摘要：随着电气技术的发展，各类精密感应智能开关产品得到了广泛的应用，房地产业的发展更是使得开关的需求量越来越大，现有的手工装配生产或以自动传送+手工加工及装配相结合的一般自动化生产方式已远不能满足需求，亟待用智能化的设备和技术手段取代电气开关产品装配过程中的人力手工动作。为了提高电气开关产品装配的生产效率及组装质量，达到智能化高效生产的目的，并降低企业的人工成本，提高企业的经济效益，松下、西门子、施耐德等开关品牌企业都已经对此进行了深入研究。
关键词：工业机器人；开关柔性组装；自动化系统设计
引言
伴随我国劳动力成本提高和社会人口老龄化加剧，中国制造业也逐渐向智能制造方向转型升级。工业机器人凭借高效率、低成本、智能化等优点，逐步取代人工成为制造行业的“劳动者”。工业机器人不仅可以提高生产效率和产品质量，还可以代替人工进行高强度、恶劣环境和危险环境下作业。自从1962年世界上第一台工业机器人在美国诞生以来，全球工业机器人销售量逐年上升，使用工业机器人代替人工生产的厂家也在世界各地如雨后春笋般出现。目前，工业机器人的自动化程度在逐年提高，应用领域也在逐年扩大。未来工业机器人会向着人机协作、人工智能、数字化和轻量型工业机器人方向发展。
1 自动化控制的特点
反馈理论是自动化控制最初发展阶段的最重要的基础，通过基础条件的落实以及自动调节原理的控制，可以使得工业控制达到基本的指标，提高工业生产的稳定性和实效性。随着科学技术的不断发展和现代化技术的完善，现代化的自动控制技术获得了持续的发展，在无人力参与的集体下，现代化自动控制可以应用合理的控制装置以及传感器，实现对机器人的经济控制，充分发挥工业机器人的作用，使得工业机器人能够完全依靠自动操作的原则进行生产，实现既定的生产目标，提高生产效率以及生产水平。为了进一步优化自动化控制系统，还需要将被控制的装置和对象通过合理的方式进行科学的连接，组成完整的整体，使得系统能够实现自主行动。在具体的生产阶段，工业自动化的实现通常不需要人力的参与，机器人在无人地干预的前提下可以处于自动运行的状态，从而能够打破传统人力，生产时间和空间的限制，可以实现24hr无休止的连续作业。机器人的加入解放了劳动力，改善了人工的劳动条件，推进了国家产业化和工业化的进程。在建筑机械制造等领域应用自动化技术成为稳步提高劳动生产率的重要举措。
2 重要性
随着我国工业领域的持续发展，其中的工艺技术和形式也有了很大改变，工业机器人能够模仿真人进行操作，自动完成工业生产工作，在提高生产效率的同时，还能实现我国的智能化制造战略，将PLC控制技术应用其中，可以使多个工业机器人通过PLC网络连接在一起，并对其进行综合控制，实现多个工业机器人的共同协作和信息互通，进而形成自动化的生产流程。随着PLC控制技术的不断发展，需要加强PLC控制在工业机器人组装系统中的应用研究，提高工业机器人的智能化和自动化程度，有效推动我国工业的发展。
3 基于工业机器人的开关柔性组装自动化系统设计
3.1 整套系统结构规划设计
(1)单工序控制单元结构设计根据规划，整套开关柔性组装生产系统主要由4台4轴机器人控制单元和压紧装置组成，并采用一字型排列，分别针对了开关中各个铜件和翘板壳体的组装。其主要由动力马达、四轴机器人、机器人末端夹持器、壳体传送导轨、振动盘和铜件传送导轨6个部分和2个光电开关组成。
