智能機器人數控技術在機械制造中的運用研究

天津市濱海中等專業學校 李子艷

引言

人工智能時代的到來將大力推動機械制造行業的發展。借助智能系統實現對機械自動化加工的精細控制，可降低人資成本消耗。智能機器人數控技術的研發與應用是目前機械制造行業發展的一個主要方向，利用智能數控技術替代傳統機械制造工藝，在終端集成系統的多節點同步控制模式下，極大提高了機械生產的自動性與智能性。文章針對智能機器人數控技術在機械制造中的運用進行探討，僅供參考。

1 智能機器人數控技術的特點

智能機器人數控技術是借助智能操控系統，將數控操控程序與信息技術控制技術相關聯，確保在智能機器人驅動過程中，可按照程序質量完成對不同機械操控工藝的驅動。在現有的機械生產發展中，先進技術及設備的更新為現代機械制造產業提供資源支撐，自動化、可控化的機械生產模式，真正助力于我國工業產業轉型中。與傳統機械制造模式相比，智能機器人數控技術的實現，將原有粗放式的生產機制轉變為精細化、機械化智能化的發展。

第一，集成化。智能機器人數控技術在應用過程中是按照系統平臺完成對相關指令的一體操控，在系統驅動過程中，集成化功能的實現是保證不同數據指令節點在驅動過程中的基礎。因為在數控操作平臺中，由智能機器人控制數控操作程序是按照信息反饋指令下達所執行的，在此期間集成功能的實現，則為智能機器人驅動的數控操控程序提供數據支撐點，保證數字化控制功能實現的精確性。

第二，自動化。傳統數控加工模式中，機械控制機制的實現是按照程序羅列，在固定的空間下完成運行，且運行軌跡是由程序編設所執行的，這也使得機械控制自動化功能的實現更加貼近于人們設計訴求。基于智能化機器人的數控實現則是為遠程操控以及智能指令調節提供數據運算平臺，人工智能處理下的機械生產加工模式，逐漸向柔性化方向所轉變，通過一體性、協調性的可控操作，降低生產成本。但是在此過程中，依托于智能機器人而實現的自動操控機制，仍需要人工進行看管。例如，在大體量的工業機械化生產中，智能技術的實現可以自主驅動終端部件完成一系列的生產及規劃，但是如果出現系統高負荷運行下所產生的故障累積問題，則極易造成生產脫節的現象。此過程人工看管則是輔助智能機器人數控系統運行的基礎，以此來保證各項控制功能實現的精確性。

第三，精細化。智能機器人數控技術的應用，為傳統機械制造產業賦予精細化功能，借助智能操控平臺，對編設程序進行分析，且內部智能程序驅動中，可按照外界環境的反饋信息，分析不同應用場景下，機械生產制造與前期設計是否一致，提高實際生產質量。同時，在應用方面，經由系統程序的精密計算，起到對終端操控機構的實時控制，這對于精密部件的加工來講，可達到毫米級、納米級的生產加工，符合多種應用場景。

2 智能機器人數控技術的應用優勢

從技術組成而言，智能機器人數控技術的研發，借助集成系統，將主系統與終端操控模塊相關聯，構設直接關聯屬性的聯動系統，進而在當前機械制造產業中實現技術驅動。從工業發展趨勢看，市場需求、發展訴求的雙重作用下，傳統機械化生產模式儼然無法適用于工業產業的發展歷程中，在先進技術的不斷更新下，工業制造業產業必然向精細化、集成化層面所發展。智能機器人數控技術對機械制造行業發展起到的優勢如下。

第一，促進機械生產制造模式的轉變。在智能、可控系統的支撐下，傳統由人工控制的機械生產逐漸轉變為由計算機驅動系統自主控制的生產模式，在現有機械運行場景下，高新技術驅動下，為機械控制提供數據支撐。

第二，實現智能化、自動化耦控制。在工業生產轉型下，機械制造類產業正逐步融合先進技術，技術在融合與應用過程中，需深度探尋機械生產場景對技術呈現出的訴求點。智能機器人數控技術的研發，借助信息技術、控制技術等，提高機械控制的智能、自動屬性，助力機械制造產業的發展。

