淺談智能制造與新一代機器人技術

彭惠平

【摘 要】社會進步的同時，各種科學技術也在不斷地發展、強化，隨著現代制造工藝及信息技術水平的提高，圖像處理技術及計算機視覺技術也隨之進步與完善，智能優化技術的應用范圍越來越廣泛，最終將多種高端技術融合在一起，形成新一代智能機器人。智能機器人具有先進的分析系統，可以自動進行多種操作。文章以智能機器人作為主要研究內容，對其目前存在的問題進行分析。

【關鍵詞】智能制造；新一代機器人；技術

【中圖分類號】F426.6；TP242【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）05-0095-02

邁入新世紀，社會進入信息化及科學化時代。智能化是信息技術發展到更高級階段的主要表現形態，并且隨著研究人員對基因及腦神經等科學知識的不斷深入研究，使生物科技得到極大發展，智能科學技術正在推動基礎科學向前發展，并且為現代制造及信息技術領域提供了多種新的應用技術，例如計算機視覺和機器人規劃等。隨著技術應用范圍越來越廣，新一代技術成果——智能機器人應運而生。智能機器人具有可以與人類大腦相同作用的處理器，并且其功能實現與操作的人員有著密切關系。

1 智能機器人的發展

目前，我國已經將機器人作為國家發展的主要戰略，并且在“工業4.0”體系中起到了非常重要的支撐作用，但同時也存在較大的風險，機器人屬于“三高”產品，即技術應用程度高、所需人才質量高及資金使用效率高。目前，“三高”技術的整體市場產出率較低，影響了機器人的推進及發展。市場對機器人的需求范圍較廣，例如“3C”行業需要操作靈巧的機器人，大型制造業則需要勞動強度較高的機器人。實現機器人與人的協調發展，提高作業水平。在非工業領域中，機器人使用的方向為服務、養老、航空及水下作業等。在一些惡劣工作環境下，機器人替代人類起到了巨大的作用[1]。

2 智能技術對智能制造的作用

經濟的發展需要不斷地對工業技術進行升級與改造，每一輪工業革命都會對經濟產生促進作用，而工業革命的基礎便是科技水平的提升。因此，為保證經濟穩定發展，需要保證信息技術及人工智能等技術的有效應用。

（1）在最近的幾十年，隨著半導體行業的不斷發展，信息行業得到飛速發展，并且芯片技術和通信技術也得到飛速發展，各種信息技術實現重大突破，并且體現出較快的發展趨勢。

（2）數字化技術及網絡化技術已經逐步被應用在社會的各個領域，信息技術正式邁入網絡時代，進一步推動信息技術革命[2]。

（3）系統集成式創新屬于一種新的創新方式，即通過多種信息技術及工具，對創新要素及內容進行選擇，形成更加集成化的優勢。集成創新的主要特點為靈活性，但需要加強產品的多樣化及質量。集成創新的主要目的是將所有要素集結在一起，從而占據更多市場份額，為自身謀取更大的經濟利益。具體產品如智能手機、電動汽車等。

（4）近年來，人工智能技術得到快速發展，無論在數量還是質量上都有較大提高，機械人的學習能力及所能執行任務的復雜程度也日益提高。人工智能技術的發展及普及，使我國的工業水平達到更高標準，它也是今后數十年我國需要重點發展的應用技術[3]。

3 智能制造技術的結構

3.1 智能制造技術

智能制造技術是通過計算機模擬人類分析及推理等的一系列操作。將這些智能活動與智能機器人融合在一起，并且貫穿在多種智能活動及企業生產活動中，可以實現整體制造行業的高度集成化發展，也可以將多種腦部活動進一步地延伸，有效替代腦力勞動，節省人力資源。此外，將制造業的專家信息錄入其中，還能大大提高生產效率[4]。

3.2 智能制造系統結構

智能制造系統主要分為3個內容，分別為生命周期、系統層級及智能功能。智能制造系統的主要作用是對智能制造體系結構及框架進行研究；生命周期是生產、銷售等價值創造活動的集合；系統的層級分為設備層、控制層及系統層，智能制造的系統層級可以體現系統的智能化及協議化程度，并且使網絡呈現扁平化的發展趨勢；智能功能可以實現系統的集成及信息的融合[5]。

