邱彩云

摘要： 機械制作行業(yè)運行管理過程中，以人工方式進行數(shù)控技術操作，難免會出現(xiàn)錯誤操作或操作失誤的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這樣的問題便會造成嚴重的經(jīng)濟損失，而應用智能機器人數(shù)控技術，可以有效避免在數(shù)控操作中出現(xiàn)問題，可以有效提高數(shù)控操作的精準性與規(guī)范性，打破人工操作的束縛與限制。因此，有必要探究如何在機械制造中應用機器人數(shù)控技術。

Abstract： In the process of operation and management of mechanical manufacturing industry， it is difficult to buy CNC technology operation manually， and there will be wrong operation or misoperation. Once such a problem occurs， it will cause serious economic losses. The application of intelligent robot CNC technology can effectively avoid problems in CNC operation， it can effectively improve the accuracy and standardization of NC operation and break the constraints and restrictions of manual operation. Therefore， it is necessary to explore how to apply robot numerical control technology in mechanical manufacturing.

關鍵詞： 機械制造;智能機器人;數(shù)控技術

Key words： mechanical manufacturing;intelligent robot;numerical control technology

中圖分類號：TP242.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0197-03

1? 基本理念

智能機器人是現(xiàn)代科學技術高速發(fā)展下的產物，在越來越多的領域都發(fā)揮了作用，尤其是在機械制造領域的應用，智能機器人展現(xiàn)了其無法替代的優(yōu)點，在提高生產效率、增加產能、節(jié)約人工成本上都有顯著的優(yōu)勢。因此智能機器人技術的應用為機械制造領域提供了技術支持與發(fā)展方向，無論是在技術升級與制造方式，還是節(jié)約成本與提高效率，只能機器人技術都為機械制造領域提供了大力的支持。

2? 特點與優(yōu)勢

2.1 智能機器人數(shù)控技術自動化特點

此項技術的特點是以先進的智能技術取代人工作業(yè)。其擁有以下幾個顯著特點：第一，效率高，智能機器人數(shù)控技術的應用代替了傳統(tǒng)的人工操作，使生產速度大大提升，進而提高生產效率。第二，成本低，由于代替了人工，使得人工人本大大降低，而且機器人數(shù)控技術由于標準高，也可以在節(jié)省原料成本。第三，標準化程度高，相較于傳統(tǒng)的人工操作，機器人數(shù)控技術可以更好的規(guī)避錯誤，這是人工操作不可比擬的。雖然機器人數(shù)控技術有以上的優(yōu)點，但是受工藝技術與生產要求的影響，尚不能完全沒替代人工操作，在一些特殊的生產環(huán)節(jié)，需要人工進行配合，但是其優(yōu)勢也表明了不可替代性，為新時代機械制造指明了發(fā)展方向。

2.2 智能機器人數(shù)控技術集成化特點

智能化操作系統(tǒng)是智能機器人工作的靈魂，是智能機器人工作的大腦，以信息集成化技術完成對系統(tǒng)的控制，整個操作平臺又分為多個組成部分，多核心的工作方式在加快生產速度，提高生產效率上有極大的優(yōu)勢。伴隨著科學技術的發(fā)展，智能機器人技術也越來越成熟，智能機器人數(shù)控技術在機械制造業(yè)的應用也得以大范圍實現(xiàn)，為機械制造業(yè)的數(shù)字化、技術化奠定了基礎。

2.3 智能機器人數(shù)控技術精細化特點

技術的成熟自然帶動了機械制造業(yè)的標準的提升，相比以往，目前對產品的技術與標準的要求也越來越高。智能機器人數(shù)控技術具有自動化的特點，避免了因人工操作所帶來的不可避免的誤差與失誤，因此提高了產業(yè)的標準，也使機械制造業(yè)向精細化發(fā)展。比如精密儀器或者高精度零件的生產，智能機器人數(shù)控技術精細化的特點提現(xiàn)的尤為明顯，大大提升了產品的精細度與質量，推動了我國機械制造業(yè)的前進腳步。

2.4 技術應用優(yōu)勢

第一，具備靈活性，智能機器人遵循設定的程序指令，并且能夠識別出數(shù)控設備的參數(shù)動態(tài)，做出靈活的應對，從而實現(xiàn)精確的生產作業(yè)操作，保證產品的規(guī)格與尺寸與預期完全一致，誤差可以小到忽略不計。第二，具體運行程序較為復雜，智能機器人數(shù)控技術中加入了人工智能技術，可以對人類的智能行為進行模擬，具備邏輯思維能力，在這樣的情況下能夠解放勞動力。經(jīng)常被用于操作完成一些風險性較高的機械制造工作。