第三，優化制造流程。智能機器人數控技術的研發，可借助智能操控系統，對終端操控部件施行指令同步驅動，整個處理模式可按照模塊、項目完成生產。此過程，智能控制的實現，則可依據相應操控程序，打造一體服務場景，增強系統驅動的合理性。

3 智能機器人數控技術在機械制造中的運用研究

3.1 機械零件加工

傳統機械零件加工是主系統程序編設，終端執行機構在電力能源的支撐下，按照程序設定，自主完成驅動，且運行期間，外界信息可反饋到系統中，令系統了解當前驅動場景是否達到預設指標。智能機器人數控技術的應用，則可通過強大的傳感能力、信息交互能力、自適應能力等，為機械加工過程賦予自動協調的功能，保證系統在不同驅動場景下，完成對主系統指令的驅動及執行，提高任務處理能力。同時，智能機器人數控處理中，無需人工參與，其可按照既定的程序，自主分析不同驅動場景下，主系統指令任務的完成情況下，且機械生產中，系統可按照程序完成對生產軌跡的數據分析。整個驅動過程的一體化、協同化，可規避因人工操作產生的安全問題，此時，人工在機械生產體系中，則是通過監控系統，遠程監管機械生產過程，保證機械加工的安全性、規范性。例如，金屬圓盤部件在數控加工中，圓盤直徑為150mm，圓盤加工需求是在圓盤外邊緣處，以75mm 為指標，均勻地在邊緣處挖出四個半圓。

此類加工過程具有復雜性特征，借助智能機器人數控技術的宏編程設計，則可以按照既定的程序完成對生產參數的設定，按照圓盤直徑以及在加工過程中刀具切割的軌跡進行參數設定，以參數程序驅動機械刀具的運轉。在實際運行期間，主系統按照既定的指令完成一系列的驅動，以保證零部件加工的完整性。

3.2 規劃軌跡

機械部件拋光作為機械生產制造中的重要組成，部件生產精度與拋光處理具有較高的關聯性。但是在拋光過程中，如果未能按照零部件的契合工藝以及刀具進行調整的話，極易造成因為拋光過程刀具進給深度過大產生的精度破損問題，增加生產成本。基于智能機器人數控技術的實現的操作，則可以在系統中預設相應的程序參數，針對部件以及拋光工具進行程序設定，結合智能機器人數控的精度和調整功能，保證拋光的層次性，有效避免零部件在拋光過程中產生損毀問題。

基于交互型智能機器人數控設計及其實現，則可以針對整個拋光過程進行軌跡設定，此過程中軌跡參數的調整可在不同驅動場景下，完成對相關數據信息的界定，且整個交互控制程序既可以符合機器人運行場景中軌跡信息基準，同時也可以結合機械零部件的精度完成對不同規格不同應用訴求的標準劃定，以此來降低材料的浪費。在具體拋光期間，智能機器人數控技術需設定CAM 模板，此類模板在拋光系統運行期間，可針對自配置功能實現相應的掃描記錄，即為在不同驅動場景下通過CAM 模板對零部件進行立體結構的掃描，不僅可以獲得外部拋光參數，也可以通過內部結構的控制完成對零件規格的分析與測定，通過內部腔表面信息以及外部拋光信息的整合，保證拋光參數設定的精準性，提高實際拋光質量。

3.3 激光測量

智能機器人數控技術在激光測量中的應用可以實現對既定機械產品生產的精度化測量，因為借助激光掃描儀以及傳感器，可針對不同驅動場景完成數據信息的高精度反饋處理，保證后期機器人數控技術在驅動過程中的精度性。從系統運行特征來講，激光測量與系統操作程序之間的關聯，可確保各類數據信息在傳輸過程中不會產生數據誤操作的問題，且整個過程也無需人工進行參與，便可以完成高難度的生產任務。針對機械產品生產準備階段的測量，可結合激光設備完成對相關操作，經由數據識別功能分析機械零部件加工期間的各類尺寸，自主模擬零件尺寸及材料，在生產加工過程中所執行的各類工序，進而保證零件密度、垂直度以及長度在生產精度范圍之內。從我國現有的激光測量及驅動形式而言，精度可以控制在0.15～0.2 微米之間。

