基于PLC技术的电子气动机器人自动化控制方法

付衍斌 赵军

摘要：近几十年来，随着社会经济的高速发展，以及自动化控制、工业制造、机器人形态学等方面技术的不断进步，机器人在人类社会中扮演着越来越重要的角色.机器人的足迹已经从工农业生产、交通运输、航空航天等领域，逐渐延伸到医疗、教育、服务、生活、娱乐等更贴近人类生活的新领域。本文对基于PLC技术的电子气动机器人自动化控制方法进行分析，以供参考。

关键词：PLC技术;电子气动机器人;自动化控制

引言

现如今机器人在工业、农业、军事、医疗、航天等领域的作用越发突出。相比轮式或履带式机器人，气动机器人具有质量轻、柔顺性好、灵活度高等特点一直备受各国研究者的青睐。气动柔性关节作为一种气压控制的的装置，拓展了气压驱动方式在地面移动的足式机器人中的应用。

1PLC技术的优点

新时期，随着现代信息技术的快速发展，PLC技术也逐渐朝着信息化的方向发展。在电气工程及其自动化控制中，PLC技术可以做到信息技术、电气工程自动化控制技术、大数据技术的良好结合，实现了对电气工程及其自动化控制技术的完善、优化，促进了我国电气工程自动化控制水平的提高。具体来说，PLC技术的优势主要在于：（1）PLC技术能很好地满足电气工程自动化的各种需求，并且能规范电气工程自动化控制系统中的各种逻辑处理关系，完善了相关数据信息。（2）PLC技术在应用中可以持续升级、优化，当前PLC技术已经与大数据技术很好地融合起来，保证了整个工作的稳定性。此外，PLC技术本身的逻辑性比较强，能显著降低工作难度、缩短工作周期，促进了电气工程生产效率的提升。

2气动机器人步态规划

自然界中的六足类的昆虫在行走时，并非6足同时运动，而是把3对足分作两个三英尺的组以三角形支撑的形式交替出现。聚集是指在六英尺的前、后和左方向聚集不相邻的脚，以便同一组中的三英尺可以形成三角形。此外观称为三角形外观。外貌稳定，走路快。本文采用三角步态方法规划机器人未来的步态。步骤1（a）：组a的腿沿轴延伸，组b的腿远离地面。步骤2（b）：a组的腿保持不变，b组的腿向前弯曲。步骤3（c）：a组腿部向后弯曲，b组腿部下降。步骤4（d）：a组腿部悬置，b组腿部伸展。步骤5（e）：a组的腿向前弯曲，b组的腿保持不变。步骤6（f）：a组腿部下降，b组腿部向后弯曲。步骤7（g）：延长a组腿部和保持b组腿部。

3基于PLC技术的电子气动机器人自动化控制方法

气动机器人视觉点转换，在气动机器人运动模型的建立基础上，为了保证能够在控制过程中精准对目标点定位，气动机器人需要配备可以随之移动的摄像头。通过摄像头对目标点进行拍照，在控制过程中形成一个机器人内部的虚拟空间，这个虚拟空间能够模拟出机器人自身和目标点的具体位置，在计算的过程中，机器人要改变虚拟装配环境中的视点位置来控制成像的部分，以此来观察机器人运动过程中与目标点的位置交互。当摄像机随着机器人一同运动时，对于投影中心和窗口中心的参数进行设置，就能够在坐标系中进行转换，实现视觉点的转换，对于机器人的定位就更加精准，从一定程度上减少控制误差。经过以上流程搭建的虚拟环境中，通过机器人的视觉点拾取计算出机器人机械手臂与目标点的距离，并通过反馈实现虚拟场景中机器人与目标点之间的交互来实现目标点的精准定位。

4方法测试

利用实时以太网总线作为控制过程中的信息传输网络，且相关的应用层遵循的是CANopen标准。除了上图所示的仪器外，还增加了六维力传感器模块，对于机器人运动过程中的数据读取的平均速率能够达到1kHz。在控制方法的测试过程中，首先需要设置8ms作为PLC技术的任务周期，再次读取任务与数据，反复循环该控制流程，以此来实现机器人的控制。在机器人控制实验中，设置机器人在控制任务中所持的精细工具为螺栓，目的是将所持螺栓准确放置于插孔目标板材提前预置的空中。运动过程中要将PLC控制器中所带的非实时通信接口初始化，启动控制状态后，控制机器人手臂以预先规划好的路线和速度移动到示教盒所示的拍照位置，并启

动实时拍照，将拍照得到的图像传输至PC段，利用PC端的机器视觉处理软件建立出虚拟空间模型，机器人在移动过程中能够在虚拟空间与目标点进行交互，得到与目标点距离的实时反馈。控制机器人移动到目标所示的位姿，并在目标插孔的位姿Z轴设置150mm的移动分量，在到达目标点之后，启动并激活实时任务接口，解除任务阻塞，即完成螺栓插口。当螺栓插孔结束之后，机器人直线离开插孔，返回到原始的位置。

5气动软体机器人发展趋势

5.1自感知

软件机器人只有充分意识到自身及其环境，才能更有效和高效地完成任务，因此自我认知是未来软件机器人的一个关键属性，包括感知自身状态（如变形、力量）和外部环境（如传统传感器变得难以满足-我...。但是，随着新材料、柔性电子、制造技术和设计方法的发展，近年来对柔性传感器进行了许多研究，大大促进了软件机器人的发展-我...。这些传感器可分为若干类：电阻、电容器、电磁、电子、光学等。下文将从原理角度介绍气动软件机器人的自传技术。弹性型传感器是基于电导率或压敏性的柔性材料。弹性材料包括基于导电载荷的柔性复合材料（例如纳米粒子、电线或金属或碳块）、导电聚合物材料、导电织物、导电凝胶或导电液体（例如液态金属或离子液体）。其中，基于传导载荷的柔性复合材料在受约束或变形时不仅会改变几何结构。它们的电阻率也可能发生变化，因此经常用作变形或应力传感器中的压敏材料。虽然纳米复合材料和导电聚合物材料的机械和电气特性可以调整，但它们需要材料合成技能。导电液体传感器采用简单的封装工艺，但需要较高的封装工艺来避免泄漏问题。此外，导电液体传感器在长期使用时应避免出现液体降解问题（例如液体金属氧化、离子液体溶剂蒸发或溶液电离）。

5.2可变刚度

虽然软件机器人固有的灵活性和灵活性使它们能够更好地适应环境和任务，但当它们需要产生更大的力或承受更大的外部载荷或干涉时，它们会由于结构刚度较低而产生无法预测或控制的复杂变形，从而降低了它们的能力在野外，大象鼻子、章鱼触角和动物舌头等生物组织不仅灵活多变并且能有良好的装卸能力，神秘在于它们的刚性“静力骨架”。研究人员通过模仿生物“静力骨架”刚度的特性设计软件机器人，使他们不仅能够利用自己的灵活性与外界进行灵活和安全的互动，而且在必要时还能通过增加结构刚度大大提高力的传递水平，从而提高.

结束语

当前我国关于PLC技术的应用还处于初级阶段，在各个方面依旧存在一些不足，所以在实践中，还需要进一步加大对PLC技术的研究，促使其可以更加高效地應用到电气工程及其自动化控制中，促进行业发展。

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