3? 當前發(fā)展情況

隨著我國社會生產水平與經(jīng)濟效益的持續(xù)發(fā)展，產業(yè)需求也在不斷增加。由于當前機器人市場前景明朗，從市場情況分析來看，智能機器人數(shù)控技術發(fā)展較快，掌握生產研發(fā)的核心技術，逐漸擺脫對外國技術的依賴是重要發(fā)展方向，當前我國具有獨立產業(yè)產權的智能機器人的數(shù)量并不多，我國在數(shù)控技術方面依舊落后于西方發(fā)達國家，為此要不斷努力，超越提升智能機器人的數(shù)控技術水平[1]。

4? 機械制造中智能機器人數(shù)控技術的應用領域

4.1 煤礦機械領域

煤礦資源是工業(yè)發(fā)展的重要基礎，常被人們譽為工業(yè)的糧食，煤炭資源對日常民用與工業(yè)生產都發(fā)揮了重要的支持作用。在我國社會高速發(fā)展的背景下，城市化與現(xiàn)代化進程不斷深入，各項事業(yè)發(fā)展對煤炭資源的需求都在不斷增加，因此對煤炭開采工作提出了新的要求。地下深層空間是煤炭資源埋藏的主要空間，人們在進行煤炭資源開采作業(yè)時要充分掌握具體的實地情況，通過研究分析，選擇具有針對性的設備進行開采作業(yè)，以此保證開采作業(yè)效率。而將智能機器人數(shù)控技術應用到煤礦開采作業(yè)中，能夠有效提升采礦及的性能，有效提升切割效率，從而使煤礦開采效率達到預期目標。傳統(tǒng)的采礦機通常是應用焊接技術制造生產的，需要較長時間才能完成設備色生產，并且生產規(guī)模難以擴大，而應用智能機器人數(shù)控技術能能夠有效提升機械設備的生產制造效率，提升設備的生產產量，保證設備安全運行。

4.2 電氣控制領域

在電氣自動化工業(yè)生產過程中，自動控制是最為核心的技術，當前工業(yè)企業(yè)最常應用哦的自動控制方式有PLC控制、單片機控制、現(xiàn)場總線控制，在工業(yè)生產作業(yè)過程中，單一應用這些技術，能夠根據(jù)預先設定的工業(yè)流程進行自動控制，雖然能夠對作業(yè)時的過程信息與結果信息做出反饋，但無法直接讀取出現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，一旦在進行過程中的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題，不能做出預警反饋或做出問題診斷。若在自控制應用的前提下，將人工智能技術融入其中，原有的控制器起到對關節(jié)節(jié)點數(shù)據(jù)控制的重要設施，然后再經(jīng)過人工智能技術下的計算機智能計算、智能感知與智能認知，能夠實現(xiàn)智能化綜合運行的控制目標。當前人工智能技術已經(jīng)被逐漸應用到電氣控制領域中，在大數(shù)據(jù)智能分析平臺與分布式智能化產品的應用下，在電氣控制領域發(fā)揮了重要的作用，在不久的將來勢必會建成未來智能工廠。

4.3 應用在故障診斷中

電氣設備自動運行體系本身較為復雜，其中涵蓋了眾多操作環(huán)節(jié)，且各環(huán)節(jié)之間環(huán)環(huán)相扣關系緊密，人工設備維護工作與當前的維護需求不相匹配，此時設備容易發(fā)生故障，各環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題，容易對產品生產產生一定的影響，容易發(fā)生安全故障，對經(jīng)濟成本有一定的威脅。為有效解決這一問題，可以應用人工智能技術，將智能儀表安裝在容易發(fā)生故障問題的設備上，一旦設備出現(xiàn)發(fā)生故障的跡象，便發(fā)出故障預警提升，確保設備能夠安全運行。也可以讓智能計算機系統(tǒng)針對已經(jīng)發(fā)生故障的設備應用專家系統(tǒng)、模糊理論完成復雜的算法與操作，通過對故障的分析，準確的判斷出故障發(fā)生的具體位置及造成故障發(fā)生的原因，在效率上要遠遠領先與人工操作，能夠及時有效的解決問題，確保整個工作過程能夠準確高效進行，從而提升電氣系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，保證電氣系統(tǒng)的運行效率。可見，在人工智能技術的支持下，能夠極大程度的保障電氣設備運行安全。

4.4 汽車工業(yè)

近年來民眾生活水平的不斷提升，人們對汽車需求也在不斷提高，汽車成為了人們日常出行必不可少的交通工具。但在傳統(tǒng)制造技術下難以生產出精準性高、性能較強的產品。當前世界汽車制造技術領先的國家在汽車制造生產中都應用了數(shù)控技術，并技術成熟水平也在不斷提升，通過數(shù)控技術對汽車部件工藝進行不斷改進，從而大幅度提升汽車生產速度與效率。為了妥善解決我國汽車生產作業(yè)中存在的問題，要積極引進先進的數(shù)控技術，并根據(jù)自身情況進行自主探究與研發(fā)，從而促進汽車工業(yè)生產更加優(yōu)化，制造出精準度更高，可靠性更強，在發(fā)生故障時能夠自動發(fā)出警報。

