淺談智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

杜延杰 張朝君 周楠

摘 要：在數(shù)控操作過(guò)程中偶爾會(huì)出現(xiàn)人為失誤導(dǎo)致機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，所以智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用引起了所有人的關(guān)注?；诖耍疚耐ㄟ^(guò)對(duì)宏程序、編程離線操作、激光檢測(cè)技術(shù)、規(guī)劃軌跡等智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，并通過(guò)實(shí)際案例，提出自己一點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.103

0 引言

未來(lái)機(jī)械制造的發(fā)展方向，需要具備制作精度高、生產(chǎn)周期短、個(gè)性化定制、種類(lèi)多以及規(guī)模小等條件，而一些人為操作可能出現(xiàn)的失誤對(duì)機(jī)械制造的效率存在很大影響。當(dāng)智能機(jī)器人數(shù)控操作技術(shù)的出現(xiàn)，為機(jī)械制造業(yè)提供了機(jī)械智能化、自動(dòng)化以及機(jī)械設(shè)備復(fù)合化的機(jī)械制造可能，所以將智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造中，將會(huì)是未來(lái)機(jī)械制造的發(fā)展趨勢(shì)。

1 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的思路

智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)是通過(guò)實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程中傳統(tǒng)人力操作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化以及半自動(dòng)化的“自己生產(chǎn)自己”的生產(chǎn)技術(shù)，其能夠憑借電腦編程對(duì)一些機(jī)械加工進(jìn)行有效控制。數(shù)控技術(shù)本身結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)以及光機(jī)電技術(shù)，同時(shí)具備三者優(yōu)勢(shì)，而智能機(jī)器人的加入，增添了數(shù)控技術(shù)的一些短板。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)表現(xiàn)為精度高、半自動(dòng)化、效率高、節(jié)約成本、避免手動(dòng)加工失誤等。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)整體思路為：通過(guò)圖紙采集數(shù)據(jù)、通過(guò)編程軟件將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為程序數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)拷貝到制造機(jī)械中（智能機(jī)器人）、開(kāi)始生產(chǎn)。

2 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造中

2.1 傳感型智能機(jī)器人宏程序應(yīng)用在機(jī)械制造中

在工業(yè)生產(chǎn)范疇中，機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造的基礎(chǔ)，但是有些生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，人工操作難度大，而又不能滿足生產(chǎn)需求，所以引進(jìn)先進(jìn)的智能機(jī)器人數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動(dòng)化生產(chǎn)。傳感型智能機(jī)器人又稱(chēng)外部受控機(jī)器人，其能夠受控于外部計(jì)算機(jī)，有對(duì)傳感信息進(jìn)行傳感信息處理、現(xiàn)實(shí)控制以及操作的能力。以某零件的制造為例：此零件為半徑100勻稱(chēng)圓柱體金屬圓盤(pán)，需要在圓盤(pán)邊緣挖四個(gè)原點(diǎn)在圓上均等的半圓形凹槽，設(shè)此圓盤(pán)中心坐標(biāo)為（100，50），此零件可以采用宏程序?qū)χ悄軝C(jī)器人進(jìn)行操控完成參數(shù)加工。在零件加工時(shí)調(diào)用宏程序語(yǔ)句為XYZRFIABH、Pxxxx、G65，其中宏程序的序號(hào)為xxxx。宏程序語(yǔ)句中：1）Y、X為圓柱上表面圓心坐標(biāo)；2）Z為增量角度；3）R為起始鉆孔角度；4）F為圓柱上表面半徑；5）I為切削度數(shù)；6）A為鉆孔固定點(diǎn)坐標(biāo)；7）B為孔深；8）H為孔數(shù)目。在零件加工時(shí)，需要調(diào)用的命令為：H8、B45、100、A15、I、500、R30、Z-50、Y、50、X100、Pxxxx、G65，如此一來(lái)，智能機(jī)器人便能夠完成相同類(lèi)型零件的數(shù)控加工作業(yè)任務(wù)。

