機(jī)器人打磨系統(tǒng)控制技術(shù)分析論文
摘要：使用人工智能代替人類進(jìn)行勞動(dòng)的思路，在不少行業(yè)中得到了應(yīng)用，現(xiàn)代社會(huì)中，機(jī)器人越來越常見，工業(yè)機(jī)器人的用途也越來越廣泛。工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)利用機(jī)器人打磨進(jìn)行工業(yè)作業(yè)了，以現(xiàn)在的研究程度來看，機(jī)器人打磨技術(shù)還不夠完善，不能為工廠帶來太多的經(jīng)濟(jì)收益。但是這些都是相對(duì)的，機(jī)器人打磨技術(shù)的成熟是需要時(shí)間的，在不久的將來機(jī)器人打磨勢必能夠取代現(xiàn)在的人工打磨，為工廠提高打磨效率，達(dá)到資源的最大化利用。機(jī)器人等高端智能領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展程度，是國家綜合科研領(lǐng)域?qū)嵙Φ捏w現(xiàn)。在這個(gè)嶄新的時(shí)代，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用是當(dāng)下世界各國關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，全文針對(duì)工業(yè)上機(jī)器人打磨系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行了一些闡述，希望能夠?qū)ο胍私膺@項(xiàng)技術(shù)的讀者提供一些幫助。
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；打磨系統(tǒng)；控制技術(shù)
隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，機(jī)械行業(yè)已經(jīng)迎來了長足的發(fā)展，人們身邊的機(jī)械加工物品越來越多。日常用品很多都需要經(jīng)過打磨才符合人們的審美觀點(diǎn)，但是手工打磨的傳統(tǒng)打磨方法實(shí)在是太耗費(fèi)時(shí)間，新手打磨出的工作面平整度可能達(dá)不到工藝要求，而且各個(gè)同類物品之間還會(huì)存在一定的差異性，這是手工打磨的物品可能存在的弊端。所以當(dāng)前工業(yè)上的研究目標(biāo)就在于將機(jī)器人在產(chǎn)品打磨領(lǐng)域投入使用，代替人力去進(jìn)行一些繁瑣的工作，機(jī)器人能夠在很多不利于人類工作的環(huán)境下完美完成預(yù)設(shè)工作，也能保證制作產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性，深入研究機(jī)器人打磨系統(tǒng)控制技術(shù)，能夠提高機(jī)器人打磨的工作效率，為工廠帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
1國內(nèi)外機(jī)器人研究的現(xiàn)狀
上世紀(jì)六十年代，工業(yè)機(jī)器人在這個(gè)世界首次出現(xiàn)，在那之后，世界上很多國家都投入了一定的人力物力來進(jìn)行機(jī)器人方面的研究，也涌現(xiàn)出了很多的專業(yè)公司，中國在這個(gè)領(lǐng)域?qū)儆谛氯�，想要追上世界上先進(jìn)國家還需要進(jìn)行不斷的努力。針對(duì)機(jī)器人研究的屬于高端的研究，該項(xiàng)研究能夠給在于一定程度上反映國家在科技領(lǐng)域的綜合能力。日本和德國等國家作為工業(yè)大國，對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域有很多的研究，這些國家的科研資金投入也是巨量的，中國雖然在機(jī)器人領(lǐng)域的研究時(shí)間比較短，但是還是取得了一定的進(jìn)展，在機(jī)器人打磨技術(shù)的研究領(lǐng)域，我國還是有一些發(fā)言權(quán)的。[1]中國目前正在努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)趕超，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展絕對(duì)避不開工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步，機(jī)器人替代人類進(jìn)行工廠的繁瑣工作，在提高工作效率的同時(shí)能夠解放生產(chǎn)力，能夠?yàn)橹袊慕?jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。