何仰华
佛山市业鹏机械有限公司 广东 佛山 528131
摘要：机器人是技术革新发展的产物，在当下这一社会中其机器人已经成为十分常见的存在，其被广泛应用于各个行业领域之中，一定程度上减少了提升了工作效率与质量，也具有良好的控制性能。工业机器人技术是集多种学科为一体的技术模式，如计算机技术、仿生学理论、电子信息技术等，体现出多功能性，因而也受到诸多领域的使用青睐。通过对工业机器人技术的应用，可以简化工作程序、减少人力资源消耗，以自动化控制手段完成多种工作任务，利于推动行业整体技术进步。本文对工业机器人技术在自动化控制中的应用进行分析探讨。
关键词：工业机器人技术；自动化控制；应用
引言
随着技术的革新发展，自动化控制成为多个产业的变革方向，人工智能逐渐普及到各个行业领域之中，工业机器人技术便是其中之一，其不仅表现了技术的创新发展，也体现了现代化产业格局的新突破。工业机器人在不同产业中的应用，也充分发挥出了其智能技术优势，改变了传统产业的技术弊端，优化了工业技术性能，极大程度上推动着各个行业领域的自动化发展，使其成为产业结构中重要的支撑力量，而目前对该技术的推广应用，也有助于推动我国工业的进步发展。
一、工业机器人技术的相关概述
（一）工业机器人控制系统的特点
工业机器人控制系统的特点主要表现在四个方面：一是工业机器人以智能控制模式为主，其装置部件中包含有传感器设备，可以自动对周围环境检测，并将信息反馈给控制系统，在接收行为指令后可以根据实际环境自主调整运行。二是工业机器人具有触觉控制性能，对于人或者其他物体的触碰可以快速感知，而自主调整行为，找到最佳的行为路径[2]。三是工业机器人具有一定测算能力，在运行过程中工业机器人可以在智能控制系统下对周边物体进行距离测定，并做到自主规避，选择最佳路径执行工作任务，确保其运行效率。四是工业机器人在智能控制系统之中，能够对自身机械的行为、速度、位置、状态等做出调整，根据其控制需要以及控制标准完成一系列控制指令。
（二）工业机器人的主要控制方式
工业机器人的主要控制方式可以分为三种类型：
第一种工业机器人采用了点位控制方式。点位控制方式主要是对机器人的行进路线进行目标设定，而其点位目标不是单一的，是由不同点位逐渐连接而成，根据一个个点位目标的实现而形成一条系统的路径，完成行进行为任务。此控制方式中机器人的控制位置在于其末端执行器，按照多线程工作形式对行为动作指令提供辅助控制，逐步完成一个个小的任务指令后，最终完成其最终任务目标[3]。采用点位控制方式对于工业机器人而言具有较好的性能保障作用，是确保其技术有效应用的前提，一方面在点位控制方式基础上机器人工作效率、精准性随着提升，提升工业机器人的整体技术性能，也可以规避在工作过程中常发的失误问题。另一方面通过末端执行器可以将机器人固定在既定位置，使其专注完成某项工作任务，具有高度固定性。
第二种工业机器人采用了连续轨迹控制方式。连续轨迹控制方式弥补了点位控制模式的不足，其可以使得工业机器人完成相应的运转轨迹，保持行为的连续性，与点位控制模式有着根本性的差异，此控制方式的应用能够再次提升机器人工作任务的完成效率，加快其工作执行水准，避免出现较多的工作失误。
第三种工业机器人采用了力矩控制和智能控制方式。力矩控制方式的根本在于力的控制，其最常应用于物体的取放以及装配工作中，能够在点位控制前提下完成对定点物体的取放操作，并且可以根据物体的性质合理调整适当的操控力矩，这对于相关工作而言可以极大程度上解放劳动力，而提升工作效率。智能控制方式是工业机器人中最基本的控制方式，力矩控制就是智能控制的一种体现，其控制方式主要在于自动化，能够通过自动感知系统检测工作环境并判断其环境是否存在问题，在确保周围无误的情况下继续执行工作任务，若存在问题其还可以通过对反馈数据的分析计算，确定出最佳的工作方式，如在行进过程中遇到障碍物，经过检测和数据分析后可以快速找到另一条无阻的行进路径，又或者在工作中国遇到突发情况，在智能系统控制下其可以快速找到合适的处理手段，自主发布指令控制机械设备，在未获得人为处理之前做好基本的充处置工作，这一智能化优势的体现，可以有效规避工作中的突发紧急情况，也可以减少其带来的损失威胁。
