工業(yè)機(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)及電氣控制中應(yīng)用

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1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）機(jī)器人技術(shù)與動力學(xué)理論、機(jī)械力學(xué)之間存在緊密的關(guān)聯(lián)性，想要機(jī)器人執(zhí)行特定的某個(gè)行為或動作，應(yīng)該事前設(shè)置好合理的技術(shù)參數(shù)，對于不同的作業(yè)場景，對機(jī)器人運(yùn)動的軌跡以及操作行為也會發(fā)生相應(yīng)的變化，機(jī)器人運(yùn)行過程中可以水平移動或垂直移動，結(jié)合實(shí)際需要合理設(shè)置機(jī)器人的自由度，以保證機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)操作行為。（2）機(jī)器人的每一個(gè)自由度都會對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的私服單元，私服單元可以直接通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行組合配置，通過私服單元相互配置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人完成不同高度操作行為。（3）通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)來控制機(jī)器人執(zhí)行特定的指令，管理系統(tǒng)預(yù)留多個(gè)多機(jī)器人操作行為的路徑與方式。

2機(jī)器人自動沖壓線系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)研究

2.1雙層控制系統(tǒng)方案

借助雙層控制系統(tǒng)可以讓沖壓系統(tǒng)從總控制系統(tǒng)中脫離出來，以獨(dú)立系統(tǒng)的形式存在，操作人員利用耦合器與通信設(shè)備將傳感器與壓縮機(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時(shí)借助以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)組件的持續(xù)性監(jiān)控。除此之外，還可以通過計(jì)算機(jī)終端實(shí)現(xiàn)對作業(yè)全程的監(jiān)管，這項(xiàng)監(jiān)管功能還能實(shí)現(xiàn)分層監(jiān)管，利用傳感器將各個(gè)組件的狀態(tài)實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。針對不同的組件，可設(shè)置不同的信號傳輸效率，假若部分網(wǎng)段出現(xiàn)異常，那么其他網(wǎng)段仍然可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)以保證整個(gè)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)為后續(xù)的組件檢修提供巨大的便捷。

2.2安全防護(hù)系統(tǒng)方案

安全防護(hù)系統(tǒng)的功能主要是保證生產(chǎn)作業(yè)過程中的安全性，確保自動化生產(chǎn)作業(yè)過程中不會出現(xiàn)人員傷亡或設(shè)備損壞等現(xiàn)象，同時(shí)有效保證電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的安全性與穩(wěn)定性。安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及兩方面的內(nèi)容：硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。其中硬件方面較為簡單，主要是安裝安全門即可。軟件方面則是利用安全軟件加強(qiáng)對各個(gè)組件的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管，將組件的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)會結(jié)合反饋信息來判斷組件運(yùn)行過程中的安全狀態(tài)，從而有針對性地調(diào)整組件的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，以保證組件始終處于安全狀態(tài)下。

2.3電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)控制器的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對控制器穩(wěn)定性的重視，本文選擇使用西門子研發(fā)的高性能S7400控制器，通過計(jì)算機(jī)終端實(shí)現(xiàn)顯示功能，電氣設(shè)備的電源模塊選擇西門子生產(chǎn)的CP640。選擇使用標(biāo)準(zhǔn)化的CP443模塊?？刂茩C(jī)柜需要配備照明設(shè)備、交換機(jī)、PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）組件、插座等。電源選擇使用380V電源，控制電柜采取接地處理措施。

2.4機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

機(jī)器人控制系統(tǒng)選擇使用西門子研發(fā)的配套控制軟件作為開發(fā)環(huán)境。機(jī)器人控制系統(tǒng)內(nèi)包括通信模塊、模塊的分配地址、故障診斷、電氣設(shè)備運(yùn)維、數(shù)據(jù)信息管理。在控制系統(tǒng)中開發(fā)出數(shù)據(jù)保存、保管的數(shù)據(jù)庫，以保證管理信息不會泄露、損壞、丟失。作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)插現(xiàn)用，保證電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息可以全部保存在數(shù)據(jù)庫中。

