于彤

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

工業(yè)機器人現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到眾多領(lǐng)域中，例如工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等，對于特殊生產(chǎn)環(huán)境有著更高的適應(yīng)性。就工業(yè)機器人的電氣控制應(yīng)用進行分析，需要了解其結(jié)構(gòu)組成，總結(jié)其分類情況，判斷可應(yīng)用方向，并做好電氣控制系統(tǒng)各部分研究設(shè)計，以此來保證工業(yè)機器人技術(shù)的優(yōu)勢得以全面發(fā)揮。

1 工業(yè)機器人技術(shù)分析

工業(yè)機器人主要面向于工業(yè)領(lǐng)域中多關(guān)節(jié)機械手以及多自由度機械裝置，通過PLC 控制技術(shù)可以自動執(zhí)行各設(shè)定動作，通過自身動力以及控制能力來完成各種基礎(chǔ)功能的一種機器。簡單來講，工業(yè)機器人各執(zhí)行動作的完成，是以計算機技術(shù)作為支持，根據(jù)生產(chǎn)需求發(fā)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(yè)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(yè)機器人以及6 自由度標準工業(yè)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(xiàn)運行控制，完善行動、多傳感器控制以及自動導(dǎo)航等功能，目前該類機器人已經(jīng)在速度、可靠性以及精度等方面取得了顯著的研究效果?？蓾M足食品、電子、醫(yī)藥等企業(yè)生產(chǎn)中柔性搬運、輸送等要求，尤其是在快遞行業(yè)中的應(yīng)用，可作為主要的物品分揀運輸工具。工業(yè)機器人組成包括主體、驅(qū)動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)三部分。主體包括機座與執(zhí)行機構(gòu)兩部分，如臀部、手部、腕部，部分機器人還設(shè)計有行走機構(gòu)。目前所設(shè)計應(yīng)用的工業(yè)機器人多數(shù)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(qū)動系統(tǒng)分為動力裝置與傳動裝置，負責(zé)各執(zhí)行機構(gòu)可以完成設(shè)定的動作?？刂葡到y(tǒng)為核心部分，以設(shè)定好的程序為依據(jù)，針對驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并控制其可靠執(zhí)行。

2 工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)組成

2.1 機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

從機械結(jié)構(gòu)角度分析，工業(yè)機器人可分為并聯(lián)式與串聯(lián)式兩種。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的一個軸處于運行狀態(tài)時，其他軸的坐標原點不會產(chǎn)生變化，而串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的軸與軸之間則存在著相互影響。前期大部分的工業(yè)機器人多是采用的串聯(lián)方式，在技術(shù)不斷更新的情況下，逐漸以并聯(lián)方式居多，可以更好的來解決串聯(lián)式存在的不足。并聯(lián)設(shè)計的工業(yè)機器人剛度更大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，應(yīng)用過程中除了可以承受更大負荷以外，生產(chǎn)精度也更高。

2.2 感知系統(tǒng)

工業(yè)機器人是通過視覺伺服系統(tǒng)來完成感知，通過伺服系統(tǒng)的反饋，來為機器人提供位置狀態(tài)調(diào)整依據(jù)。同時，通過視覺伺服系統(tǒng)還可以在工件識別、產(chǎn)品包裝以及質(zhì)量檢測等方面做進一步的優(yōu)化，提高整體生產(chǎn)質(zhì)量。工業(yè)機器人感知系統(tǒng)共分為外部傳感器模塊與內(nèi)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(chǎn)過程的調(diào)整與管理，更好的避免各種異常情況的發(fā)生。

2.3 環(huán)境交流系統(tǒng)

機器人-環(huán)境交流系統(tǒng)也是工業(yè)機器人的重要子系統(tǒng)之一，主要完成外部設(shè)備與機器人之間的聯(lián)系。在系統(tǒng)的支持下，可以將機器人與外部設(shè)備組成實現(xiàn)特定功能的單元。工業(yè)機器人在應(yīng)用過程中，多個外部設(shè)備可以與機器人組成一個功能單元，實現(xiàn)裝配、焊接等任務(wù)的執(zhí)行，或者是由多臺機器人共同組成特定功能的復(fù)雜單元，負責(zé)完成各種特定工作。

