切削加工作業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，被應用于各種行業中去。特別是在加工行業中，一些基礎性工作也被智能機器人所取代。機器人不僅能夠節省大量的人力成本，還能改善生產環境質量，推動行業的長遠發展。

關鍵詞：切削加工行業;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，保護人身安全。另外，機器人是嚴格按照程序執行的，所以操作更加規范，操作精度更加準確，提高行業產品質量水平，進一步為產品創造更多效益。所以本文主要針對切削加工行業中的智能機器人發展應用進行探討。

一、在切削加工行業應用機器人的優勢

在制造加工行業發展的潮流中，機器人的大量應用也代表著工藝時代趨向智能化發展。機器人應用是一項比較系統的工程，現階段已經遍布工業的各個發展環節，例如從工程制造，到自動化數據監測預警等環節都涉及到了機器人，在一定程度上促進了現代工業的發展。在切削加工行業中，由于機器人靈敏性高，工作時間長等特點，正好滿足了該行業的發展需求，所以被廣泛應用。

切削加工行業中，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，都能實現長期工作的目的。并且，對于周邊工作環境也沒有特殊要求，要知道加工業一般都是處于噪音較大，粉塵污染物較多的大工廠工作環境，人類在這樣的工作環境下長期工作，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境下進行工作，從而加快行業的生產速度，提升行業的經濟效益。另外，由于機器人其本身就是程序設定開發出來的，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，提高企業的經濟效益。

二、在切削加工行業中應用機器人的研究

（一）切削加工行業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，實現對機器人的控制，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控機器人的操作軌跡，并且對出現偏差的環節進行及時的調控，進一步提升機器工作的準確度，讓工作人員對整個工作環節有整體的把握。

另外機器正常工作的過程中，經常會出現一些程序故障，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劇烈震動。這些問題的出現，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生突發事故，造成人員傷害，為安全事故的發生埋下隱患。

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行切割工作的穩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據，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）切削加工行業機器人的應用軌跡分析

機器人在切削加工行業中的控制重點就是對應用軌跡進行系統劃分，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，以數學函數的形式對路徑進行規劃，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據監控。

在對運行軌跡進行調改時，一定要依據機器本身的參數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，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的光滑度，也不增大機器內耗。

（三）切削加工行業機器人的應用軌跡設計

首先通過集成系統線路，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，對壓力數值進行合理的監測，最后，在執行切割工作時，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行操作程序。

結束語

在切削加工行業中，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，節省了行業的人力支出，另外智能機器人的高效性，可以實現長期持續作業的目的，帶動了產業經濟產出。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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