3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣控制焊接技術(shù)中的應(yīng)用

機(jī)器人的作用主要是代替人工完成復(fù)雜、重復(fù)、危險(xiǎn)的工作內(nèi)容，實(shí)際生產(chǎn)活動中大部分工作內(nèi)容都是重復(fù)的，實(shí)際作業(yè)的操作性較低，所以可以使用機(jī)器人作業(yè)，這樣不但提高了生產(chǎn)效率，而且在一定程度上降低了生產(chǎn)成本，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益最大化的目標(biāo)。此外，在部分危險(xiǎn)、環(huán)境惡劣的作業(yè)環(huán)境中也可以選擇使用機(jī)器人替換人工進(jìn)行作業(yè)。

3.1焊縫的自動捕捉和自動跟蹤相關(guān)技術(shù)

焊接機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自動確定焊接部位、焊接作業(yè)追蹤功能，焊接機(jī)器人可以提高焊接作業(yè)的質(zhì)量。機(jī)器人在實(shí)際焊接的過程中，因頻繁作業(yè)可能會出現(xiàn)作業(yè)誤差、輻射、弧光等負(fù)面影響，且可能會出現(xiàn)焊接火花肆意飛濺、焊接溫度波動較大等現(xiàn)象，促使最終的焊接質(zhì)量無法得到保障。而焊接捕捉技術(shù)的處理則有效解決了這些問題，通過對焊接作業(yè)的全程跟蹤、校檢，保證機(jī)器人焊接作業(yè)始終按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。近年來，我國的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與智能化技術(shù)不斷得到發(fā)展，焊接跟蹤技術(shù)也逐漸進(jìn)入到智能化的發(fā)展階段。

3.2遠(yuǎn)距離遙控焊接、編程、規(guī)劃焊接路線相關(guān)技術(shù)

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)蓬勃增長，同時(shí)科學(xué)技術(shù)也獲得了發(fā)展，在這種利好的背景下，焊接連接技術(shù)的適用范圍得到拓寬。在焊接質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，提升了焊接作業(yè)人員的作業(yè)舒適程度，且大大降低了焊接作業(yè)安全事故發(fā)生的可能性。目前，我國的焊接技術(shù)不斷提升，可以初步性嘗試遠(yuǎn)距離焊接作業(yè)。實(shí)踐活動中基本上采用遠(yuǎn)程遙控焊接施工方案，這種焊接方式屬于人機(jī)交互模式。具體而言是指操作人員直接遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)操控機(jī)器人完成焊接作業(yè)?，F(xiàn)階段，我國的智能化技術(shù)研究尚未發(fā)展成熟，理論界對自動化遙控技術(shù)方面的研究鮮有人之。上個(gè)世紀(jì)七十年代，某國的核電站建設(shè)工程施工過程中出現(xiàn)非常嚴(yán)重的核廢料泄露安全事故，此次安全事故造成了非常惡劣的社會影響，在實(shí)際搶險(xiǎn)救治過程中，即利用遠(yuǎn)程遙控技術(shù)對事故現(xiàn)場進(jìn)行指揮管控，避免事件進(jìn)一步惡化，將安全事故的影響降至最小程度?；谙嚓P(guān)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)蓬勃發(fā)展的前提下，焊接技術(shù)、焊接質(zhì)量、安全性、穩(wěn)定性均獲得了一定程度的提升，且智能化焊接技術(shù)的適用范圍得到了拓寬。機(jī)器人的離線編程方案是指機(jī)器人控制系統(tǒng)編程語言的延展，利用科學(xué)的圖像以及相關(guān)計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人在實(shí)際進(jìn)行焊接作業(yè)的過程中，應(yīng)該結(jié)合焊接作業(yè)的需求，設(shè)置合理的技術(shù)參數(shù)，以此設(shè)計(jì)機(jī)器人的運(yùn)動軌跡，保證機(jī)器人滿足實(shí)際作業(yè)的需求。

3.3專門電弧焊相關(guān)的電源技術(shù)

結(jié)合實(shí)際情況而言，焊接技術(shù)主要涉及點(diǎn)焊與弧焊兩種類型，焊接作業(yè)所需要適用到的各種機(jī)械設(shè)備主要是指推進(jìn)機(jī)構(gòu)與電源裝置，專用的電弧焊電源的整體性能比較理想，這種電源在智能機(jī)器人焊接作業(yè)過程中具備比較突出的效能。近年來，隨著我國的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與電子信息技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)器人焊接質(zhì)量不斷提升，為其提供了一種新的作業(yè)途徑。