整套系统里有4台4轴机器人控制单元，通过传送导轨连接，开关壳体直接由流入端口或者前面的传送导轨流入，当开关壳体传送到光电开关1位置时，机器人便开始动作，机器人末端夹持器会移动到铜件位置(铜件会有振动盘将安装铜件分拣传送到铜件传送导轨上)将铜件夹起，然后将铜件搬运到已经传送到右端的开关壳体上方，当光电开关2感应到开关壳体时，传送导轨暂停，机器人末端夹持器便可以按照设定将铜件安装到开关壳体上，然后再传送到下一道工序。(2)机器人末端执行器结构设计本系统中四轴机器人的主要工作是夹持开关中的各小铜件和翘板壳体，并将其按照工艺设计放入开关壳体的指定位置。但由于各部件较小，不易夹持，故需要设计专门的四轴机器人末端夹持器。2个接线柱铜件的机器人末端执行器，采用的是内张紧方法，既可以实现夹紧，也可以保证安装过程中不会碰到其他部件;支撑板铜件机器人末端执行器，末端形状和支撑板为配套成型设计，内侧有气孔，采用的是吸力抓取(支撑板为薄铜片，轻且小)，即通过吸气的方式将支撑板吸附在末端执行器上翘板壳体机器人末端执行器;翘板壳体形状较为复杂，故采用的是多位置固定抓取的末端执行器。
3.2 运动控制编程设计
设计工业机器人的运动控制编程时，可以采用设置未知数的方式。首先，对升降臂的程序进行设计，一般由电机的传动功能实现，通过减速器带动丝杆，实现机械臂的升降功能，减速器采用1∶80的传动比例，丝杆螺距为4mm，电机通过定位控制，当转速设置为n1时，在mam指令下，升降臂的参数值为n1=P2×80/4=20P2（rps），P2为升降臂的参数。其次，可以利用转速来控制工业机器人大臂和小臂的升降，也就是v1∶v2∶v3=n1∶n2∶n3（速度比=转速比），以此来实现设备的统一控制。同时，机器人各个轴中能够进行协调控制，各关节也不例外，都有相应的伺服系统最后，对工业机器人进行编程设计时，离不开PLC控制技术的应用，通过高级语言的编写，能够将机器人控制程序转变为PLC数学控制程序，工业机器人的运动轨迹是通过运动指令进行控制的，在运用PLC技术的过程中，要把控好相应的运动状态。应用PLC技术时需要编写具体的控制代码，再利用高级编程语言转换成PLC数控程序，以此实现对工业机器人的有效控制，这一过程非常复杂，需要保存控制指令和相关参数内容，同时利用PLC控制器对相应的数据进行整理计算，借助有关下达命令的参数获取机器人的控制运动指令，机器人再通过这些数据指令进行相应的动作，完成相应的控制目标，进而满足工业生产的要求，提升自动化生产的效率。
3.3 机器人喷涂
机器人喷涂是当前汽车制造产业应用最为常见的手段和技术，机器人喷涂技术的有效应用能够准确判断汽车的基本设计情况，落实各种喷涂细节，明确汽车喷漆的要领，使得汽车的外观可以更加精致。工业机器人在人工喷漆活动中的把控能够控制喷漆的效果以及位置，将成果逐渐优化合理的喷涂参数，也可以保证机器人能够稳步落实喷涂工作，并对喷涂活动进行不断优化和持续改善，提高喷涂质量和喷涂效果。
4 结语
综上所述，PLC控制技术的优点较多，将其应用在工业机器人组装系统中，能够对机器人进行更好的控制，通过网络将多个机器人连接在一起，可以实现互相协作和信息交换等功能，保证机器人工作的安全性、稳定性，同时，还能推动工业机器人的改革和发展，从而进一步提高工业生产的效率，为我国工业领域的发展做出巨大贡献。
参考文献:
[1]李映萱.PLC技术在工业机器人控制系统中的应用分析[J].计算机产品与流通，2019（8）：121.
[2]吴莹，刘佳陆.PLC控制在工业机器人组装系统中的应用[J].中国新技术新产品，2019（4）：13-14.
[3]王秀季.PLC控制的工业机器人组装系统研究[J].中国设备工程，2018（16）：145-146.
作者简介：许志鹏，身份证号：321027198906091810，男，汉族，籍贯：江苏扬州，本科，机电工程师，研究方向：机电工程