智能化机器人,再到被运用于重工业领域中的重型智能机器人等,都已经从最开始的人类设想阶段转化为现有的生产力,在应用领域都产生了极大的作用。为了对工业机器人以及自动化控制有更好的了解和更为深入的认识,也便于更好地展开对于工业机器人技术的发展和研究,本文从工业机器人的控制系统、工业机器人的控制方式以及工业机器人的不同应用场景等方面对机器人的自动化控制进行了阐述。

1自动化控制的特点

工业机器人技术的应用功能主要表现为示教再现与运动控制,操作人员可以根据实际生产要求,对自动化控制模式进行调控,当生产模式出现各类问题时,自动化控制模式可以及时做出正确反应,从而保证生产活动顺畅程度。例如,自动化控制平台会将操控指令发送到工业机器人的运行系统中,机器人可以根据预先制定的程序自动作业,采用这种自动化的生产模式,不仅可以降低工业生产过程中的劳动力损耗,还可以避免人员伤亡问题,而且自动化控制模式可以根据实际运行参数进行调试,从而科学提升自动化作业精准度。自动化控制模式的发展,可以赋予工业机器人更多的运行技术,同时为保证现代化工业的发展需求,也要对工业机器人的作业质量提出要求。因此,可以看出工业机器人与自动化控制技术是相辅相成的关系,工业机器人的大量应用,可以减少生产过程中的安全故障问题,并且自动化控制模式重视对设备运行参数的采集与分析,这也可以提前发现设备运行故障问题,从而制定相应的防治措施,而且在自动化控制平台与互联网计算机技术进行协同发展的过程中,可以使传统工业生产模式更加数据化与规范化,利用内网信息库来完成机器人的执行决策、管理以及技术操作。

2工业机器人在自动化控制中的应用研究

2.1汽车制造行业的应用

在世界大多数发达国家的汽车制造行业中,工业机器人的使用量已超过机器人总数的53%,而在中国,也已有超过50%的工业机器人应用于汽车制造业,而在应用于汽车制造业中的工业机器人中,有50%以上的机器人为焊接机器人。因此可以看出,工业机器人在未来的应用中必将取代汽车制造业的人工工作模式,实现工业机器人在汽车制造中完成全部作业的目标。现阶段,中国对制造业和自动化技术提出更高的要求,工业发展要追赶并赶超世界发达国家水平,工业机器人在其中发挥着重要作用。工业机器人在汽车制造业中的应用对汽车制造业的发展有着极大的促进作用,对改变中国汽车制造业现状和增加国际市场竞争力具有重要的推动作用。汽车制造业没有使用工业机器人之前,大多数汽车制造环节基本上都是靠人工完成,工作效率极低。使用工业机器人进行汽车制造作业后,工业机器人基本上取代了人工作业,大大提高了工作效率,促使中国汽车制造的总产量飞速提升,并且质量也有所保证。

2.2工业机器人控制系统的算法

采用物理建模的方法为机器人本体进行相应的设计,相应的控制系统为机器人实现高精度的操作进行控制,控制系统的引入主要是为了改善机器人系统的特性,比如让新的系统跟踪性能更好,抗干扰性能更强,鲁棒性能更高。而且在控制系统中有这么多算法,如模糊控制、专家控制、神经网络控制、PID控制、自适应控制等是工业机器人运动控制系统的主要方法,为了保证机器人的动态性能更好,满足一定的控制要求,除了以上的控制方法,目前又有一些新的控制方法出现来实现其更高的性能。在控制算法方面既要保证机器人系统具有一定的鲁棒性,又要满足参数实时变化的要求。目前,单一控制算法已经无法满足对复杂的工业机器人运动控制,往往采用模糊控制等算法与PID控制或自适应控制相结合方法,这样工业机器人运动控制的效果能实现多种控制方法融合的优点,具有很强的鲁棒性。因此,在工业机器人运动过程控制算法研究中,采用鲁棒控制方法保证机器人的抗干扰能力,结合自适应等算法对实时变化的参数进行识别与调整,在尽量降低控制算法复杂程度又保证控制算法有效性是目前主要的研究方向。

2.3工业机器人连续轨迹控制方式

和点位控制的方式有所不同,机器人的连续轨迹控制方式更好地解决了机器人运动轨迹无法掌控的缺点。这种控制方法依旧是借助机器人的末端执行器,将人类预先设定好的工作指令进行“连续”的完成,连续轨迹控制方式与点位控制方式相比最为重要的改变就是提升了机器人的工作效率,在有效地减少了机器人错误率问题的基础上,可以更为有效地提升机器人对于某项工作的完成效率。

3工业机器人在自动化控制中的应用趋势

一是感知功能更加强大。在复杂的社会生活中,人的一切活动都离不开感知,即视觉、听觉、嗅觉、触觉、知觉[3]。在这些感知的“指挥”下,人才能及时、准确地检测出自身(内部)和环境(外部)的变化,从而做出产生思想的行为。将工业机器人赋予感知功能,能够让它像人类一样对自身和环境做出准确地判断与分析,然后做出相应的操作。伴随着各种传感器与驱动集成技术、传感信息采集与融合处理技术等的发展,工业机器人的感知功能将有更大的提升。二是智能控制快速发展。智能控制是控制理论发展的高级阶段,它主要包含3个内容:一是智能信息处理;二是智能信息反馈;三是智能控制决策。目前,大多数工业机器人运动控制方式主要是点对点控制、连续轨迹运动控制和力伺服控制3种。而在未来,随着人工神经网络、智能算法、专家系统等人工智能的快速发展,智能控制也会迎来更大的发展机遇。三是故障自我诊断与自修复功能的实现。工业机器人作业环境中仅有少数操作人员,大多数时间是处于自动化运行的状态。在正常运行状态下,如遇突然断电、被物品撞击,工业机器人可能会发生停机无法启动、错误操作等问题。为了保证生产效率,工业机器人应当具备一定的故障自我诊断与自修复功能,从而能及时、正确的应对各种突发情况。伴随着工业机器人故障自我诊断系统的研究以及相关数据库的建设,在未来,相信工业机器人都会具有故障自我诊断与自修复功能。

结语

综上所述,在科学技术与社会经济协同发展的今天,工业机器人技术在诸多行业领域中取得良好的应用成果,并且已经逐步实现自动化控制模式。对于工业机器人的相关科研工作来说,在今后要加深对自动化控制技术的应用程度,并且与自身控制系统相结合,才能进一步提升应用质量。本文对工业机器人在自动化控制中的应用实践展开研究,首先阐述自动化控制技术的应用特点,其次介绍工业机器人的控制系统结构,最后深入探析自动化控制工业机器人的应用成果与发展趋势,具体为汽车制造行业,橡胶塑料工业,铸造行业,化工行业,医疗行业等。在今后工业机器人还将得到越来越广泛的应用,进而为社会生产活动提供更为优质的服务。

参考文献

[1]盛世岳,徐君.工业机器人基本操作与维护课程一体化教材开发的探索与实践[J].电子世界,2020(1):55-56.

[2]王瑞芳.工业机器人在自动化控制中的应用探讨[J].智库时代,2018(49):179-180.