摘要：工业机器人需要用到多种技术，包括计算机技术、自动控制技术、传感器技术等。另外，近年来人工智能技术也得到了广泛运用。工业机器人的一个重要特征是可以长期长时间地进行单调、重复的体力劳动，可以替代很多人工作业。鉴于工业机器人在自动化控制领域有着广泛的应用，对工业机器人在自动化控制中的应用进行了相关研究。
关键词：工业机器人；自动化控制；运动控制；示教再现
1前言
机器人是人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代问世以来，经历了50多年的发展，已经取得了显著的效果，应用于多个领域，目前，已经研发出来可以下象棋、打扫卫生，甚至跳舞的机器人，可见，机器人技术已经走向成熟，将机器人技术应用于工业制造中具有重要的意义，本文的研究具有重要的价值，可以实现各种机器人的实用化，昭显了机器人技术的灿烂发展。
2工业机器人原理
2.1工业机器人的组成及分类
工业机器人一般由检测控制系统、执行机构和驱动机构组成。工业机器人种类繁多，按系统功能可分为：
（1）专用机器人：其控制系统和程序都是固定的不可更改的，通过固定的程序，在固定的地点，完成单一、机械的工作。其特点是应用场景单一，结构简单，制造成本低。
（2）通用机器人：其控制系统是独立的，可以根据不同工作需要，对其程序进行修改，满足不同的生产需求。该类机器人的特点是结构复杂，工作领域大，通用性强。
（3）示教再现式机器人：该类机器人的控制系统具有记忆功能，可以对操作者的示范操作进行记忆和复现操作，按示教所给予的信息完成示教作用。
（4）智能机器人：该类机器人具有多类传感器，可以对温度、声音、光照等进行感知和识别，具备自主学习能力，能够从外部搜集信息，进行决策和实施，完成预定任务。
按驱动方式分类：
（1）气压传动机器人：驱动动力来源为压缩空气，该类机器人的特点是动作迅速，结构简单，成本低。
（2）液压传动机器人：驱动动力来源为液压元件，该类机器人的特点是负载能力高，响应时间短，结构比较紧密。
（3）电气传动机器人：驱动动力来源为交流或直流伺服电动机，该类机器人精度高，响应快，结构简单，成本较高。
2.2工业机器人关键技术
工业机器人涉及领域繁多，所要求的技术能力高，而其关键技术有以下几种：
（1）驱动技术
包括液压、气动、电动三大系统，而目前AC伺服电动机驱动已成为应用于工业机器人的主流技术。新一代伺服电动机与微处理器、伺服电动机控制器相结合的技术也已开始应用于工业机器人中。
（2）控制技术
多数采用的是32位CPU，其控制轴达到27轴，大量采用NC技术、离线编程技术。
（3）智能化传感器
智能机器人数量逐渐增多，通过给机器人加装各类传感器，实现对外部温度、湿度、声音和图像等信息的采集，从而为机器人的反馈行为提供参考。
（4）集成化、系统化
当前的工业生产中，对于多台机器人配合完成工作的需求越来越迫切，因此多台机器人通过集成和整合组成一个有机的整体，从而更好地完成复杂的生产任务。数十乃至上百台机器人相互连接，与微机以及智能系统和操作人形成一个整体。
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3在自动化控制系统中特点与功能
3.1工业机器人在自动化控制系统中的特点
所谓“工业机器人”，就是在工业领域应用的多关节机械手或多自由度的机器装置。通常情况下，工业机器人需要3个左右的自由度，在复杂的机器人中，往往需要多个自由度。在工业机器人的每个自由度中，可以将自由度组成多变量的控制系统。在多个坐标下，工业机器人实现手足状态的描述，从而实现坐标变换。通过对工业机器人的控制系统进行分析，发现其与动力学和机构运动学是密不可分的。为了实现工业机器人根据人的意志去执行各项操作，就需要通过计算机对其进行控制。
3.2工业机器人在自动化控制系统中的功能