2.4 驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)負責(zé)為機器人的機械機構(gòu)提供動力，因為各種類型機器人的動力來源不同，相互間驅(qū)動傳動方式也就存在明顯差異?，F(xiàn)在所應(yīng)用的工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)主要為機械式、電氣式、氣壓式與液壓式。

2.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)為機器人架構(gòu)的重要組成部分，可根據(jù)具體工作指示以及傳感器傳輸?shù)男盘?，來完成各種提前設(shè)定好的功能或動作?？刂葡到y(tǒng)可分為人工智能控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)以及程序性控制系統(tǒng)三類。另外，按照控制運動形式劃分，包括的則有連續(xù)軌跡控制與點位控制等類型。

2.6 人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)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(shè)定，保證機器人可以順利完成各種動作。

3 工業(yè)機器人技術(shù)在電氣控制中應(yīng)用分析

3.1 電氣控制方面

電氣設(shè)備控制具有非常強的專業(yè)性與技術(shù)性特點，可以說是電氣領(lǐng)域研究的要點。隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化設(shè)備已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)中的主角，并且在電氣行業(yè)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。目前來看，在計算機技術(shù)以及智能化技術(shù)的支持下，電氣控制在不斷的實現(xiàn)智能化，更靈活機動的完成設(shè)備控制，使其始終維持在最佳運行狀態(tài)，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(shè)備如果操作不當(dāng)，不僅會對生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響，甚至還會產(chǎn)生安全事故，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失。為加強對電氣設(shè)備規(guī)范化操作的管理，各工業(yè)企業(yè)均采取了系列措施，積極應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的自動化與智能化管理。面對系統(tǒng)復(fù)雜、電氣設(shè)備繁多的情況，應(yīng)用工業(yè)機器人技術(shù)，可以簡化電氣設(shè)備的操作流程，應(yīng)用鼠標與鍵盤便可完成斷路器與電動隔離開關(guān)的控制，以及還可以根據(jù)需求調(diào)整勵磁電流。通過控制系統(tǒng)來掌握電氣設(shè)備的運行情況，根據(jù)所獲得的信息來為日常管理提供支持，制定科學(xué)可靠的管理方法，有效的來應(yīng)對復(fù)雜的日場操作需求，節(jié)省電氣系統(tǒng)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(yè)機器人技術(shù)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(yīng)用

電氣設(shè)備運行經(jīng)常會因為外部因素的干擾而產(chǎn)生異常，一旦無法在短時間內(nèi)完成故障診斷與定位，必定會影響整個電氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)，產(chǎn)生更大的危害和損失。工業(yè)機器人技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用，可以對設(shè)備的各類數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的存儲。這樣就可以通過工業(yè)機器人技術(shù)的應(yīng)用，來進一步簡化電氣系統(tǒng)故障診斷的過程，更精準的定位故障位置，分析判斷故障發(fā)生原因，然后在此基礎(chǔ)上采取有效措施解決應(yīng)對，確保電氣系統(tǒng)可以及時恢復(fù)正常運行，滿足生產(chǎn)要求。

3.4 電氣設(shè)備應(yīng)用

在實際生產(chǎn)中要保證電氣設(shè)備的設(shè)計必須滿足自動化操作基本要求，設(shè)計時要綜合工業(yè)機器人技術(shù)特征進行分析，確定其應(yīng)用方向。電氣設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜程度比較高，涉及到諸多的學(xué)科和技能，可以通過計算機來設(shè)置一些算法，針對電氣設(shè)備系統(tǒng)的各項參數(shù)進行計算，對電氣設(shè)備控制系統(tǒng)做進一步優(yōu)化，提高設(shè)備的實際運行效率。并且，還可以對電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)控，為電氣控制提供支持?；诒O(jiān)控數(shù)據(jù)來模擬電氣系統(tǒng)運行情況，監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備的開關(guān)量，一旦發(fā)現(xiàn)異常將會自動報警，必要時還會自主切斷部分電氣設(shè)備，確保設(shè)備處于安全狀態(tài)，以免故障范圍的進一步擴大，將故障損失控制到最小。

4 結(jié)語

工業(yè)機器人技術(shù)的不斷更新發(fā)展，對提高電氣控制效率具有重要意義，通過對電氣設(shè)備操作、自動控制流程簡化以及故障診斷等方面的應(yīng)用優(yōu)化，為高效生產(chǎn)提供可靠支持。