工业机器人研发中电子信息技术的嵌入

摘要：在当今工业自动化快速发展的时代，工业机器人在生产领域发挥着日益重要的作用。本文围绕工业机器人研发这一主题，重点探讨电子信息技术嵌入其中的情况。分析电子信息技术在工业机器人的感知、控制、通信等关键环节的嵌入方式与作用，阐述其对提高工业机器人的精度、灵活性和智能化水平的重要意义，同时对未来发展趋势进行展望，为工业机器人研发与电子信息技术融合提供理论与实践参考。

关键词：工业机器人研发；电子信息技术；嵌入

由单纯重复性劳动向复杂高精度作业转变，工业机器人性能提升已成为行业发展重点。而以电子信息技术为核心动力的现代科技给工业机器人研究与发展带来新机遇与新突破。电子信息技术的嵌入使得工业机器人具有了更加准确地感知，更加有效地控制以及更加可靠地通信等功能，以适应多样化工业生产的需要。深入研究电子信息技术在工业机器人开发过程中的嵌入对促进工业自动化进程，提高工业生产效率与质量起着关键性作用。

一、工业机器人研发中电子信息技术的嵌入方法

（一）嵌入工业机器人感知中

工业机器人研发过程中电子信息技术嵌入感知环节起到关键作用，感知作为工业机器人同外界环境互动的首要环节，决定着机器人对于周边环境的认知能力以及反应能力。

一是传感器技术是电子信息技术嵌入工业机器人认知部分的核心途径，工业机器人能够通过安装各种传感器，例如视觉传感器、力传感器、距离传感器等，来获取周围环境的丰富信息。视觉传感器可以使机器人“看到”身边的事物，并对其形状、颜色和尺寸等特性进行辨识。以汽车制造行业为例，工业机器人能够利用视觉传感器精准识别汽车零部件位置与方向并实施精准装配操作。通过力传感器，能够感知机器人与其他物体之间的接触力，进而达到精确的力量控制目的[1]。在机器人抓取作业过程中，力传感器能够实时监控抓取力大小以避免损伤物体。距离传感器能够测得机器人与其周围物体间的间距，从而为机器人运动规划提供了重要的依据。在某些危险的环境下，例如高温、高压和有毒的环境下，距离传感器有助于机器人维持安全距离和避免事故的发生。

二是数据处理技术也是将电子信息技术嵌入到工业机器人认知环节中的一种重要手段。传感器获取的原始数据通常要进行处理，以便机器人能够高效地使用。数据处理技术主要有信号滤波、特征提取和数据融合。信号滤波能消除传感器数据噪声并改善其品质。特征提取的过程主要是从原始数据集中抽取有价值的特征信息，例如物体的边缘、外形轮廓和纹理特征等。数据融合的核心思想是将来自多个传感器的信息融合在一起，目的是为了获取更为全面和精确的环境数据。比如通过视觉传感器和力传感器数据的融合，机器人能够同时感知对象的视觉特征与力觉特征，从而达到更智能地运行。

（二）嵌入到工业机器人控制

将电子信息技术嵌入到工业机器人的控制环节中，是机器人能否高效、准确工作的关键，控制环节确定机器人运动轨迹、速度、加速度及其他运动参数，它直接关系到机器人工作效率与工作质量[2]。

嵌入式控制系统是电子信息技术嵌入到工业机器人控制环节中的主要途径，嵌入式控制系统作为集计算机技术和控制技术于一体的专用控制系统，具有体积小、功耗小、可靠性高的优点。工业机器人的嵌入式控制系统一般包括微处理器、存储器和输入输出接口。微处理器负责实现控制算法并实时控制机器人动作。存储器用以储存控制程序及资料。输入与输出接口的主要功能是连接传感器与执行器，从而达到对机器人的感知与操控。嵌入式控制系统可针对不同应用需求定制化，以适应工业机器人不同方面的应用需求。将运动控制算法作为电子信息技术嵌入到工业机器人控制环节中的核心方法，运动控制算法确定机器人运动轨迹与性能。常用运动控制算法有PID控制算法，模糊控制算法和神经网络控制算法。PID控制算法作为经典控制算法之一，具有简单、可靠和容易实现的优点。然而，PID控制算法在复杂非线性系统中并没有很好地发挥其控制作用。模糊控制算法与神经网络控制算法能够有效地处理复杂的非线性系统，从而实现更优秀的控制性能。以机器人轨迹跟踪控制为例，模糊控制算法能够根据机器人实际定位和目标定位误差自动调节控制参数，以达到准确跟踪机器人的目的。神经网络控制算法能够通过学习大量的训练数据来自动调整网络的权重，从而提升控制系统的准确性和稳定性。另外，将通信技术嵌入到工业机器人的控制环节中也显得尤为重要，通信技术能够实现机器人与其外部设备间的数据交换及协同控制。以工业生产线为例，多台工业机器人可通过通信技术协同工作以提高生产效率。

二、工业机器人研发中电子信息技术的嵌入趋势

电子信息技术嵌入工业机器人研发过程中表现出许多引人注目的趋势。

一是智能化的发展趋势日益显现。随着人工智能、机器学习和其他电子信息技术的发展，工业机器人逐渐拥有了更加高级的智能。在感知上，利用深度学习算法与先进传感器融合技术，使机器人能更精准地识别与了解复杂工作环境，并准确感知各种形状和材料的对象。以物流行业为例，机器人能够自动辨识包裹大小、重量以及目的地等信息，并对其进行有效分拣与搬运。在决策上，机器人可依据实时数据及预设任务目标独立进行最优决策。以汽车制造为例，机器人能够根据生产线的实际状况对焊接参数及装配顺序进行自动调节，从而提高了生产效率及质量。

二是网络化的发展趋势越来越突出。工业机器人已经不再是一个孤立的存在，而是通过网络与其他的设备和系统建立了紧密的联系。物联网的运用，使机器人可以进行远程监控、故障诊断、软件升级等功能。管理人员可通过网络在任何时间、任何地点掌握机器人运行状态并及时对故障进行处理，增强了设备的可靠性与可用性。同时，机器人间还可通过网络协同工作，以完成更多复杂工作。以大型工厂为例，多台机器人可构成智能生产系统，来共同实现产品制造过程，并提高其灵活性与效率。

三是微型化、集成化的发展趋势日益增强。在电子信息技术不断发展的今天，传感器、控制器和其他电子元件体积不断缩小，但性能不断增强。这样使工业机器人结构更紧凑、功能更整合。微型化机器人能够在狭窄空间中工作，适合电子制造和医疗器械领域。集成化的机器人有能力将各种不同的功能整合到一个单一的设备里，从而降低了设备所需的土地面积和制造成本[3]。如某些新型工业机器人集视觉系统、力传感器及控制系统于一体，可实现高精度抓取装配作业。

结束语

总之，将电子信息技术嵌入到工业机器人的研究与开发过程中有着不可替代的作用。从感知环节准确感知、控制环节准确实施、通信环节有效配合，电子信息技术对工业机器人性能进行了全方面的改善，使之成为现代工业生产必不可少的关键力量。在科学技术不断进步的今天，电子信息技术也会不断地发展与革新，同时也会给工业机器人提供更大可能性。

参考文献

[1]李帅.电子信息技术在汽车智能制造生产线中的应用研究[J].汽车测试报告，2023（09）：49-51.

[2]涂春莲.论人工智能在电子信息技术中的应用[J].农机使用与维修，2021（11）：38-39.