摘要：工业自动化时代，工业机器人由于具有控制系统响应快、过载能力强，操作精度高，自动化和稳定性功能强大等诸多优点而在工业自动化领域被广泛应用。本文主要分析我国工业机器人的发展现状，介绍工业机器人在自动化控制系统中的特点、功能、系统组成和控制方式，对工业机器人在自动化控制的发展作出展望。
关键词：工业机器人；自动化控制；应用
前言：工业机器人技术是集计算机技术、传感技术以及自动控制技术于一体的人工智能技术。机器人在我国的广泛应用，标志着我国工业的自动化水平已经进入了一个全新的时代。
1 分析我国工业机器人的发展现状
我国目前对于工业机器人来说，通过和国外对比依然是具有着较大的差距，这点主要是因为我国工业机器人的起步较晚存在联系，当今虽然是我国工业机器人在技术方面取得一定的成就，但是对于一些核心的技术而言，并没有掌握，我国真正的知识产权工业机器人也不是很多，总而言之，目前我国的工业机器人技术水平并不是很高，具体一点便是因为在制造和装配上面。因为我国的零部件精密程度和世界先进国家对比必然是存在差距，虽然是在关键技术和装配方面取得了一定成绩，但是这些突破和国外进行对比依然是存在较大的差距，这点需要引起重视。
2 在自动化控制系统中特点与功能
2.1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。在此过程中，需要借助非线性数学模型来实现，通过该模型，设置模型参数，使工业机器人的运动状态发生各种改变。需要注意的是，工业机器人可以通过最优路径来实现各种动作的操作。另外，对于高级工业机器人而言，如果能够借助计算机构建信息库，那么就能够更好地对工业机器人进行控制和执行各种操作。
2.2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。另外，有时候为了使机器人实现定向行走，往往通过导轨来对工业机器人进行行走轨迹引导。装配机器人由于具有听觉传感器、视觉传感器、触觉传感器等多个传感器，所以能够使装配工作得到顺利开展。
3 工业机器人的控制系统组成
工业机器人包括示教盒、控制计算机、轴控制器、传感器接口以及辅助设备控制等几个部分。机器人控制系统组成，见图1所示。工业机器人控制系统的使用的计算机，通常是微型计算机，或者是微处理器，控制系统综合的指挥调度机构就是控制计算机。示教盒有效运用串行通信方式，与主计算机交互信息，既具有CPU，又具有独立储存单元，对工作轨迹和参数以及人机交互示教进行设定，是示教盒主要的功能。传感器主要有三种：力觉传感器和视觉传感器以及触觉传感器，对信息进行检测是其的主要作用，从而使控制工业机器人的柔顺得以有效地实现。轴控制既控制工业机器人的加速度和速度，又要控制工业机器人各个操作关节的位置。辅助设备控制主要将与工业机器人互相配合的辅助设备进行调节和控制。
图1 机器人控制系统的组成
4 工业机器人的控制方式
工业机器人有多种控制方式，按作业任务的不同，主要可分为四种。（1）点位控制方式。这种方式只对工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上位姿进行控制。在控制时，只要求工业机器人能够快速、准确地在相邻各点之间运动，对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。（2）连续轨迹控制方式。这种方式是对工业机器人末端执行器在作业空间中的位姿进行连续控制，要求严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控、轨迹光滑，运动平稳，以完成作业任务。（3）力（力矩）控制方式。在进行装配、抓放物体等工作时，除了要求准确定位之外，还要求所使用的力或力矩必须合适，这时须要使用力（力矩）伺服方式。（4）智能控制方式。其智能控制是通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库作出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有较强的环境适应性及自学习能力。
5工业机器人在自动化控制过程中的发展展望
根据我国的制造和自动化技术要求，对工业机器人这方面提出了发展战略的目标要求，要向发达国家学习优良技术并加以创新，努力研究发展具有高水平的工业机器人，同时在产品和技术方面需要取得一定的突破。所以针对于工业机器人而言，其发展主要是包括了以下的几个方面内容：第一，为在一些危险的环境下进行高温和高压的工作，比如机器人应用到油气管道的检查中。第二，在医学领域之中，工业机器人的应用也是具有着比较明显的优势，可以有效的将工业机器人应用到外科手术和骨骼矫正等手术中，对于这种类型的手术，如果仅仅只是依靠医生也是难以做到精细化的处理，因为人工操作总是会存在着各种的误差问题，但是通过机器人进行合理的使用，可以让手术变得更加精细。第三，为仿生机器人，对于这种机器人来说，可以进行模拟人类的行走，并且也是通过网络的方式对机器人进行遥控。总而言之，对于我国的工业机器人而言，其发展线路会向着更加智能以及低成本的方向进行发展。
6结语
在经济和科学技术飞速发展的今天，工业机器人在技术方面和功能方面都得到了较大的提升，已经能够实现较为复杂的自动化控制。在工业自动化程度不断提高的背景下，工业机器人必将得到越来越广泛的应用，为社会生产活动带来更多便利。
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论文作者:林金龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
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