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

張 雪

新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000

機(jī)械制造業(yè)是我國當(dāng)前最為重要的產(chǎn)業(yè)類型之一，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平，將直接關(guān)系到國家的整體實力。我國機(jī)械制造業(yè)近年來取得了顯著的成果，精密性和科技性不斷提升。而在未來的發(fā)展中，機(jī)械制造業(yè)也必然朝著更加小規(guī)模、多種類、個性化定制、段生產(chǎn)周期、高制作精度的方向邁進(jìn)。在很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，對于操作精密度要求非常嚴(yán)格，如果采取人為操作的模式，難免會出現(xiàn)一定的誤差，影響機(jī)械制造的質(zhì)量和效率。所以迫切需要通過對智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，尋求更加可靠、精確、高效的方法，進(jìn)而提高機(jī)械制造水平。

1 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的基本理念

在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展中，智能機(jī)器人比較具有代表性，在很多領(lǐng)域當(dāng)中都能夠得到很好的應(yīng)用，其中機(jī)械制造就是一個主要的應(yīng)用方向。智能機(jī)器人的出現(xiàn)能夠解決很多人們生活中的困難，將人力資源大大節(jié)省，提高了人們的生活便利和舒適度。機(jī)械制造當(dāng)中主要是利用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，根據(jù)要求標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定程序，由計算機(jī)控制具體的操作過程。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及之下，利用電腦編程來控制機(jī)械制造，達(dá)到了半自動化、自動化的智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，其基本理念在于技術(shù)人員負(fù)責(zé)檢驗測量相關(guān)產(chǎn)品，對數(shù)據(jù)、圖紙等相關(guān)信息加以獲取。使用電腦編程軟件，根據(jù)需求編程，得到相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序[1]?，F(xiàn)場數(shù)控設(shè)備對應(yīng)用程序復(fù)制傳輸，在智能機(jī)器人中下載應(yīng)用，賦予智能機(jī)器人相關(guān)功能。最后，工作人員通過計算機(jī)調(diào)控程序，利用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)開展具體作業(yè)，進(jìn)而實現(xiàn)了智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，讓機(jī)械制造效率、質(zhì)量得到有效的提升，同時通過系統(tǒng)控制確保可靠性與安全性，保證機(jī)械加工精度符合要求。

2 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢特點

智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品精度的提升有很大幫助。在機(jī)械制造當(dāng)中，通過對數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械制造質(zhì)量精度的提高，同時也能夠使機(jī)械制造工作效率提高。例如在機(jī)械制造具體作業(yè)時，在相同類型工作中對不同零件進(jìn)行加工，通過運用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，減少加工時間，在保證質(zhì)量的同時提高效率。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)能促使工藝參數(shù)及工藝流程進(jìn)一步完善和便利，能夠極大的簡化生產(chǎn)流程，將以往不必要的環(huán)節(jié)省略。傳統(tǒng)的機(jī)械制造生產(chǎn)工藝對于不同產(chǎn)品的加工生產(chǎn)，需要的參數(shù)都有所不同，因而需要消耗較大的精力和時間[2]。而通過運用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，可在加工生產(chǎn)中針對不同規(guī)格零件，選擇提前設(shè)定好的參數(shù)直接套用即可。傳統(tǒng)的機(jī)械制造當(dāng)中，利用加工車床對不同產(chǎn)品進(jìn)行加工，需要設(shè)置不同的指標(biāo)、參數(shù)等，設(shè)置過程中只能暫停生產(chǎn)，無法保證生產(chǎn)的連續(xù)性，降低了作業(yè)效率。而應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，改變參數(shù)的過程中無須暫停生產(chǎn)，可直接對規(guī)格參數(shù)等加以修改，進(jìn)而保證生產(chǎn)過程順利完成，提高生產(chǎn)效率。在機(jī)械制造的應(yīng)用中，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)能夠體現(xiàn)出很多明顯的優(yōu)勢，能夠滿足靈活調(diào)整，在需要調(diào)整加工零件尺寸的情況下，只需要對數(shù)控設(shè)備參數(shù)加以調(diào)整即可。對于復(fù)雜度較高的產(chǎn)品，可以使用機(jī)器人手臂，對具有多個復(fù)雜面的工件進(jìn)行加工。在工件定位時候，通常利用傳統(tǒng)處理方法，能夠滿足多個尺寸工件的加工。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了模塊化作業(yè)，使得效率明顯提升[3]。此外，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，還為電子技術(shù)、計算機(jī)輔助制造、自動化控制技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

3 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1 零件加工

應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)進(jìn)行零件加工，主要是運用傳感型智能機(jī)器人宏程序。工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械制造中的重要基礎(chǔ)就是機(jī)械設(shè)備，在一些惡劣的生產(chǎn)條件下，難以采用人工的方式完成作業(yè)，對加工需求無法滿足。因此對智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)加以應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到自動化和智能化加工要求。應(yīng)用的外部受控機(jī)器人為傳感型智能機(jī)器人，接受外部計算機(jī)的控制，能夠完成操作、顯示控制、傳感信息處理等工作[4]。例如在加工一個零件的過程中，零件形狀為勻稱圓柱體的金屬圓盤，半徑為100，在圓盤邊緣分別挖4個半圓形凹槽，原點需要均等分布在圓上，設(shè)（100，50）是這個圓盤的中心坐標(biāo)，通過宏程序操控智能機(jī)器人，完成該零件的參數(shù)加工。零件加工當(dāng)中，以xxxx為宏程序序號，圓柱上表面的圓心坐標(biāo)，分別為X、Y，圓柱上表面半徑為F，增量角度為Z，鉆孔固定點坐標(biāo)為A，孔深為B，孔數(shù)為H，起始鉆孔角度為R，切削角度為I。加工該零件調(diào)用XYZRFIABH、Pxxxx、G65的宏程序語句。對智能機(jī)器人分別調(diào)用相應(yīng)的命令，進(jìn)而完成相同類型的數(shù)控加工。