一个工业机器人往往功能较多，但是运动控制功能和示教再现是其中最为显著的2种功能。通过运动控制系统，可以使工业机器人操作器的速度和位置、姿态发生改变；通过示教再现这个功能，把动作信息和操作位置等信息传达给机器人，机器人借助记忆系统，可以将这些信息进行存储。当机器人下一次接到指令的时候，就可以根据已记忆存储的内容自动进行各种操作。在汽车制造行业中，工业机器人首先得到了应用。当科技和经济进一步发展之后，工业机器人的应用领域越来越广泛，不仅可以代替人工进行高温和高危环境的作业，还可以代替工人进行重复性高、体力消耗量的作业。工业机器人在社会生产中的广泛应用，不仅能够避免工人发生安全问题，还能够使企业的生产效率大大提升。由于工业机器人的优点较多，其在很多自动化生产领域都能够充分发挥自身的作用。比如，焊接机器人、检测机器人、搬运机器人、喷漆和喷涂机器人、装配机器人就是工业机器人在自动化生产中的典型应用。其中，焊接机器人主要用于对车身结果进行焊接；检测机器人能够对零部件的尺寸进行确定，对零部件的质量进行把握，有的甚至还能够对零部件实现自动分类，大大降低了工人的工作量；材料搬运机器人在搬运工作中起着重要作用，不仅能够装货和卸货，还能够抓取零件、堆垛等；喷漆和喷涂机器人自由度的数量往往要大于5，这是由这种作业对机器人的动作要求所决定的。
4工业机器人技术的发展趋势
4.1工业机器人的智能化
智能化是工业机器人的主要发展方向，通过智能化，可以提升工业机器人的执行力，为工业机器人的发展创造有利的条件。因此，工业机器人技术的发展趋势就是实现工业机器人的智能化。工业机器人的智能化需要注意以下几点问题，第一，利用神经元与模糊控制等智能化策略进行控制，在此基础上利用被控制对象模拟性不强的特点解决复杂性问题，是智能化的最低层次，也是智能化发展的初步目标。第二，通过程序设计，使机器人具备与人类类似的问题解决能力以及逻辑推理能力，实现非结构环境的自主解决，提升工业机器人的自主解决能力，实现更高层次的智能化，实现人类思维方式的模拟，使机器人的功能更加齐全，具备问题解决能力。
4.2工业机器人的协调化
由于工业机器人的生产规模不断扩大，协调化发展也越来越迫切，在大型生产线上，需要较多机器人共同完成工作，因此，机器人的控制与设计不再单纯的是自身控制问题，不仅需要协调工作，还需要互相配合。除此之外，随着capp、cad等技术的发展，需要将设计。工艺、生产制造等零部件存储与配送相结合，促进工业机器人的协调发展，实现计算机集成制造，工业机器人的协调化目的。
4.3工业机器人的微型化
工业机器人的微型化是一种未来的发展趋势，是21世纪的尖端技术之一，近些年，技术不断发展，我国已经开发出了手指大小的微型机器人，此类机器人在生产生活中发挥了重要的作用，尤其在医疗领域与军事领域，占据了不可替代的重要位置。微型机器人的应用十分广泛，随着科技的快速发展，预计在未来可以发展出毫米级大小的微型移动机器人，可以发挥更加重要的作用，不仅可以进行精密机械加工，还可以在现代光学仪器、现代生物工程、医学工程与遗传工程等方面产生重要的影响，促进社会的进步与发展。
5结束语
总而言之，工业机器人技术不断发展，机器人智能化水平不断提高，机器人的应用不断扩大，将机器人技术应用于工业具有重要的意义，不仅可以提高产品质量，提高生产效率，还可以改善劳动环境，保障人身安全，降低失误率，降低生产成本，达到理想的效果。
参考文献：
[1]张文强.6kg工业机器人路径规划及运动仿真研究[D].合肥工业大学，2017.
[2]沈悦.六自由度工业机器人轨迹规划及控制算法研究[D].南京理工大学，2017.
论文作者:李仁芝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：机器人论文; 工业论文; 技术论文; 自由度论文; 控制系统论文; 功能论文; 领域论文; 《基层建设》2018年第6期论文;