智能机器人数控技术对机械制造的应用

来源：职称阁分类：电子论文时间：2020-06-17 10:35热度：

　　近年来，随着人工智能技术的不断优化完善，智能机器人数控技术在机械制造领域中得到广泛应用，在大幅提高生产效率与制造精度的同时，有效解决了传统机械制造模式中存在的各项问题，推动了我国机械制造领域的自动化、智能化发展进程。因此，为充分发挥技术价值，本文对智能机器人数控技术在机械制造领域中的应用情况进行简要分析，以供参考。随着社会发展进程的推进，我国机械制造行业得到蓬勃发展。与此同时，对机械制造精度及制造效率提出了新的要求，需要产品具备个性化定制、生产周期短等特征。而传统老式设备、机械制造技术难以满足相关要求。在这一时代背景下，对智能机器人数控技术的应用，既是机械制造技术体系的未来主要发展趋势，也是机械制造领域智能化与自动化发展的基础所在，具有重要的现实意义。

智能机器人数控技术对机械制造的应用

　　1智能机器人数控技术

　　1.1基本设计思路

　　智能机器人数控技术是一项改变传统机械制造生产模式，通过电脑编程，控制智能机械产品开展自动化与半自动化机械制造作业的生产技术。这项技术有效融合了传统机械制造技术、光机电技术与计算机技术的应用优势，填补了传统机械制造模式中所存在的技术短板。技术整体思路是基于产品图纸持续采集相关制造数据，使用计算机编程软件，以所采集数据为基础，针对性设计计算机软件产品，随后将所编写控制程序拷贝至数控设备及智能机器人当中。基于程序运行准则，操控制造机械开展自动化、半自动化生产。

　　1.2技术应用优势

　　(1)制造灵活。智能机器人将基于程序运行准则，获取动态生产信息，快速对数控设备的运行参数进行灵活调整，以生产不同规格尺寸的零部件，并将所加工零件的尺寸偏差值控制在一定范围内。(2)复杂加工。智能机器人数控技术中融入了人工智能技术，可模拟人的智能行为、逻辑思维模式，从而替代人工开展一些复杂性工作。因此，这项技术主要被应用于加工各类复杂机械产品，或替代人工开展各项高风险机械制造作业。例如基于系统运行准则，操控机器人手臂开展复杂多面体零部件加工作业。(3)定位简化。在传统机械制造模式中，受到工艺限制，需要同步开展定位与加工作业，整体生产流程较为繁琐。智能机器人数控技术的应用，在开展一次定位后，即可连续开展多种规格尺寸零部件的加工作业。(4)模块化程度高。智能机器人数控技术的模块化程度极高，大幅提高了机械制造效率。例如在数控机床冲孔生产环节，对这项技术的应用，可自动调整模块冲头开展生产作业，无需由人工选择冲头。

　　2智能机器人数控技术在机械制造领域中的应用

　　2.1零件加工

　　部分企业的生产环境较为复杂，存在一定的生产隐患。同时，受到环境、工艺与人为等因素的共同影响，传统的人工生产模式难以满足实际生产需求，企业生产资源利用率尚存一定的优化空间。在这一生产背景下，传感型智能机器人在机械制造领域中得到广泛普及应用，具有良好的显示控制、传感信息分析与处理性能，在复杂生产环境下展露出极为显著的应用价值。对传感型智能机器人的控制，需要以宏程序为控制纽带，智能机器人受控于外部计算机，根据传感信息处理结果，实际生产需求开展自动化生产作业。例如，在某零件加工制造环节中，该零件造型尺寸为半径100的圆柱形金属圆盘，加工作业内容为，在圆盘零件的边缘处挖掘四个均等的半圆形凹槽原点。因此，基于智能机器人数控技术，应用宏程序，将圆盘零件的中心点设定为(100,50)，并将宏程序语句设定为XYZRFIABH、Pxxxx、G65。其中，B为孔深参数、R为起始钻孔角、I为切削度、H为孔数。在后续圆盘零件加工过程中，智能机器人将根据所接收调用命令与宏程序语句，自动化开展圆盘零件以及同类零件加工作业。简单来讲，企业要根据加工各类零件的规格尺寸、具体加工作业内容，提前设定宏程序语句，随后，智能机器人将根据程序运行准则自动化，或是半自动开展零件加工作业。

