切削加工作業(yè)中的機器人應用之研究

湯方麗 王敬伊 王達理 席國防 武芳芳

摘要：社會的不斷發(fā)展，科學技術也在不斷地提升，為人們的生活提供更多便利，提高了人們的生活質量?，F(xiàn)階段網絡基本趨向于全面覆蓋，推進著智能時代的到來。我國各種樣式的機器人也層出不窮，被應用于各種行業(yè)中去。特別是在加工行業(yè)中，一些基礎性工作也被智能機器人所取代。機器人不僅能夠節(jié)省大量的人力成本，還能改善生產環(huán)境質量，推動行業(yè)的長遠發(fā)展。

關鍵詞：切削加工行業(yè);機器人;應用;智能時代

引言：智能機器人的應用不僅能代替人工操作一些簡單重復、沒有技術含量的工作，還能夠幫助人們從事一些高危職業(yè)，保護人身安全。另外，機器人是嚴格按照程序執(zhí)行的，所以操作更加規(guī)范，操作精度更加準確，提高行業(yè)產品質量水平，進一步為產品創(chuàng)造更多效益。所以本文主要針對切削加工行業(yè)中的智能機器人發(fā)展應用進行探討。

一、在切削加工行業(yè)應用機器人的優(yōu)勢

在制造加工行業(yè)發(fā)展的潮流中，機器人的大量應用也代表著工藝時代趨向智能化發(fā)展。機器人應用是一項比較系統(tǒng)的工程，現(xiàn)階段已經遍布工業(yè)的各個發(fā)展環(huán)節(jié)，例如從工程制造，到自動化數(shù)據(jù)監(jiān)測預警等環(huán)節(jié)都涉及到了機器人，在一定程度上促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。在切削加工行業(yè)中，由于機器人靈敏性高，工作時間長等特點，正好滿足了該行業(yè)的發(fā)展需求，所以被廣泛應用。

切削加工行業(yè)中，機器人的存在一方面夠提升產品整體的光和滑度，由于其力度控制都是由固定的代碼程序設置的，所以對切割面的厚度會在大體上保持統(tǒng)一，并且通過機器控制對能源耗材量也會相對降低。另一方面，機器人不像人工一樣會耗費體力和需要休息的時間，只要有充足的電源，做好日常機器內部維修，都能實現(xiàn)長期工作的目的。并且，對于周邊工作環(huán)境也沒有特殊要求，要知道加工業(yè)一般都是處于噪音較大，粉塵污染物較多的大工廠工作環(huán)境，人類在這樣的工作環(huán)境下長期工作，必定會對自己的身體健康造成影響。但是機器人并沒有這方面的要求，所以其可塑性較大，能夠代替人工在惡劣的環(huán)境下進行工作，從而加快行業(yè)的生產速度，提升行業(yè)的經濟效益。另外，由于機器人其本身就是程序設定開發(fā)出來的，其本身還存在一定程度的生產潛能，例如可以讓科技人員根據(jù)工程項目需求對機器程序設定進行更改，讓機器人在完成切割工作時，對于不同項目表現(xiàn)不同的控制力度以及切割厚度等滿足各個工作需求。從整體層面來看，在加工行業(yè)中使用機器人不僅能減少時間投入，降低生產成本，提高產品的質量，還能保障人員的生命安全，提高企業(yè)的經濟效益。

二、在切削加工行業(yè)中應用機器人的研究

（一）切削加工行業(yè)機器人的應用問題研究

機器人的應用形式主要有兩種類型，一種是通過視頻示范觀看再進一步進行控制學習，最后對情境進行重現(xiàn)，實現(xiàn)對機器人的控制，另一種則是通過離線編程的方式進行控制機器人的切削操作。但是這兩種操作方式在操作精度上還是會存在誤差，不能夠及時地在線調整，對整體的運行軌跡不能進行有效的實時把控，有時候大距離的操作偏差會導致整體質量下降。如果確實想要進行調整的話，只能以離線的方式對整個程序進行整改，這種方式不僅要求操作人員的科技水平較高，還需要投入大量的資金，最終將會導致整個工程的經濟效益下降?，F(xiàn)階段，大量的科技人員正在努力提升在線調整機器軌跡的科技研究水平，這種技術的應用能夠實時監(jiān)控機器人的操作軌跡，并且對出現(xiàn)偏差的環(huán)節(jié)進行及時的調控，進一步提升機器工作的準確度，讓工作人員對整個工作環(huán)節(jié)有整體的把握。