4.5 交互型智能機器人規(guī)劃軌跡

對機械設備來說，有些機械零件拋光十分重要，是關鍵的技術節(jié)點。但從實際的拋光過程來看，很大幾率發(fā)生由于人為因素造成的拋光零件損壞的情況，而應用智能機器人，能夠大幅度降低零件出現(xiàn)損壞情況的可能性。這里應用到的是交互型機器人是可以在計算機系統(tǒng)的支持下與人進行對話的，對機器人做出動作指令，雖然在處理、決策、一些改價規(guī)劃等方面具有功能性，但依舊需要外部的操作控制。對機械加工過程來說，智能機器人運動軌跡的軌跡能夠對零件形狀與精準度產生重要影響。例如，一些機械加工工廠，應用智能機器人進行自動拋光操作，相關程序設計人員會將把自動拋光系統(tǒng)以及CAM軟件模塊作為基礎，應用了UGCAM軟件內的多軸銑加工掃描功能，對型腔整體進行掃描通過這樣的方式掌握表面信息，并利用輔助區(qū)域映射構建產生繁雜的腔表面數(shù)控加工軌跡，作業(yè)人員僅需對參數(shù)合理調整，將多軸數(shù)控將軌跡面向智能機器人對應的拋光加工軌跡并進行轉變，實現(xiàn)對零件的拋光處理。

5? 機器人數(shù)控技術在機械制造行業(yè)中的應用對策

5.1 零件加工

傳感型智能機器人的宏程序在零部件加工中合理應用是智能機器人數(shù)控技術的重要判斷依據(jù)，在進行工業(yè)機械制造的過程中，機械設備的重要性不言而喻。在環(huán)境惡劣時，無法以人工操作的方式進行作業(yè)，同樣難以滿足加工需求，因此智能機器人數(shù)控技術的應用可以保證達到一定的智能化加工水平。其中，外部數(shù)控機器人是傳感型智能機器人，通過外部計算機嚴格的操作控制順利完成工作任務，最終呈現(xiàn)出控制過程與結果對傳感信息，進行相應的處理操作。例如，在制作某一零件過程中，需要針對圓弧進行孔群等分加工操作，將A視為起始角度，然后以B作為間隔角度進行鉆孔操作，保證鉆孔的深度控制為Z，需要鉆孔的數(shù)量為H，O為零件的圓心，進行圓弧等分孔宏程序作業(yè)加工。在進行加工的過程中，采用智能機器人數(shù)控技術進行宏程序完成參數(shù)加工，設定語句為XYZRFIABH、Pxxxx、G65，其中宏程序的程序好為xxxx。圓的中心坐標為Y、X，繼而分別代表增量角度、其實鉆孔角度、原半徑、切削進行的數(shù)度、鉆孔的固定循環(huán)點坐標、鉆孔深度與數(shù)目孔。此零件的圖心組坐標為（100，50），圓的半徑為100。在針對此零件進行數(shù)控加工的過程中，需要調用H8、B45、A15、100、I、500、F、R30、Z-50、50、Y、X100、Pxxxx、G65，如此一來能夠實現(xiàn)同類零件數(shù)控加工

（圖1）[2]。

5.2 規(guī)劃軌跡

在進行機械制造的過程中，拋光是加工工作的重要環(huán)節(jié)，對零部件的精確度有重要的影響，但在傳統(tǒng)機械加工過程中采用的零部件拋光方式主要依靠人工操作，容易出現(xiàn)失誤，零部件也十分容易損壞，進而造成成本提高。科學合理的應用智能機器人數(shù)控技術，以固定程序拋光處理的方式為基礎，能夠在很大程度上保證拋光處理的精準性，同時能夠避免零部件損壞。例如：在機械制造過程中，應用智能機器人數(shù)控技術，在自動化拋光程序的運行下，相關工作人員可以以相關軟件與自動拋光系統(tǒng)為載體，進行不同軟件的軸銑加工，掃描應用對整個過程進行掃描并獲取相關的數(shù)據(jù)信息，利用輔助范圍映射功能自動生成復雜的表層數(shù)控加工運動軌跡，相關工作人員科學合理的對智能機器人的操作步驟進行調整，將多軸數(shù)控加工軌跡改變成智能機器人拋光軌跡，以此提升零部件拋光的精準性[3]。

