機械制造中智能機器人數控技術的運用研究

1.李兆祥 2.淡書橋

（1.河南工業技師學院，河南 鄭州 450007；2.河南職業技術學院，河南 鄭州 450007）

一、智能機器人數控技術的優勢

（一）生產精度高

智能機器人數控技術在機械制造行業中受到廣泛的歡迎，其重要原因就是提升了機械制造生產的精確度。在傳統的機械加工中由人工來控制車床，使得機械加工受到人為因素的干擾，加工過程不穩定，生產精度不高。采用智能機器人數控技術后，作業人員通過設置相關的生產加工參數，就可以實現機械精準加工，讓制造精度提高到了微米或納米級別。

（二）生產效率高

利用智能機器人數控技術，只需要通過設置不同加工零件的生產參數就能夠實現零件的批量生產。另外，通過更改生產參數，就可以直接實現另類零件的加工，大大減少了機械制造的加工間歇，從而提升了機械制造的生產效率。

（三）工藝流程完善

在傳統的機械制造過程中，每個零件的生產都需要耗費大量的人力和物力，機械制造企業需要根據零件的特性來制定不同的生產工藝流程。但是引入智能機器人數控技術之后，通過選擇相應的產品參數，就可以實現不同種類的零件生產加工，大大簡化了工藝流程，縮減了繁瑣的生產環節。

（四）技術力量雄厚

在傳統的機械制造中，實現不同規格的零件加工，需要改變加工車床，不僅會增加機械制造成本，而且還會造成生產加工難以持續性開展。而智能機器人數控技術具有雄厚的技術儲備力量，通過數控技術參數的優化就可以實現機械制造水平的革新。這種技術的革新不需要中途停止加工，可以合理利用空余時間，確保機械制造的連續性。

二、機械制造中智能機器人數控技術的運用

（一）零件加工

隨著國民經濟的發展，人們對機械制造水平的要求越來越高，但由于傳統機械加工對人的依賴程度很大，當處于惡劣的生產環境時，機械加工就無法正常開展。隨著智能機器人數控技術的應用，外部受控機器人為傳感型機器人，可以將外部制造信息直接反饋給操作人員，操作人員可以根據傳感型機器人反饋的生產信息作出指令。例如，在加工一個半徑為100的金屬圓柱體，圓柱體的上底面要挖出四個半圓形的凹槽，半圓形的圓心就是上底面的圓心，因此，可以假設上底面的圓心為（100，50），那么利用傳感型智能機器人宏程序就可以控制加工零件參數，完成金屬圓柱體的加零件加工。

（二）規劃軌跡

在機械加工中，提高零件精準度的關鍵工序就是拋光。在傳統機械加工中，零件的拋光基本上都是人工操作的，很容易出現誤差，因此零件的精準度不太穩定，還容易造成零件的損壞。利用智能機器人數控技術來完成零件拋光工序，可以采用固定的拋光工序，提供了零件的統一性，也避免了零件的損壞，大大節省了生產成本。在零件拋光過程中，操作人員通過交互性機器人進行拋光軌跡的規劃，然后利用計算機系統完成人機對話，下達拋光指令，從而使得車床按照軌跡規劃進行拋光。例如，在機械制造加工過程中，作業人員可以根據CAM軟件和自動拋光系統，對加工零件的外表和型腔進行掃描，獲得零件的表層信息。結合零件加工的成品信息，發揮出輔助設備的映射功能，自動生成數控加工運動軌跡，將人工拋光過程轉變成機器人拋光。

（三）激光測量

隨著機械制造技術的不斷發展，人們對零件精準度的要求越來越高，迫使機械制造設備也朝著精細化方向發展。機械制造中的智能機器人除了傳感型、交互型，還有自主型。自主型機器人的優勢非常明顯，具有很好的交互性和適應性，能夠自發控制驅動器，識別圖像信息，處理傳感型機器人傳來的數據信息，因此自主型機器人用于機械制造，可以更大限度地代替人力資源，實現機械制造智能化。例如，在實現機械加工精細化發展過程中，應用激光測量是不可避免的。利用智能機器人數控技術可以充分發揮自主機器人的圖像識別和數據處理功能，將零件的尺寸信息準確地呈現在作業人員面前，比如零件的直徑、密度、垂直度等。

（四）離線編程

自主型智能機器人的顯著特點就是自主性和適應性，其中自主性主要體現在其不用借助外部的力量，就可以自主完成加工任務；適應性主要體現在其可以根據外部條件的變化來調整加工參數，具有很強處理突發事件的能力。隨著機械制造行業的不斷發展，零件規格變得越來越復雜，設計越來越精巧，因此傳統的機械加工技術已經完全無法滿足復雜性的需求，傳統機械加工技術已經慢慢被數控技術所取代。離線編程就是機械加工智能化發展的主要體現，智能機器人可以將CAD圖形與離線編程的CAD信息結合起來完成單元設計，對3D、4D工業零件進行加工處理。

（五）剛度優化

對于零件而言，除了外觀尺寸以外，還需要加強零件的質量控制，比如剛度、穩定性等。雖然目前傳統機械加工設備已經被智能化機器人設備所取代，很大程度上改善了傳統機械加工的弊端，但是其對于零件的剛度的改善還具有一定的局限性。通過智能機器人的實時優化，以辨別實驗的方式獲取了機器人的關節剛度以及關節角度、加工位置等信息，使得機器人末端的剛度橢球可以代加工的曲面法矢量作為指標，通過計算機系統的遺傳算法來控制機器人的姿態，從而實現了剛度的精準控制。

三、結語

機械制造行業的智能化發展對我國機械制造水平提升具有不可或缺的作用，智能機械人數控技術的應用很大程度上改善了機械加工的生產效率和生產精準度，完善了機械加工工藝流程，加強了技術儲備力量。目前智能機器人應該廣泛運用于機械制造中，例如零件加工、軌跡規劃、激光測量、離線編程、剛度優化等，尤其是對于結構復雜，精度要求高的零件生產中智能機器人數控技術優勢非常明顯。未來隨著智能化技術的不斷革新，我國機械制造水平還將不斷提高，助力機械制造企業獲得良好的經濟效益。