4 新一代機器人技術

新一代機器人與傳統機器人相比，具有一定的適應能力及智能程度，屬于智能設備的一種，其本身的主要工作原理為通過傳感器適應已知環境，然后分配任務，開展作業。對于智能機器人來說，需要具備感覺要素、運動要素及思考要素。感覺要素屬于接觸型傳感器，可以發揮人類眼、口等功能，在實際應用的條件下，通過超聲波傳感器及圖像傳感器等電子元件實現各種操作。運動要素需要智能機器人具有軌道性的移動結構，可以適應平地及臺階等不同的地理運動環境，并且在輪子及支腳吸盤的作用下，可以實現移動，同時在運動過程中對移動機構進行控制，例如位置控制、力度控制及混合控制等。智能機器人的思考要素是最關鍵的，也是需要賦予機械人的必備要素，智能機器人具備思考要素就可以進行邏輯分析及判斷等一系列智力活動，這些智力活動也是信息處理的整個過程，通過計算機實現。智能機器人根據智能程度可以分為多種類型，例如傳感型機器人、交互型機器人、自主型機器人等。傳感型機器人沒有相應的智能系統，只能簡單地通過執行機構及感應機構，運用多種傳感信息，對其中的各類信息進行處理，達到控制及操作的目的，也可以通過外部計算機上的處理單元，借助計算機實現痕跡信息獲取及姿態調整。交互型機器人可以利用計算機系統實現與操作員的溝通，然后達到操控機器人的目的，并且機器人具有一定的處理問題的能力，具備自動移動及躲避等功能，但是仍然受到外部計算機的控制。在自主型機器人設計完成后，不需要人工干預，可以自動在多種環境中完成任務，并且其本身具有感知及處理能力，可以自主獨立地進行各種操作。全自主移動機器人的主要特點為具備自主性及適應性，自主性指在一定環境下，不受外界干預的同時可以自主執行任務，其適應性較強，可以自主識別及對周圍物體進行測量，然后根據環境變化，不斷調整自身的工作參數，并且能處理緊急事件[6]。

在新一代機器人核心技術中，主要應用的技術有5種。

（1）傳感器技術。傳感器技術的主要作用為通過傳感器明確自身的情況及外部環境。

（2）伺服技術。作為智能機器人的伺服系統，機器人可以實現基本運動，系統是由液壓泵、運動控制器組成。

（3）控制技術。控制技術可以在復雜的工作環境中將已經分配的工作轉變為機器人的運動，這是我國重點發展的控制技術之一。

（4）交互技術。交互技術是一種通過極速三級實現人機界面交互的技術。

（5）網絡信息技術。機器人互聯所形成的網絡系統，可以幫助機器人分工協作，使生產效率得到提高。

5 結語

從目前情況看，隨著智能制造技術的不斷發展，其已經形成以傳感器及自動化生產線為主的智能制造裝備體系，但是它仍具有一定的缺陷，例如創新技術較弱及核心競爭能力不足等。智能制造是我國未來制造業發展的主要趨勢，因此要積極發展新一代智能機器人技術，促進制造業加快轉型，減少能源消耗，提高產業的生產效率。

參 考 文 獻

[1]李華翔.智能制造人才培養正當時——華中數控“智能制造人才培養研討會”活動紀實[J].世界制造技術與裝備市場，2016（1）：30-31.

[2]宋天虎，劉永華，陳樹君，等.關于機器人焊接技術的研發與應用之探討[J].焊接，2016（8）：1-10.

[3]佟曉輝.中國熱協赴歐洲考察熱處理智能制造與機器人先進技術考察團報告[J].熱處理技術與裝備，2016，37（6）：80-84.

[4]楊海成.全面認識“互聯網+”，大力推進智能制造[J].機器人技術與應用，2015（4）：12-14.

[5]張華增，張馳，張杰，等.基于Maxwell的感應式球形電機設計與分析[J].微特電機，2017，45（6）：54-56，61.

[6]王瑩.眾廠商談智能制造的技術市場動向[J].電子產品世界，2016，23（Z1）：13-18，20.

[責任編輯：鐘聲賢]