4工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用

4.1電氣控制

電氣設(shè)備控制具有較強(qiáng)的專業(yè)性與技術(shù)性。隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且對促進(jìn)電氣行業(yè)的發(fā)展也具有重要的作用?，F(xiàn)階段，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化技術(shù)的支撐，電氣控制的智能化程度不斷提高，能夠更加靈活地控制設(shè)備，確保設(shè)備一直處于最佳運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)而提升工作效率和節(jié)約勞動成本，實(shí)現(xiàn)以低成本換大效益的目的。

4.2電氣日常操作

如果操作電氣設(shè)備時(shí)出現(xiàn)不當(dāng)行為，在降低生產(chǎn)效率的同時(shí)，可能會引發(fā)安全事故，進(jìn)而給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高電氣設(shè)備操作的規(guī)范化水平，各工業(yè)企業(yè)采取了系列措施，例如開始積極應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，對電氣設(shè)備進(jìn)行自動化和智能化管理。面對系統(tǒng)復(fù)雜、電氣設(shè)備繁多的問題，運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠簡化電氣設(shè)備的操作流程，通過鼠標(biāo)和鍵盤即可控制斷路器與電動隔離開關(guān)，還能根據(jù)需求動態(tài)調(diào)整勵(lì)磁電流。通過控制系統(tǒng)來了解電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，并依據(jù)這些信息數(shù)據(jù)為日常管理決策提供支持，制定科學(xué)合理的管理方法，從而滿足復(fù)雜的日場操作需求，減少電氣系統(tǒng)控制時(shí)間，保持更高的控制效率。跟過往的控制方法相比，使用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠更有利于節(jié)約人工成本，降低工作人員的勞動強(qiáng)度。

4.3故障診斷應(yīng)用

電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，可能會因?yàn)橥獠恳蛩氐挠绊懚l(fā)生異常，如果不能快速完成故障診斷與定位，將會對整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致更大的危害和損失。在電氣控制中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，則能夠采集與處理設(shè)備的各類數(shù)據(jù)信息，如果功能完善還能存儲數(shù)據(jù)，從而加快電氣系統(tǒng)故障診斷的過程，提高故障定位的精準(zhǔn)性，進(jìn)而分析和判斷故障發(fā)生的原因，并制定具有針對性的措施來解決，保證在最短的時(shí)間內(nèi)使電氣系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，滿足生產(chǎn)要求。

4.4電氣設(shè)備應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)中，需要確保電氣設(shè)備設(shè)計(jì)滿足自動化操作的基本要求，設(shè)計(jì)時(shí)綜合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)特征進(jìn)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，涉及諸多學(xué)科和技能，可以通過計(jì)算機(jī)設(shè)置一些算法，針對電氣設(shè)備系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，對電氣設(shè)備控制系統(tǒng)做進(jìn)一步優(yōu)化，提高設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效率。并且對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，為電氣控制提供支持。基于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)模擬電氣系統(tǒng)運(yùn)行情況，監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備的開關(guān)量，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)可以自動報(bào)警，甚至可以自動切斷部分電氣設(shè)備，保證設(shè)備處于安全狀態(tài)，防止故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，盡可能地降低故障造成的損失。

5結(jié)語

近年來，隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不斷得到優(yōu)化與完善，這項(xiàng)技術(shù)在電力設(shè)備生產(chǎn)制造活動中的運(yùn)用程度越來越高，可以強(qiáng)化對設(shè)備的控制。此外，機(jī)器人技術(shù)還可以作用在電氣設(shè)備故障檢測活動中，對設(shè)備故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)性定位，保證電氣設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)提高了電器設(shè)備運(yùn)行的效率、安全性、穩(wěn)定性，降低企業(yè)的勞動力規(guī)模，提升了電器設(shè)備的智能化、自動化水平。

作者:侯祥 趙巖 徐明遠(yuǎn) 單位:山東高速鐵建裝備有限公司