波士顿动力仓库机器人Handle是2020年波士顿动力所研发的以“足+轮”为主要行动形式的机器人（如图一所示），其控制方式则主要体现在点位控制方式、连续轨迹控制方式、力控制方式以及智能控制方式四个方面。在应用中其与OTTO自主移动机器人实现了协同操作，具体在物流仓库的搬运工作中进行了实践，Handle基于其视觉系统与平衡控制将货物抓取放置在运货盘中，完成货物搬运，优点在于操作便捷、灵活，减少人工劳动。另外，其也存在不足，即单一应用在仓库当中由于体型较大、往返移动不便而并不能获得理想的配送效益，只有与类如OTTO自主移动机器人相配合协同，在定点搬货位置等待OTTO自主移动机器人到达后，直接将货物放置在其上，然后由其完成货物搬运，才能够发挥出工业机器人所带来的应用效益。
图1 波士顿动力机器人
二、工业机器人在自动化控制中的具体应用
（一）在搬运工作中的应用
工业机器人技术在搬运工作中具有较为广泛的应用，在现代物流产业大规模发展的背景下，从小包装物品到大货物的搬运成为物流工作中的基本工作任务，工作机器人技术的引入和应用能够帮助此类企业提高搬运工作效率，同时减少人力成本的投入，既可以保证企业的成本效益，还可以确保其生产安全性。
AGV智能搬运机器人是近几年在仓储物流中应用较为广泛的机器人，在菜鸟未来园中便应用了此类机器人，其完成了商品储存到发货的全过程，据相关数据显示，将AGV投入使用后单个立体仓库的日发货量达到8000立方米，整体性吞吐能力提升将近一倍，并且机器人的工作效率是人工效率的3倍之多，更是将货物拣选准确率提高到了99.9%，经济效益自然也得到提高。结合实际应用情况来看，在搬运工作中执行工作任务的机器人有两种常见的类型，以轴的数量为划分标准，包括四轴的和六轴的。其中六轴机器人主要应用在大宗物品的搬运中，物品重量较大、规模较大，需采用高负载的工业机器人进行搬运，除了货运物流中常见之外，在铸造业、电子工业中其应用也比较多。而四轴工业机器人则更多的应用于小宗物品的搬运中，其操控便捷、灵活度较高，可以更加随意、快速的搬运移动物品，达到高效输送的目标[4]。
（二）在工业领域中的应用
工业机器人在工业领域中的应用价值较高，其可以完成工业工作中相对复杂的任务，以及对于人工处理而言具有一定难度的工作任务，如此能够大幅度提升工业生产中的工作效率。以工业生产中的焊接工艺为例，其包括对车体架构的焊接、对机械设备的焊接等，由于焊接工作需要通过高温技术进行处理，对于人工操作来说难度较大，且具有一定的危险性，而采用工业机器人技术可以更精准快速的完成焊接工作，具有较强的耐高温性能，并且在数字化控制前提下能够提升焊接的精准度，减轻人力消耗，保证焊接工作的工艺效率。在农业机械制造当中，对于机械构件的焊接，若以人工方式开展，则需要将烙铁与焊接点相对应，让引线和焊盘加热后且达到熔化温度，再将焊丝放置在焊点，熔化成焊锡然后将其移开，待到焊锡在焊点完全润湿再移开烙铁，完成焊接，过程中需把控好焊点位置温度以及时间。而应用库卡机器人（如图二所示）以两个机器人系统为基础，倒置于C型龙门柱，运用关节机械臂精准定位所需焊接点，对不同零件进行焊接。同时，其也能够在最大可达距离内利用旋转、转环等功能对同一零件进行控制，并完成对应点位的焊接。