另外機器正常工作的過程中，經常會出現(xiàn)一些程序故障，如突然停工的機器故障，在每天開工啟動機器時，也會由于大量的動能產生而造成機器末端的大幅度顫動。當機器運行時，遇到一些硬度較大的器具也會出現(xiàn)劇烈震動。這些問題的出現(xiàn)，導致機器本身原本設定的切割精度被影響，最終使得產品質量不能達標，降低行業(yè)的經濟產出。另一方面，機器的大幅度震動會對機器內部的零件產生較大程度的磨損，破壞機器自身的結構穩(wěn)定性，大大縮減了使用壽命，而且如果沒有及時的檢修，還有可能在使用過程中發(fā)生突發(fā)事故，造成人員傷害，為安全事故的發(fā)生埋下隱患。

為了能夠降低機器在運行過程中的震動幅度，必須要對機器自身的穩(wěn)定性加以維護，通過控制機器的位移距離，以及機器的運行速度和機器內部壓力的控制等多方面提升機器執(zhí)行切割工作的穩(wěn)定性從而保證切割精度。以上這些操作程序，最終都歸結為對切割加工作業(yè)的路徑進行控制，可以通過仿真模擬演練的方式，對所有路徑都進行操作演練，最后得到最佳的控制數(shù)據(jù)，尋找出最佳的運動路徑從而減少機器光內部震動，降低機器的內部損耗。

（二）切削加工行業(yè)機器人的應用軌跡分析

機器人在切削加工行業(yè)中的控制重點就是對應用軌跡進行系統(tǒng)劃分，主要是通過對機器在運行過程中的位移距離進行控制，對機器內部運行速度以及加速度進行合理設定，并對機器內部施加一定程度的壓力，來保持機器的穩(wěn)定性。對運動軌跡的控制可以其內部的末端操作器設定代碼程序，以數(shù)學函數(shù)的形式對路徑進行規(guī)劃，并利用物理學知識對機器的運行速度，加速度以及內部壓強進行數(shù)據(jù)監(jiān)控。

在對運行軌跡進行調改時，一定要依據(jù)機器本身的參數(shù)設計來設定合理的運行程序，對于機器來說，由于本身的參數(shù)設定，將導致一些比較高級的程序無法運行，強行運行還會導致整個程序錯亂，所以一定要利用好各種信息參數(shù)，對機器本身的運行路徑加以設定，從而保證機器人的工作精度，確保切割面能夠保持適當?shù)墓饣?，也不增大機器內耗。

（三）切削加工行業(yè)機器人的應用軌跡設計

首先通過集成系統(tǒng)線路，把不同的纖維材料進行組合，利用纖維材料的張力從而使內部結構的緊張度滿足生產需求，進行模塊標準化加工。在分析切削加工機器人的運動軌跡時，首先需要對機器內部的結構參數(shù)進行分析，通過對質點的坐標進行描述分析，不同的質點通過位移的方式實現(xiàn)路徑的變化，再利用動力學的方程進行驗證不同路徑的可行性。在對機器人的運行力度進行控制時，可以通過安裝機器內部的壓力傳感器，對壓力數(shù)值進行合理的監(jiān)測，最后，在執(zhí)行切割工作時，一定要保持機器內部的通訊信號保持暢通，能夠及時地接收切割信息，按照特定的切割路徑執(zhí)行操作程序。

結束語

在切削加工行業(yè)中，智能機器人的應用，不僅能夠幫助工作人員開展基礎繁瑣的工作，節(jié)省了行業(yè)的人力支出，另外智能機器人的高效性，可以實現(xiàn)長期持續(xù)作業(yè)的目的，帶動了產業(yè)經濟產出。目前來看，智能機器人技術在運用方面還存在一定的缺陷，人員對于機器人的控制操作理論知識有所欠缺，本文也對機器人在切削加工行業(yè)中的應用進行了剖析，并提出了相應的控制措施，希望能夠提高機器人的工作精度。

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