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淺談工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域的實(shí)踐

2021-1-4 來源：-- 作者：-

【摘要】隨著我國科技水平的快速發(fā)展，機(jī)器人領(lǐng)域和自動(dòng)化控制領(lǐng)域都有了前所未有的發(fā)展前景。在不斷發(fā)展的過程中，更多的新技術(shù)、新設(shè)備呈現(xiàn)在了人們的視野之中。為了更好地保證相關(guān)領(lǐng)域可以有持續(xù)上升的發(fā)展前景，讓機(jī)器人可以更好地服務(wù)于社會(huì)，造福人類，就有必要針對(duì)自動(dòng)化的技術(shù)手段，配合以工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)支持，總結(jié)并制定出更為適合機(jī)器人領(lǐng)域與自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)展的可行性法則，在相關(guān)法則的規(guī)范下，協(xié)調(diào)好兩個(gè)領(lǐng)域之間的關(guān)系，進(jìn)而可以提升整個(gè)社會(huì)工業(yè)階段性的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；工業(yè)自動(dòng)化；種類；實(shí)踐應(yīng)用

1、引言

現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中，機(jī)器人的運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，早在 20 世紀(jì)末機(jī)器人的概念就已經(jīng)被提出，并在 21 世紀(jì)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)構(gòu)想。現(xiàn)在，機(jī)器人已經(jīng)普遍存在于人類的生產(chǎn)生活當(dāng)中，從最普通的家庭掃地機(jī)器人，到運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的可以自動(dòng)識(shí)別分類的智能化機(jī)器人，再到被運(yùn)用于重工業(yè)領(lǐng)域中的重型智能機(jī)器人等，都已經(jīng)從最開始的人類設(shè)想階段轉(zhuǎn)化為現(xiàn)有的生產(chǎn)力，在應(yīng)用領(lǐng)域都產(chǎn)生了極大的作用。為了對(duì)工業(yè)機(jī)器人以及自動(dòng)化控制有更好的了解和更為深入的認(rèn)識(shí)，也便于更好地展開對(duì)于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和研究，本文從工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人的控制方式以及工業(yè)機(jī)器人的不同應(yīng)用場(chǎng)景等方面對(duì)機(jī)器人的自動(dòng)化控制進(jìn)行了闡述。

2、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

機(jī)器人是指其組成的主要部件是機(jī)械和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，然后通過對(duì)設(shè)定編程程序的指令實(shí)現(xiàn)完成既定的任務(wù)，以此來幫助人類減少勞務(wù)方面的工作。就機(jī)器人自身來說，它缺少對(duì)于問題的自主思考能力，這個(gè)特點(diǎn)決定了機(jī)器人在日常的工作中是不會(huì)因?yàn)橹貜?fù)操作而產(chǎn)生厭倦或者是煩躁的情緒的，因?yàn)闄C(jī)器人自身不會(huì)理解自己當(dāng)前所執(zhí)行的命令的最終結(jié)果。通過對(duì)控制機(jī)器人的系統(tǒng)指令進(jìn)行掌控，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的全程控制。機(jī)器人控制系統(tǒng)一般存在以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：

第一，機(jī)器人在移動(dòng)過程中對(duì)于參照物的選擇是和人類的感官選擇不一樣的，機(jī)器人本身缺乏對(duì)于外部環(huán)境的探索并將信息進(jìn)行集中處理的能力，這樣機(jī)器人無論是完成任何任務(wù)，都是依照計(jì)算機(jī)編程人員的設(shè)定程序來選擇移動(dòng)的參照物進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且是嚴(yán)格地依照編程人員事先設(shè)定的移動(dòng)坐標(biāo)進(jìn)行軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按照編程設(shè)定的路線進(jìn)行日常工作的。這就是說想要讓機(jī)器人完成既定的工作任務(wù)，就要事先對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行線路和行動(dòng)軌跡進(jìn)行程序編寫。

第二，機(jī)器人的設(shè)定程序也不是固定不變的。在機(jī)器人進(jìn)行日常的工作任務(wù)中，可以在系統(tǒng)允許的情況下為機(jī)器人設(shè)定出一定的自由度和自主空間，這樣可以更有助于機(jī)器人開展自身的日常工作。在機(jī)器人開展日常的某項(xiàng)工作的時(shí)候，可以更好地借助于為機(jī)器人設(shè)定的自由裁量來完成和實(shí)現(xiàn)既定工作之外的其他非設(shè)定任務(wù)，這樣可以有效地避免機(jī)器人程序的單一性，進(jìn)而提升機(jī)器人的整體自動(dòng)化和智能化程度。

第三，機(jī)器人的特點(diǎn)決定了其缺乏和外界進(jìn)行溝通的能力和方法。這是機(jī)器人與人類的最根本的區(qū)別所在，所以在對(duì)機(jī)器人進(jìn)行工作分配的時(shí)候，沒有辦法像人類之間一樣互相溝通。這其中所產(chǎn)生的交流問題亟待解決，當(dāng)前人類與機(jī)器人的溝通主要是依靠計(jì)算機(jī)代碼以及編程語言來實(shí)現(xiàn)，借助于計(jì)算機(jī)代碼的方式向機(jī)器人傳達(dá)任務(wù)、發(fā)出工作指令，讓機(jī)器人可以對(duì)人類的工作要求更為明確，進(jìn)而更好地完成人類需要機(jī)器人進(jìn)行的工作任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)人類對(duì)于機(jī)器人的全面了解和細(xì)致掌控。