2.2 交互型智能機(jī)器人規(guī)劃軌跡應(yīng)用在機(jī)械制造中

一些機(jī)械零件的拋光，對(duì)于機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō)是重要環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)拋光過(guò)程中，容易出現(xiàn)人為失誤造成需要拋光零件損壞的事故，而智能機(jī)器人的出現(xiàn)，極大的減少了零件損壞事故出現(xiàn)的幾率。交互型機(jī)器人是指能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話并且做出相應(yīng)動(dòng)作的機(jī)器人，雖具處理、決策功能，實(shí)現(xiàn)一些軌跡規(guī)劃等功能，但還是需要受到外部控制。而在機(jī)械加工過(guò)程中，智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成直接能夠影響零件的形狀以及精度，例如：某機(jī)械加工工廠，利用智能機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)拋光作業(yè)，其程序設(shè)計(jì)員將自動(dòng)拋光系統(tǒng)與CAM軟件模塊為基礎(chǔ)，使用UGCAM軟件中的多軸銑加工掃描功能，將整體型腔進(jìn)行掃描，從而獲得型腔表面信息，而后利用輔助區(qū)域映射生成復(fù)雜的腔表面數(shù)控加工軌跡，智能機(jī)器人操作人員通過(guò)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，將多軸數(shù)控加工軌跡轉(zhuǎn)化為智能機(jī)器人的拋光加工軌跡，從而達(dá)到能夠進(jìn)行零件拋光的目的[1]。

2.3 自主型智能機(jī)器人激光檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造中

隨著汽車(chē)行業(yè)對(duì)零件要求逐漸提高，各種機(jī)械制造設(shè)備也向著精密化不斷發(fā)展，而智能機(jī)器人的出現(xiàn)，極大的滿足了汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展需要。自主型智能機(jī)器人是指在制造完成后，不需要設(shè)計(jì)人員以及操作人員干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)的機(jī)器人，自主型機(jī)器人主要特點(diǎn)為：自主性、適應(yīng)性、交互性等等，由于自主型機(jī)器人涉及如：驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)處理、圖像識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的研究，所以智能機(jī)器人能夠在機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生極大的作用。例如：某工廠利用自主型智能機(jī)器人在機(jī)械零件激光測(cè)量尺寸方面進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)自主型智能機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)處理、圖像識(shí)別，對(duì)汽車(chē)的曲軸、閥座以及凹輪軸等零件的長(zhǎng)度、垂直度、直線度以及密度等方面進(jìn)行測(cè)量，所有的尺寸分辨率可達(dá)到1μm，而重復(fù)精度可達(dá)0.2μm[2]。

2.4 自主型智能機(jī)器人編程離線操作應(yīng)用在機(jī)械制造中

自主型機(jī)器人最重要的特點(diǎn)在于它的自主性以及適應(yīng)性，其自主性是指它能夠不依賴任何外部控制能夠在一定環(huán)境中，自控完成一些任務(wù)，而適應(yīng)性是指它能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別周?chē)沫h(huán)境，根據(jù)周?chē)h(huán)境的變化能夠調(diào)節(jié)自身的參數(shù)，來(lái)及時(shí)處理應(yīng)對(duì)緊急情況。而在機(jī)械加工中，它的適用范圍一直在不斷擴(kuò)大，在增加其工作復(fù)雜程度的同時(shí)，也逐漸取代傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床加工，例如：離線編程操作。智能機(jī)器人能夠通過(guò)輔助的彎曲金屬板，將以CAD圖形的仿真方法以及離線編程為基礎(chǔ)的CAD信息輔助設(shè)計(jì)智能機(jī)器人進(jìn)行單元設(shè)計(jì)等，除此之外，還可以將智能機(jī)器人作為仿真加工平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)，建立工業(yè)智能機(jī)器人削加式原型系統(tǒng)以及處理系統(tǒng)平臺(tái)，能夠有效處理2D、3D等工業(yè)零件的加工。而在生產(chǎn)制造過(guò)程中，智能機(jī)器人能夠通過(guò)其自主性、適應(yīng)性根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效識(shí)別，選擇符合設(shè)計(jì)人員規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的加工方案。

3 總結(jié)

綜上所述，機(jī)械制造業(yè)對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展具有重要意義，而智能機(jī)器人在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，能夠?qū)C(jī)械制造的效率提升了一個(gè)新的臺(tái)階。本文通過(guò)對(duì)交互型智能機(jī)器人、傳感型智能機(jī)器人、自主型智能機(jī)器人分別在零件制造、拋光作業(yè)、汽車(chē)測(cè)量以及離線編程方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，了解到智能機(jī)器人數(shù)控在機(jī)械制造中，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人工制造困難、安全系數(shù)低的等方面的機(jī)械零件在制造效率方面能夠得到極大提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]于春雨.論數(shù)控技術(shù)在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2018（01）：17-19.

[2]魏志麗.智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（05）：146-147.