5.3 離線編程

自主型機器人的特點是具備較強的自主性與適應性，自主性是指在不依賴任何外界控制的情況下，能夠在既定環(huán)境中發(fā)揮出自主能力，完成相關任務。適應性是指認能夠第一時間識別出周圍所處的環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境的變化對自身參數(shù)進行調節(jié)，通過這樣的方式有效應對突發(fā)情況。在進行機械加工的過程中，適用范圍也在持續(xù)擴大，在工作復雜程度不斷加大的基礎上，逐漸取代了傳統(tǒng)的數(shù)控機床加工。例如在實踐應用過程中，只能機器人通過輔助彎曲金屬板，以離線編程為基礎，采用CAD仿真技術，以單元化的方式設計智能機器人。此外，要充分發(fā)揮出智能機器人的仿真加工作用，對智能機器人的削加式圓形系統(tǒng)與相應的處理系統(tǒng)為建立基礎，通過這樣的方式完成對2D與3D零件的加工，以此達到預期的成效[4]。

5.4 剛度優(yōu)化

剛度是工業(yè)機器人加工過程中非常重要的一項優(yōu)化特征，新時代背景下，機器人逐漸替代了傳統(tǒng)機械加工設備，但在生產時依舊與剛度及精度等較高標準的要求存在一定的差距，因此需要對機器人機械加工剛度性能進行及時優(yōu)化，以傳統(tǒng)鋼度映射模型為基礎，利用辨別實驗的方式獲得機器人關節(jié)高度，同時要適當限制機器人關節(jié)角度與加工位置，應用遺傳算法對機器人姿態(tài)進行調整與優(yōu)化。此外，建立具備可靠性與穩(wěn)定性的剛度數(shù)學模型，明確剛度的具體參數(shù)，最后對零部件加工進行時時優(yōu)化與調整，建立機器人剛度模型，實時檢測零部件相關數(shù)據(jù)信息，確定機器人的最佳工作區(qū)域[5]。

6? 智能制造的發(fā)展趨勢

在機電一體化技術與智能控制技術高速發(fā)展的背景下，智能制造水平將逐漸提升，未來智能制造發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個方面。

6.1 人工智能

從當前智能制造情況來看，近年來人工智能技術的應用范圍不斷擴展與延伸，我國人工智能市場規(guī)模也呈逐年上升趨勢，如圖2我國人工智能市場規(guī)模統(tǒng)計。很多技術與設備并為完全實現(xiàn)代替人的作用，智能制造發(fā)展的終極目標是實現(xiàn)應用計算機技術模擬人工作業(yè)操作，對人類智力的模仿，從而真正的替代人類操作活動。其中最具代表性的人工智能技術是人工神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)等。

6.2 人機一體化

未來制造業(yè)發(fā)展將逐漸趨混合智能方向。人機一體化智能系統(tǒng)是未來重要的發(fā)展方向，與完全人工智能相比更容易在短時間內實現(xiàn)。在人際一體化系統(tǒng)中，人依舊處于核心位置，而智能機器能夠對人起到更好的輔助作用，更好的激發(fā)出人的潛能，以此構建人與智能機器關系協(xié)調、相互促進的發(fā)展局面，各自發(fā)揮各自的優(yōu)勢與特長。

6.3 超柔性

在未來制造制造發(fā)展中，能夠根據(jù)具體的工作任務自由組成智能制造系統(tǒng)，這種自行組合的結構是最理想的狀態(tài)，能夠在結構形式上展現(xiàn)出柔性。這種在運行方式與結構形式上表現(xiàn)出來的柔性被稱作超柔性。使得制造系統(tǒng)具備了與生物性接近的特點，圖三為我國對制造技術突破做出的發(fā)展規(guī)劃。

7? 結束語

綜上所述，將智能機器人數(shù)控技術應用到機械制造行業(yè)中，對我國工業(yè)行業(yè)發(fā)展有深遠的影響與重要的意義，能夠促進我國機械制造加工質量與效率顯著提升。在機械制造領域中，廣泛應用傳感型智能機器人與自主型智能機器人等數(shù)控設備，便于更加全面的了解智能機器人數(shù)控技術在機械制造中的優(yōu)勢，尤其是面對復雜的情況并且對精準度要求較高的機械零部件，智能機器人數(shù)控技術的特點與優(yōu)勢則更為突出。

參考文獻：

[1]于宗善.智能機器人數(shù)控技術在機械制造中的應用初探[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2020（01）：206，211.

[2]高山，蘇宇萌.智能機器人數(shù)控技術在機械制造中的應用[J].數(shù)字技術與應用，2019（7）.

[3]田俊飛.試論智能機器人數(shù)控技術在機械制造行業(yè)中的應用[J].中外企業(yè)家，2020（17）：149.