图2 库卡机器人
（三）在汽车制造业中的应用
汽车制造业是应用工业机器人最为广泛的行业领域，随着人工智能技术的发展，工业机器人技术的智能水平越来越高，除了能够完成基本的制造焊接工作任务之外，而且能够较高水平的完成整体组装和测试工作，这在极大程度上推动了汽车制造业的创新性发展[5]。首先，在汽车零件上料中应用搬运机器人，以生产柔性化优势实现对汽车零部件的高精度定位上料，其中配备有相应的视觉系统可以完成视觉数据采集，对搬运过程和工作状态进行监控；其次，焊接机器人在汽车制造业中的应用，由于汽车制造中多种零件、部件需要进行焊接组装，焊接机器人的应用可以提高制造水平，如对油箱进行焊接，可根据制造需要选用研发特定油箱形状的焊机，并通过对CCD摄像机、高速摄像机等信视觉技术的应用，能够获取焊接熔池的数据参数，确保线焊速度均衡基础上完成可靠的自动焊接。另外，对装配机器人的应用更具广泛性，利用机器人不仅可以实现对仪表盘、车轮轮胎、后悬梁、油箱等部件的安装，还能够完成发动机等大型配件的安装。提高汽车成品效率。而在一系列组件安装完成后，也通过喷涂机器人（如图三所示）的应用实现对汽车外部形态的完善，完成系统性的高智能化汽车制造过程。
图3 喷涂机器人
（四）在医疗领域中的应用
工业机器人技术在医疗领域中发挥着不可忽视的重要价值作用，一些高精度机械人在医疗手术中为医生提供技术辅助，帮助医生处理一些相对简单的手术项目，简化手术操作，一定程度上提高手术实施可靠性。如在神经内窥镜手术操作中，部分医院已经采用了手术机械臂进行操作，其可以通过设定一定的参数值，由机器人自动按照程序逐步完成肿瘤定位任务。采用达芬奇手术机器人进行手术辅助，由医生控制系统、三维成像视频影像平台和机械臂组成（如图四所示），其将手术三维视觉放大至15倍左右，为医生提供了更加广阔的视野，由高温定性的机械臂从不同角度对患者肿瘤位置与大小进行窥测，并通过成像系统反馈给医生，并且其更便于灵活精准的操作，在病灶处完成切割、止血、缝合等细节操作，同时具有创伤小、恢复快等手术优点。机器人在医疗领域中的应用表明医疗行业在不断实现着技术上的革新，未来的工业机器人还将被应用在更多医疗工作当中，促进医疗事业的进步发展。
图4 达芬奇手术机器人
结束语
综上所述，工业机器人技术在现代化社会发展中的应用较为广泛，随着产业改革工作的逐步推进，技术也在不断革新，而基于人工智能发展的工业机器人技术则拥有很大的拓展空间，其在诸多行业的自动化控制领域中具有极好的发展前景，相关行业企业应把握技术发展机遇，积极引入工业机器人技术。未来人工智能技术还会继续创新与发展，而工业机器人技术业将继续革新，相关企业需随技术发展而优化对工业机器人的应用，从而不断推动我国工业产业的发展，促进自动化控制的转型升级。
参考文献：
[1]崔岳.工业机器人技术在自动化控制领域的实践研究[J].设备管理与维修,2021(06):100-101.
[2]邱磁贝.浅谈工业机器人技术在自动化控制领域的实践[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2020(12):186-187.
[3]于果然.工业机器人在自动化控制中的应用分析[J].科技与创新,2020(22):149-150.
[4]邓小新.工业机器人技术在自动化控制领域的运用[J].科技风,2020(20):10.
[5]魏炳哲,于磊,王万里.工业机器人技术在自动化控制领域的实践分析[J].科学技术创新,2020(17):108-109.
作者简介：
姓名：何仰华，性别：男，民族：汉，籍贯：广东潮阳 ，出生年月：1962年11月，学历: 本科，研究方向：工业智能机械设备，职称：机械设计制造工