但是中國在工業(yè)機(jī)器人研究領(lǐng)域存在的問題相當(dāng)大，研究進(jìn)度緩慢，研發(fā)的很多機(jī)器人不能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，如果從國外購買機(jī)器人，價(jià)格方面是一個(gè)很大的問題，這樣的形勢壓力下，要求中國科研人員加緊開展對(duì)機(jī)器人的研究工作，讓國內(nèi)大部分工廠都能使用性能較好的機(jī)器人進(jìn)行重復(fù)性作業(yè)。
2我國機(jī)器人打磨技術(shù)存在的問題
2.1機(jī)器人打磨程序編譯困難
當(dāng)前中國使用的工業(yè)機(jī)器人主要是按照預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行工作的，機(jī)器人在編譯程序的驅(qū)導(dǎo)下，將打磨過程中需要經(jīng)過的點(diǎn)都打磨一遍。這樣的方法能夠讓機(jī)器人做出一個(gè)個(gè)重復(fù)的動(dòng)作，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品之間沒有明顯的差異。[2]但是，預(yù)設(shè)的程序的編譯時(shí)相當(dāng)困難的，因?yàn)閷?duì)一個(gè)工作面進(jìn)行打磨，需要編譯人員對(duì)軌跡進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，一旦平面上的點(diǎn)太多，程序就很難編輯，也很難校檢。另外，編譯專業(yè)人員的培養(yǎng)也是很難的，這就導(dǎo)致這樣的機(jī)器人如果想要改變工作類型，是需要工作人員付出大量努力的。
2.2機(jī)器人打磨工作情況難以反饋
機(jī)器人只是根據(jù)程序?qū)ぜM(jìn)行打磨，完成規(guī)定任務(wù)，機(jī)器人夾取工件的方式比較少，不同尺寸和形狀的工件夾取方法很有可能相同，這就容易引起加工精度低等現(xiàn)象。[3]對(duì)于一些要求不高的物品來說，這些加工誤差可以被忽略，但是對(duì)于一些精密儀器來說，這樣的誤差是不能容忍的。引起這樣的問題的主要原因是機(jī)器人打磨的控制系統(tǒng)有漏洞，當(dāng)前很多機(jī)器人的控制系統(tǒng)都是屬于開環(huán)控制，系統(tǒng)中沒有反饋機(jī)制，機(jī)器人只需要按照系統(tǒng)指示工作到底，至于工作結(jié)果如何，系統(tǒng)并沒有一個(gè)評(píng)定。當(dāng)下最值得研究的問題，就是如何為機(jī)器人打磨系統(tǒng)添加合適的反饋機(jī)制，讓機(jī)器人能夠時(shí)刻根據(jù)打磨進(jìn)度和打磨要求及時(shí)調(diào)整工作。
3如何提升機(jī)器人打磨系統(tǒng)控制技術(shù)
3.1選取合適的機(jī)器人類型進(jìn)行打磨
機(jī)器人打磨技術(shù)的關(guān)鍵就在于利用機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行打磨，所以機(jī)器人的選擇是打磨質(zhì)量的關(guān)鍵性影響因素。[4]機(jī)器人能夠進(jìn)行的工作內(nèi)容和機(jī)器人設(shè)計(jì)的合理性對(duì)工作完成度的影響甚大，如果機(jī)器人法蘭盤的活動(dòng)區(qū)域太小，那么機(jī)器人在完成比較大的工件平面打磨的時(shí)候，打磨工作會(huì)很難進(jìn)行，因此選取合適的機(jī)器人類型對(duì)工件進(jìn)行打磨時(shí)很有必要的。
3.2設(shè)計(jì)合理的末端夾具
機(jī)器人的末端夾具連接在機(jī)器人手腕部位，夾具樣式的不同決定了機(jī)器人能夠進(jìn)行的工作種類。打磨用機(jī)器人的末端夾具是打磨頭，對(duì)打磨機(jī)器人來說，不同的工件需要工作的打磨區(qū)域不同，設(shè)計(jì)合理的末端夾具能夠確保打磨工作的順利進(jìn)行。
3.3選取合適的主控制器