3、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要功能

3.1、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制功能

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是機(jī)器人進(jìn)行自我移動(dòng)的一項(xiàng)重要能力，對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制也是其完成既定工作的最為基礎(chǔ)的要求。通過對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以更好地促進(jìn)系統(tǒng)自動(dòng)化的控制模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)器人自身形狀的變化、自身速度的調(diào)整和機(jī)器人自身機(jī)械部件輔助工作的完成控制，以更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人完成自身工作的質(zhì)量和效率，讓機(jī)器人可以依照人類事先設(shè)定好的程序來完成自身工作。

3.2、機(jī)器人相互間的示教再現(xiàn)功能

示教再現(xiàn)是一種學(xué)習(xí)的技術(shù)和手段。其被運(yùn)用到機(jī)器人技術(shù)上有更好的契合度和更為顯著的發(fā)展空間，機(jī)器人可以通過對(duì)于某種操作進(jìn)行學(xué)習(xí)，而最終在實(shí)際的工作當(dāng)中得到應(yīng)用，示教再現(xiàn)中的師范學(xué)習(xí)方式可以使機(jī)器人之間相互進(jìn)行學(xué)習(xí)，使工作開展更加多樣化。示教再現(xiàn)的學(xué)習(xí)模式可以更為高效地提升機(jī)器人整體的自動(dòng)化和智能化，可以提高機(jī)器人整體的工作效率。

4、工業(yè)機(jī)器人的控制方法

4.1、工業(yè)機(jī)器人的點(diǎn)位控制方式

工業(yè)機(jī)器人的點(diǎn)位控制方式是通過對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行軌跡進(jìn)行點(diǎn)位設(shè)置的方法，機(jī)器人通過對(duì)每個(gè)點(diǎn)位的工作目標(biāo)完成來最終實(shí)現(xiàn)整體工作任務(wù)完成的一種控制手段。點(diǎn)位控制方式是通過對(duì)機(jī)器人的末端執(zhí)行器進(jìn)行控制，讓機(jī)器人可以行程類似多線行程的日常工作方式，機(jī)器人通過將每一項(xiàng)小的任務(wù)完成而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于整體任務(wù)的工作完成。

4.2、工業(yè)機(jī)器人連續(xù)軌跡控制方式

和點(diǎn)位控制的方式有所不同，機(jī)器人的連續(xù)軌跡控制方式更好地解決了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡無法掌控的缺點(diǎn)。這種控制方法依舊是借助機(jī)器人的末端執(zhí)行器，將人類預(yù)先設(shè)定好的工作指令進(jìn)行“連續(xù)”的完成，連續(xù)軌跡控制方式與點(diǎn)位控制方式相比最為重要的改變就是提升了機(jī)器人的工作效率，在有效地減少了機(jī)器人錯(cuò)誤率問題的基礎(chǔ)上，可以更為有效地提升機(jī)器人對(duì)于某項(xiàng)工作的完成效率。

4.3、工業(yè)機(jī)器人的智能控制方式

機(jī)器人的智能控制方式是當(dāng)前機(jī)器人控制方式中被運(yùn)用最為廣泛的方式之一。工業(yè)機(jī)器人智能控制方式就是運(yùn)用機(jī)器人自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)其自主判斷，從而更好地完成人類要求的工作內(nèi)容和任務(wù)要求。為了更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化控制，需要借助更多的硬件方面的有效輔助。在數(shù)字化高速發(fā)展的現(xiàn)代化背景下，智能化的手段和智能化的設(shè)備已經(jīng)被運(yùn)用到了社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)融入人類生活的每個(gè)角落。這一項(xiàng)技術(shù)手段也會(huì)被完整地落實(shí)到工業(yè)機(jī)器人的智能控制方式之中。工業(yè)機(jī)器人通過連續(xù)地接收外界傳感器的指令，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同環(huán)境的了解和探索，并最終將自身探索和發(fā)現(xiàn)到的內(nèi)容與數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)收集到的信息進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，并形成自主化的總結(jié)建議，給出最為合理的解決問題的方式，這樣就可以從時(shí)間、空間以及出錯(cuò)率等多個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的自主制定、自主選擇處理方案，以便最終更好地完成系統(tǒng)設(shè)定的既定工作任務(wù)。

5、結(jié)語

總之，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展以及普及是未來科技型社會(huì)的必然要求，可以通過增加工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量和工業(yè)機(jī)器人的智能化能力以及工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化控制手段的不斷提升，來實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的智能化不斷提升。未來社會(huì)中，工業(yè)機(jī)器人所要承擔(dān)的工作難度和責(zé)任要遠(yuǎn)大于當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人，無論是工作的完成速度還是復(fù)雜程度以及在開展工作過程中所能處理問題的自主能力都會(huì)出現(xiàn)極大的改變。在不遠(yuǎn)的未來社會(huì)，機(jī)器人終究會(huì)成為人類生產(chǎn)和生活中最為有效的助力，在未來人類的生產(chǎn)和生活中，機(jī)器人將會(huì)發(fā)揮出相較于現(xiàn)在更為巨大的作用。

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