　　2.2轨迹规划

　　零件抛光是机械制造中的一项关键生产环节，零件抛光质量将影响机械制造精度、产品质量，其重要性不言而喻。但在传统机械制造模式中，受到人为因素影响，时常出现抛光零件损坏生产问题，造成严重的经济损失。智能机器人数控技术的应用，以及对交互型智能机器人的配置，将替代人工，受控于外部计算机系统，进行人—机对话，根据实际生产需求做出相应动作，有效规划轨迹，最大程度降低人为因素对机械制造精度的影响系数。同时，交互型机器人普遍具有信息处理以及决策等功能模块。例如，某企业为提高零件抛光质量，配置了适当数量与规格型号的交互型智能机器人，在零件抛光作业要求、CAM软件模块以及实际生产条件的基础上，编制自动抛光系统，系统具有多轴铣加工扫描功能，在后续零件抛光加工环节中，智能机器人与自动抛光系统将对所加工零件的型腔表面信息进行采集、分析与处理，随后基于辅助模块快速生成零件腔表面数控加工轨迹，系统操控智能机器人依照所设定零件抛光加工轨迹开展生产作业。从技术实际应用角度来讲，智能机器人数控技术在轨迹规划领域中的应用，针对性提高了零件抛光加工精度，以及零件加工良品率。

　　2.3激光检测

　　近年来，随着科学技术的不断发展，各类机械设备与产品逐渐呈现出精密化、结构复杂化发展趋势，在持续提升机械设备与产品质量性能的同时，也对制造精度提出了更高的要求。因此，在我国汽车制造等行业领域发展过程中，逐渐提高对智能机器人数控技术的应用力度、重视程度，配置了大量的自主型智能机器人。这类智能机器人的技术特征为，具有良好的交互性、自主性以及适应性能。无需生产人员、技术人员对各类机械设备与智能机器人进行外部控制，自主型智能机器人即可独立完成各项生产任务，模拟人类的智能行为与思维模式，在所获取生产信息基础上合理设定、执行控制指令。例如，在激光检测领域，某企业所配置自主型智能机器人在生产过程中，基于图像识别、神经网络等技术，快速对各类机械零件的规格尺寸进行精密测量，并在测量结果基础上合理制定零件加工生产方案。在技术实际应用过程中，各类机械零件的激光测量分辨率稳定保持为1μm，且重复精度保持在0.2μm。

　　2.4离线编程

　　在实际应用过程中，自主型机器人不但在激光测量领域中展露出极高的应用价值。同时，在离线编程领域中也具有广阔的应用前景，这类智能机器人具有良好的自主性，在绝大多数生产环境与条件下，技术人员无需对机器人进行外部控制，即可基于程序运行准则自主开展各项生产作业、获取动态生产信息、识别周围环境，并根据外部环境与生产条件的动态变化，持续调节自身运行参数，从而完成预定生产任务。例如，在自主型智能机器人自控开展各项生产任务时，将基于所配置的辅助性弯曲金属板，采用CAD图形仿真技术，自动开展离线编程作业，如单元设计等等。同时，企业也可选择将自主型智能机器人视作为仿真加工作业平台，针对性构建配套的削加式原型系统与处理系统，辅助开展2D与3D零件加工作业。在机械制造过程中，智能机器人将自动识别周边环境、实际生产情况，基于程序运行准则选择合理的零件加工方案。

　　2.5刚度优化

　　在机械制造与生产过程中，刚度是产品质量的主要衡量标准。目前来看，在我国机械制造行业发展过程中，针对刚度问题，虽然配置了大量工业机器人，取代传统CNC加工设备，实现了对机械制造精度与刚度的小幅度提升，但仍存在一定的优化空间，且所配置工业机器人在实际应用过程中存在着智能化程度不足等问题，存在应用局限性。为有效解决这一问题，部分企业选择将智能机器人数控技术应用于刚度优化领域，将传统刚度作为基本模型，开展重复性辨识试验，以获取与所配置智能机器人向对应的关节刚度，从而实现对智能机器人加工位置、关节角度的有效约束。以某企业为例，最终选择将智能机器人末端刚度沿代加工曲面方向的半轴长度为优化指标，采用遗传算法，以优化智能机器人的生产姿态，构建具有高度稳定性的数学模型，合理设定智能机器人的力矩执行力。在后续生产过程中，智能机器人将根据所加工零件的检测信息，合理判定切割力、选择恰当加工方案。

　　3结语

　　综上所述，对智能机器人数控技术的应用推广，将持续向我国机械制造行业注入全新的发展活力，进一步提高机械制造效率与精度。为实现这一目的，企业需深入了解智能机器人数控技术在机械制造领域中的应用现状、技术特征与主要应用价值，根据自身生产需求，合理应用智能机器人数控技术，充分发挥智能机器人数控技术价值。

　　作者：李明

文章名称：智能机器人数控技术对机械制造的应用

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