3.4 離線編程

原有機械生產制備工藝中，針對零部件生產制造需分析零部件實際尺寸參數，結合運行場景對零部件生產工藝進行選取，保證零部件的剛性、質量及精度是符合預設訴求的。但是傳統生產模式需長時間的數據確認與計算，采取智能機器人數控技術，則可以通過離線編程實現生產設計與生產加工的對接。經由離線編程可保證零部件在生產過程中一旦遇到不可控因素，按照數據信息的預定執行軌跡及零部件尺寸加工參數進行自適應的調整，此過程中可以增加零部件生產的抗干擾性。例如，設計與生產彎曲金屬部件時，借助CAD 技術以及離線編程技術，完成對相關數據的一體化操作，且此類技術在設計編程與具體執行過程中，借助智能機器人完成對既定測控平臺的數據模擬，以及整個生產過程的仿真處理。當工作人員編制好程序時，則系統將自動模擬程序驅動，將程序運行過程中對零部件加工所呈現的參數與預設參數相對比，可視化、立體化的模擬場景，令工作人員更為直觀地分析自身在設計存在的不足，進而全方位查證零部件在加工生產過程中存在的精度影響問題，逐步調整設計參數，以提高機械生產質量。

4 智能機器人數控技術在機械制造領域的發展趨勢

智能機器人數控技術是將智能機器人與數控系統相結合，打造智能化、自動化的應用平臺，但是從嚴格意義上來講，其屬于一種半智能化產品，在大體量的工業機械制造中，仍需要人工進行現場與遠程監管。從智能制造的發展概念看，機器人與數控的結合并不等于智能制造、數字化的實現也與智能化具有差異，而其中最為明顯的定義是，具有視覺識別、空間動態傳感、溫度、壓力、位移等方面的信息反饋才可看成是智能制造的雛形。其中自動化、數字化的實現只是停留在通訊控制、指令驅動等方面，其本身并不能形成獨立、自主的支配，在處理過程中，仍需借助實體完成對相關程序的執行。此外，我國機械制造領域仍與國外發達國家存在一定差距，這就需要在后期發展中，查找目前我國機械智能制造及控制中存在的不足，明確主體發展方向，助力機械制造產業轉型與發展。

第一，高精尖的發展方向。從我國現有額制造實力來講，已經逐步趨于世界前列，但是在部分發展層面仍存在一定的欠缺，例如，數控調控能力不足。對此，后期發展過程中，應加大對既有生產模式及數控加工切入形式的調整，實現資源的高度集成，做到穩固基礎產業、升級核心產業，縮減我國與國外先進技術的差距。

第二，模塊化的發展方向。高精尖作為核心技術的發展方向,模塊化契合于國家經濟產業發展背景。因為我國目前仍屬于工業生產大國，勞動力密集產業仍需基礎經濟產業的支撐，為盡量縮減發展過程中的經濟成本投入問題，則可朝著模塊化發展所轉變，針對復雜的機械控制系統進行分析，在滿足基礎工作的前提下，追求可靠、簡捷、經濟等方面，真正實現模塊化發展。

第三，市場化的發展方向。當智能化發展到一定時期后，智能機器人則成為市場主流產品，對于機械制造行業而言，智能機器人數控技術的研發與應用，為行業發展提供助力，且在市場需求、技術更新的不斷導控下，智能機器人數控技術也將隨著行業轉型而跨入另一個發展階段。對此，智能機器人數控技術應遵循市場發展規律，發展多元產業，以滿足基層市場的供應訴求，提高我國在國際市場中的話語權，加速實現“中國制造2025”的發展目標。

第四，節能化的發展方向。電力能源作為機械生產制造的基礎條件，在長時間、高負荷的運行模式下，極易產生高耗能問題。對此，智能機器人數控技術則應起到智能調整的作用，實現生產加工過程的節能效果，貫徹落實我國節能化、環保化政策，助力機械制造產業綠色發展。

5 結語

綜上所述，機械制造作為重要的產業基礎，兼顧技術發展、經濟發展。智能機器人數控技術的研發與應用，借助機械制造平臺，實現以技術為驅動的科技化轉型，搭載信息技術、傳感技術、通信技術、集成技術等，實現對機械生產加工過程的多節點調整，提高制造質量。為進一步增強我國制造業發展實力，應結合加大資源投入力度，在機械領域中實現技術自主，增加我國在國際市場中的競爭力。