工业机器人的控制方式和应用场景，你知道多少?

导语：机器人也常按照功能，分为工业机器人、遥控机器人和智能机器人。工业机器人(Industrial Robot)，它是应用于工业自动化领域的机器人，越大多数按照“示教-再现”方式进行重复作业。

　　国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)对机器人的定义为“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。

　　按照ISO定义，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器;它接受人类的指令后，将按照设定的程序执行运动路径和作业。

　　可以按照许多标准将机器人分类。按照发展程度将机器人分为三代：第一代机器人是以“示教-再现”方式工作的机器人，这种机器人目前已在生产中得到广泛应用;第二代机器人是具有一定传感装置，能利用所获取的环境与操作对象的简单信息进行反馈控制的机器人，这种机器人目前已有少量应用;第三代机器人是具有多种感知功能，可进行推理判断，能再未知工作环境中独立工作的机器人。

　　机器人也常按照功能，分为工业机器人、遥控机器人和智能机器人。工业机器人(Industrial Robot)，它是应用于工业自动化领域的机器人，越大多数按照“示教-再现”方式进行重复作业。

　　遥控机器人(Telerobot)，它是接受遥控指令而进行远距离作业的机器人，主要用于宇航、海底、核工业及真空等领域。

　　智能机器人(Intelligent Robot)具有运动、感知、学习、适应、逻辑判断以及人机通功能的机器人，属于第三代机器人。

　　1、工业机器人的控制方式

　　工业机器人的控制方式目前市场上使用最多的机器人当属工业机器人，也是最成熟完善的一种机器人，而工业机器人能得到广泛应用，得益于它拥有有多种控制方式，按作业任务的不同，可主要分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力(力矩)控制方式和智能控制方式四种控制方式，下边详细说明这几种控制方式的功能要点。

　　01 点位控制方式(PTP)

　　这种控制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的位姿进行控制。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。

　　定位精度和运动所需的时间是这种控制方式的两个主要技术指标。这种控制方式具有实现容易、定位精度要求不高的特点，因此，常被应用在上下料、搬运、点焊和在电路板上安插元件等只要求目标点处保持末端执行器位姿准确的作业中。这种方式比较简单，但是要达到 2～3um 的定位精度是相当困难的。

　　02 连续轨迹控制方式(CP)

　　这种控制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的控制，要求其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。

　　工业机器人各关节连续、同步地进行相应的运动，其末端执行器即可形成连续的轨迹。这种控制方式的主要技术指标是工业机器人末端执行器位 姿的轨迹跟踪精度及平稳性，通常弧焊、喷漆、去毛边和检测作业机器人都采用这种控制方式。

　　03 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，这时必须要使用(力矩)伺服方式。这种控制方式的原理与位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力(力矩)信号，所以该系统中必须有力(力矩)传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。

　　04 智能控制方式

　　机器人的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。

　　智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。也许这种控制方式模式，工业机器人才真正有点“人工智能”的落地味道，不过也是最难控制得好的，除了算法外，也严重依赖于元件的精度。

　　从控制本质来看，目前工业机器人，大多数情况下还是处于比较底层的空间定位控制阶段，没有太多智能含量，可以说只是一个相对灵活的机械臂，离“人”还有很长一段距离的。

　　2、常见应用类型

　　下面，我们分别来介绍一下工业机器人最常见的几种应用。

　　点焊

　　点焊是通过强电流产生的压力和热能，将两块金属板焊接在一起。为了满足不同厚度和不同材料的焊接，焊枪也变得越来越大。使用机器人进行点焊作业，其焊接速度比人工焊接可以快3-5倍。

　　弧焊

　　弧焊是利用空气中的电流将金属连接在一起，焊接作业时温度可高达5000-6000开尔文(4726-5726℃)，所以，弧焊是一项十分危险的工作。而使用机器人代替人工焊接的话，可以规避这类危险作业。

　　涂装

　　涂装是指将涂料喷涂在物体的表面，一般起到美观、保护等作用。长期处于这种挥发性化学溶剂的环境中，人的身体健康也会受到损害，喷涂的质量也不稳定。如果使用工业机器人进行喷涂作业，即使长时间处于这种环境，它丝毫不会受到影响，而且依然可以保持高质量的产出，帮助企业提高效率，降低不良率。

　　3、工业机器人的优势

　　人们都不喜欢在高温、潮湿、吵闹的地方工作，长时间重复工作会造成人的注意力降低，产品的不良率也会增加。同时，像焊接、涂装这种工作还需要一定水平的专业知识才能上手。所以在工业场景其实有很多工作岗位，但是却缺少工人。

　　而机器人正是解决这些问题的最佳方案。另外，机器人还可以完成一些需要精密加工的工作，精度比人工更高，比如微电子，半导体行业等等。

　　主要来源：cubic2021，现代机器人，昊威机器人

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