淺談智能機器人數控技術在機械制造中的應用

杜延杰 張朝君 周楠

摘 要：在數控操作過程中偶爾會出現人為失誤導致機械制造企業的經濟損失，所以智能機器人數控技術在機械制造中的應用引起了所有人的關注?；诖耍疚耐ㄟ^對宏程序、編程離線操作、激光檢測技術、規劃軌跡等智能機器人數控技術在機械制造中的應用進行簡單分析，并通過實際案例，提出自己一點看法。

關鍵詞：智能機器人；數控技術；機械制造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.103

0 引言

未來機械制造的發展方向，需要具備制作精度高、生產周期短、個性化定制、種類多以及規模小等條件，而一些人為操作可能出現的失誤對機械制造的效率存在很大影響。當智能機器人數控操作技術的出現，為機械制造業提供了機械智能化、自動化以及機械設備復合化的機械制造可能，所以將智能機器人數控技術應用在機械制造中，將會是未來機械制造的發展趨勢。

1 智能機器人數控技術的思路

智能機器人數控技術是通過實現機械制造生產過程中傳統人力操作轉變為自動化以及半自動化的“自己生產自己”的生產技術，其能夠憑借電腦編程對一些機械加工進行有效控制。數控技術本身結合了計算機技術、傳統機械技術以及光機電技術，同時具備三者優勢，而智能機器人的加入，增添了數控技術的一些短板。智能機器人數控技術表現為精度高、半自動化、效率高、節約成本、避免手動加工失誤等。智能機器人數控技術整體思路為：通過圖紙采集數據、通過編程軟件將采集的數據轉化為程序數據、將數據拷貝到制造機械中（智能機器人）、開始生產。

2 智能機器人數控技術應用在機械制造中

2.1 傳感型智能機器人宏程序應用在機械制造中

在工業生產范疇中，機械設備是機械制造的基礎，但是有些生產環境比較惡劣，人工操作難度大，而又不能滿足生產需求，所以引進先進的智能機器人數控生產技術能夠實現智能化、自動化生產。傳感型智能機器人又稱外部受控機器人，其能夠受控于外部計算機，有對傳感信息進行傳感信息處理、現實控制以及操作的能力。以某零件的制造為例：此零件為半徑100勻稱圓柱體金屬圓盤，需要在圓盤邊緣挖四個原點在圓上均等的半圓形凹槽，設此圓盤中心坐標為（100，50），此零件可以采用宏程序對智能機器人進行操控完成參數加工。在零件加工時調用宏程序語句為XYZRFIABH、Pxxxx、G65，其中宏程序的序號為xxxx。宏程序語句中：1）Y、X為圓柱上表面圓心坐標；2）Z為增量角度；3）R為起始鉆孔角度；4）F為圓柱上表面半徑；5）I為切削度數；6）A為鉆孔固定點坐標；7）B為孔深；8）H為孔數目。在零件加工時，需要調用的命令為：H8、B45、100、A15、I、500、R30、Z-50、Y、50、X100、Pxxxx、G65，如此一來，智能機器人便能夠完成相同類型零件的數控加工作業任務。

2.2 交互型智能機器人規劃軌跡應用在機械制造中

一些機械零件的拋光，對于機械設備來說是重要環節，在傳統拋光過程中，容易出現人為失誤造成需要拋光零件損壞的事故，而智能機器人的出現，極大的減少了零件損壞事故出現的幾率。交互型機器人是指能夠通過計算機系統與人進行人-機對話并且做出相應動作的機器人，雖具處理、決策功能，實現一些軌跡規劃等功能，但還是需要受到外部控制。而在機械加工過程中，智能機器人運動軌跡的生成直接能夠影響零件的形狀以及精度，例如：某機械加工工廠，利用智能機器人進行自動拋光作業，其程序設計員將自動拋光系統與CAM軟件模塊為基礎，使用UGCAM軟件中的多軸銑加工掃描功能，將整體型腔進行掃描，從而獲得型腔表面信息，而后利用輔助區域映射生成復雜的腔表面數控加工軌跡，智能機器人操作人員通過參數進行適當調節，將多軸數控加工軌跡轉化為智能機器人的拋光加工軌跡，從而達到能夠進行零件拋光的目的[1]。

2.3 自主型智能機器人激光檢測技術應用在機械制造中

隨著汽車行業對零件要求逐漸提高，各種機械制造設備也向著精密化不斷發展，而智能機器人的出現，極大的滿足了汽車制造業的發展需要。自主型智能機器人是指在制造完成后，不需要設計人員以及操作人員干預，能夠在各種環境下自動完成各項擬人任務的機器人，自主型機器人主要特點為：自主性、適應性、交互性等等，由于自主型機器人涉及如：驅動器控制、傳感器數據處理、圖像識別、神經網絡等方面的研究，所以智能機器人能夠在機械制造業產生極大的作用。例如：某工廠利用自主型智能機器人在機械零件激光測量尺寸方面進行應用，通過自主型智能機器人的傳感器數據處理、圖像識別，對汽車的曲軸、閥座以及凹輪軸等零件的長度、垂直度、直線度以及密度等方面進行測量，所有的尺寸分辨率可達到1μm，而重復精度可達0.2μm[2]。

2.4 自主型智能機器人編程離線操作應用在機械制造中

自主型機器人最重要的特點在于它的自主性以及適應性，其自主性是指它能夠不依賴任何外部控制能夠在一定環境中，自控完成一些任務，而適應性是指它能夠實時識別周圍的環境，根據周圍環境的變化能夠調節自身的參數，來及時處理應對緊急情況。而在機械加工中，它的適用范圍一直在不斷擴大，在增加其工作復雜程度的同時，也逐漸取代傳統的數控機床加工，例如：離線編程操作。智能機器人能夠通過輔助的彎曲金屬板，將以CAD圖形的仿真方法以及離線編程為基礎的CAD信息輔助設計智能機器人進行單元設計等，除此之外，還可以將智能機器人作為仿真加工平臺，以此為基礎，建立工業智能機器人削加式原型系統以及處理系統平臺，能夠有效處理2D、3D等工業零件的加工。而在生產制造過程中，智能機器人能夠通過其自主性、適應性根據實際情況進行有效識別，選擇符合設計人員規定標準區間的加工方案。

3 總結

綜上所述，機械制造業對我國工業發展具有重要意義，而智能機器人在機械制造業的應用，能夠將機械制造的效率提升了一個新的臺階。本文通過對交互型智能機器人、傳感型智能機器人、自主型智能機器人分別在零件制造、拋光作業、汽車測量以及離線編程方面進行簡要分析，了解到智能機器人數控在機械制造中，對結構復雜、人工制造困難、安全系數低的等方面的機械零件在制造效率方面能夠得到極大提升。

參考文獻：

[1]于春雨.論數控技術在我國機械制造行業應用[J].科技經濟市場，2018（01）：17-19.

[2]魏志麗.智能機器人數控技術在機械制造中的應用[J].現代制造技術與裝備，2017（05）：146-147.