打磨機(jī)器人所打磨的工建雖然不盡相同，但是在主控制器這一方面的要求卻是一致的，主控制器需要保證機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。從對(duì)機(jī)械類儀器的了解中可以得知，機(jī)器的內(nèi)部越復(fù)雜，機(jī)器越難以保持穩(wěn)定狀態(tài)，控制系統(tǒng)也是一樣的，需要控制的東西越多越復(fù)雜，控制工作就越難以進(jìn)行。所以選擇合適的主控制器對(duì)于打磨工作的幫助是巨大的，選取控制器主要從以下兩方面來考慮：第一，選取合適的主控制器種類。[5]當(dāng)前市面上常見的主控制器有兩種，工控機(jī)、PLC工控機(jī)。與PLC工控機(jī)相比，工控機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使得系統(tǒng)對(duì)打磨過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠?yàn)橄到y(tǒng)存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)和程序，這樣的特點(diǎn)使得工控機(jī)比較適合應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)。[6]有得必有失，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)會(huì)為設(shè)備添加太多的負(fù)荷，更加容易損壞。相對(duì)而言，PLC工控機(jī)就比較安全，這類主控制器各方面的指標(biāo)都比較協(xié)調(diào)，抗干擾能力也比較強(qiáng)，適用于干擾比較大的場所。另外，PLC工控機(jī)的操作相對(duì)工控機(jī)而言比較簡單，適合新手入門級(jí)的學(xué)習(xí)和使用，因而受眾更廣泛。第二，選取合適的主控制器型號(hào)。基于對(duì)當(dāng)下PLC工控機(jī)被廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀的考慮，為機(jī)器人控制系統(tǒng)選取合適的主控制器型號(hào)也變得相當(dāng)困難。PLC工控機(jī)的發(fā)展相當(dāng)迅速，而且還在短板處不斷創(chuàng)新，向著大數(shù)據(jù)容納的目標(biāo)邁進(jìn)。[7]不同型號(hào)的PLC工控機(jī)的設(shè)計(jì)方向不同，日本德國等都是這方面比較先進(jìn)的國家，這些國家在主控制器功能的開發(fā)商都有不同程度的延伸，選取PLC工控機(jī)的時(shí)候要考慮控制系統(tǒng)需求的容量，以及程序編輯是否方便等多方面因素。
3.4選取合適的傳感器
傳感器作為控制系統(tǒng)中極其重要的組成部分，主要是將感應(yīng)到的相關(guān)內(nèi)容通過特設(shè)的系統(tǒng)傳遞出去。傳感器的種類也很多，主要是按照感應(yīng)到的信息不同進(jìn)行區(qū)分的，距離、溫度、濕度、摩擦力、壓力等等都可以是感應(yīng)器的感知內(nèi)容。[8]不同的傳感器的工作性質(zhì)不同，稱重傳感器和壓力傳感器都可以應(yīng)用到打磨機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，但是二者之間還是有細(xì)微的差異的，并且這兩類傳感器還能細(xì)分為更多的類型，以實(shí)現(xiàn)不同精度的打磨需求，所以要想為打磨機(jī)器人配備合適的控制系統(tǒng)，傳感器就要選擇合適的類型。
4結(jié)束語
未來的工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人全面替代人類進(jìn)行一些高強(qiáng)度高難度以及重復(fù)性工作基本已成定局，抓住機(jī)會(huì)搶占先機(jī)是時(shí)代對(duì)中國研究人員提出的要求。文章正文對(duì)機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)行了簡要分析，并對(duì)機(jī)器人打磨系統(tǒng)控制技術(shù)的改進(jìn)提出了一點(diǎn)自己的看法，但是該項(xiàng)技術(shù)還存在不少需要深入研究才有可能解決的問題，比如坐標(biāo)系如何建立以及控制核心如何確保精準(zhǔn)度等問題，這些都是阻礙機(jī)器人打磨技術(shù)發(fā)展的不利因素，如何處理是當(dāng)下機(jī)器人打磨領(lǐng)域急需思考的問題。
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