3.2 規(guī)劃軌跡

機(jī)械制造中的零件拋光是一個重要的加工環(huán)節(jié)，對零件的精度有著直接影響。而以往機(jī)械加工對零件拋光主要采用人為的方式，有比較高的概率發(fā)生失誤，進(jìn)而損壞加工零件，造成浪費。在應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)之后，在固定程序下完成拋光處理，能最大限度地保證拋光精度，同時避免損壞零件[5]。在實際應(yīng)用中利用交互型智能機(jī)器人規(guī)劃軌跡，通過計算機(jī)系統(tǒng)滿足人機(jī)對話的要求，進(jìn)而做出相應(yīng)的動作，在準(zhǔn)確的外部控制之下，能夠進(jìn)行角色處理，完成軌跡規(guī)劃。智能機(jī)器人的運動軌跡會對機(jī)械制造零件精度、零件形狀等產(chǎn)生直接的影響，因此十分關(guān)鍵。例如在實際的機(jī)械制造當(dāng)中，使用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，開展自動拋光程序，程序設(shè)計人員基于CAM軟件模塊、自動拋光系統(tǒng)等，對UGCAM軟件多軸銑加工掃描功能加以運用，掃描整體型腔，進(jìn)而對型腔表面信息加以獲取。通過該輔助區(qū)域映射功能，對復(fù)雜腔表面數(shù)控加工軌跡自動生成。操作人員相應(yīng)調(diào)節(jié)智能機(jī)器人參數(shù)，利用多軸數(shù)控加工軌跡，向智能機(jī)器人拋光軌跡轉(zhuǎn)化，以保證零件拋光精度[6]。

3.3 激光測量

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，在機(jī)械制造領(lǐng)域中對于各類零部件的精度要求越來越高，機(jī)械制造設(shè)備的發(fā)展方向也越來越精密化。因此在機(jī)械制造中應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，能夠更好地滿足要求。利用自主型智能機(jī)器人激光測量技術(shù)，能夠在完成機(jī)械制造作業(yè)任務(wù)之后，無須操作人員、設(shè)計人員的人為干預(yù)，在特定環(huán)境下能夠?qū)Ω黝悢M人任務(wù)加以完成。自主型機(jī)器人一般具有良好的交互性、適應(yīng)性、自主性，同時自主型機(jī)器人在驅(qū)動器控制、圖像識別、傳感器數(shù)據(jù)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的功能，其應(yīng)用與機(jī)械制造當(dāng)中，能夠有效地提高機(jī)械制造水平[7]。例如在機(jī)械制造零件的激光測量尺寸中，應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，對自主型智能機(jī)器人圖像識別功能、傳感器數(shù)據(jù)處理功能加以發(fā)揮，能夠更加準(zhǔn)確的測量加工零件的密度、垂直度、長度、直線度等參數(shù)，保證達(dá)到1 μm的尺寸分辨力和0.2 μm的重復(fù)精度，效果十分理想。

3.4 離線編程

機(jī)械制造中有時對于離線操作有著一定的要求，其對于智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用主要通過自主型機(jī)器人的離線編程功能實現(xiàn)。上文中已經(jīng)提到，自主型機(jī)器人的最大特點就是良好的適應(yīng)性、自主性，能夠在無須任何外部控制的情況下滿足特定環(huán)境、特定任務(wù)的作業(yè)要求。自主型智能機(jī)器人還可對周邊環(huán)境自動識別，同時依據(jù)周邊環(huán)境變化，對自身參數(shù)靈活調(diào)整，能夠更好地處理緊急問題。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用范圍正在日益擴(kuò)大，在工作復(fù)雜程度得到增加的基礎(chǔ)上，通過離線編程操作，對傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工正在逐漸替代[8]。例如在實際運用中，智能機(jī)器人利用輔助彎曲金屬板，基于離線編程、CAD圖形仿真方法等，借助CAD信息輔助，單元化設(shè)計智能機(jī)器人。另外，將智能機(jī)器人當(dāng)作仿真加工平臺使用，并基于此，對工業(yè)智能機(jī)器人的削加式原型系統(tǒng)還有相應(yīng)的處理系統(tǒng)平臺等加以建立。這樣在加工一些2D零件或3D零件時就可達(dá)到更理想的效果。

4 結(jié)語

對于我國工業(yè)發(fā)展來說，人工智能對機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展將帶來顯著的影響。隨著科技的發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造中，極大地提高了機(jī)械制造水平。其中，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)是一種十分先進(jìn)的技術(shù)，其在機(jī)械制造中的應(yīng)用能夠極大提高機(jī)械制造的智能化、自動化水平，提高零件加工的效率和質(zhì)量，同時滿足高精度、高標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此其對于我國機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展有著重大的意義。