智能機器人在機械電子工程領域的應用研究

李天宇

北華航天工業學院 河北廊坊 065000

近些年來,隨著我國工業智能化發展,智能機器人在制造業的重要性顯著提升,如何將智能機器人應用于機械電子工程領域,提升機械電子工程的自動化和智能化程度,已經成為企業面臨的一個課題。智能機器人在機械電子工程中的應用效果較好,可以提高生產效率、進行自動化生產監督、促進協調性,使機械電子工程的生產效率及質量得以有效提升。目前智能機器人在機械電子工程領域的應用缺乏經驗,容易出現各種各樣的問題,難以發揮智能機器人的整體價值,這就需要加強對智能機器人技術的研究和應用。通過深入分析智能機器人與機械電子工程的聯系、智能機器人在機械電子工程領域的重要作用、機械電子工程領域中智能機器人的技術種類,探究智能機器人在機械電子工程領域的具體應用,有利于提出一些可靠的參考依據,促進智能機器人在機械電子工程領域的應用與發展。由此可見,本文圍繞“智能機器人在機械電子工程領域的應用”進行分析研究價值意義顯著。

1 智能機器人與機械電子工程的聯系分析

1.1 智能機器人

智能機器人是人工智能領域中的關鍵技術,綜合了人體學、神經生理學、心理學、計算機視覺、語言學、計算機科學等多個學科,能夠在環境感知及思維方面對人類的行為進行模仿,利用自主學習功能進行自我升級。發展智能機器人的目的就是制造出脫離人類干預的獨立的個體,可以承擔更多的生產責任,實現智能化機器人技術誕生的初衷[1]。智能機器人體現出制造靈活、可以獨立完成復雜的生產工作、可以簡化生產操作、模塊化程度高等優勢,可以彌補傳統機械制造模式的不足,提高生產效率及生產質量,推動機械電子工程的發展。此外,智能機器人以智能程度為依據,可分為三類,即:

(1)其一,傳感器類,又稱之為“外部受控機器人”。其本體無智能單元,僅有執行機構與感應機構,在對傳感信息進行利用的基礎上,如視覺信息、聽覺信息、觸覺信息、激光及超聲等信息,完成傳感信息處理,使控制與操作能力得到有效實現。

(2)其二,交互型。此類智能機器人在計算機系統和操作員或程序員進行人機對話的基礎上,對機器人的控制與操作得到有效實現。交互型智能機器人具備一定的處理與決策功能,但會在一定程度上受到外部條件的制約。

(3)其三,自主型。此類智能機器人在設計制作以后,無須人為干預,可以處于各類環境下自動完成各項擬人任務,具備感知、處理、決策、執行等功能模塊,可自主獨立執行完成相關問題或任務。

1.2 機械電子工程

機械電子工程的發展可以劃分為三個階段:第一階段就是人工的階段,這一過程機械設備容易受到人工的干預,以人工的方式對機械設備進行控制,完成機械電子工程產品的生產,只有一部分的工作由機械設備負責,關鍵的生產步驟和生產控制都需要采用人工的方式完成;第二階段就是流水線的階段,具有一條完整的生產加工流水線,可以利用計算機對流水線的設備進行控制,使機械電子工程產品的生產效率得以提升;第三階段就是集成化的發展階段,可以將機械技術、電子技術和信息技術有效融合,借助數字控制中心完成機械電子工程產品的生產,朝著機器人化、智能化的方向不斷發展。

1.3 智能機器人與機械電子工程的關系

與傳統的電子技術相比,智能機器人的智能化程度較高,可以對電子系統中的非線性問題和不穩定問題進行有效處理。在機械電子工程產品的生產中,智能機器人使得整個生產過程更加智能化,可以提供有效的控制技術,對機械電子工程產品的生產效率及生產質量進行提升,并促進智能機器人的發展[2]。將機械電子工程與智能機器人結合起來,可以促進機械電子技術的信息化、自動化和智能化發展。智能機器人使得機械電子工程的生產成本大大降低,節省下來的經費能夠用到智能機器人的研發和生產中,推動生產制造業的高質量發展。

2 智能機器人在機械電子工程領域的重要作用分析

智能機器人與機械電子工程之間關系密切,從實踐層面分析,智能機器人在機械電子工程領域能夠發揮出重要作用。具體而言,主要作用如下:

2.1 提升生產效率

從長遠的角度來看,傳統機械制造的人工成本較大,智能機器人的研發、購買和使用更具有經濟性,可以降低生產成本。同時,智能機器人的工作內容不受情緒等因素的影響,具有更高的可掌握性及可靠性,比較適合高危險性、高精度、高強度的工作。在傳統的機械制造模式下,都是采用人工生產的模式,必須保證生產人員的能力達到要求,而智能機器人能夠解決這一問題,不再需要考慮人的生產能力,可以有效提高生產效率及生產質量[3]。

2.2 生產監督

在傳統的機械制造模式下,機械電子工程生產過程的監督都是以人工監督為主,這一過程很容易受到人的心理因素及生理因素的影響,難以保證生產監督的精確性。但是將智能機器人應用到機械電子工程的生產監督中,可以將人工監督的方式替換為自動化、智能化的監督,只需要將相關信息輸入系統,智能機器人就能夠獨立完成操作,實現對生產過程的全面監督,有效降低生產成本。

2.3 促進協調性

機械電子工程涉及的學科較多,比如電子學、機械學、計算機技術、信息技術、控制技術等多個學科,各個領域體現出不同的工作性質,將這些學科的作用發揮出來,是機械電子工程領域的一個重要課題[4]。在機械電子工程中應用智能機器人,能夠利用人工智能算法和環境感知系統對故障問題進行自動處理,促進各個學科的協調性,對各學科的特性進行完善,實現更高的經濟效益。

3 機械電子工程領域中智能機器人的技術種類分析

基于機械電子工程領域,智能機器人的技術種類較多,包括網絡控制技術、快速診斷技術、嵌入式系統技術等。具體而言,主要技術種類如下:

3.1 網絡控制技術

網絡控制技術作為智能機器人中的一個重要技術,直接影響著智能機器人在機械電子工程領域的應用。與人工生產模式、自動化處理能力不足的機械電子工程相比,將網絡控制技術在機械電子工程中的作用發揮出來,可以通過系統參數過程調整、集成控制設備操作,對系統操作進行改善,減少人工操作,使工作的效率得以提升[5]。

3.2 快速診斷技術

在應用機械電子工程產品的時候,很容易出現各種各樣的錯誤,這就必須對其進行診斷,快速消除機電產品運行中的錯誤,使其能夠保持良好的運行狀態。在應用智能機器人的情況下,可以利用快速診斷技術將設備故障點找出來,及時找出設備運行中的錯誤,采取有效的技術手段進行故障處理和維修,從而降低人工診斷造成的失誤,降低設備維護的成本投入。在應用快速診斷技術的時候,主要就是借助系統中的參數信息進行故障分析和判斷,結合案例找到適合的處理方法,使故障診斷的效率得以提升。

3.3 嵌入式系統技術

隨著計算機技術的持續發展,嵌入式系統被應用于智能機器人,可以提供專用的計算機系統,體現出準確性高、響應及時、體積小、專業性強等特點。在智能機器人的遠程控制中應用嵌入式系統技術,可以在保證生產安全的同時,對生產的效率進行提升,使機械電子工程生產任務得以順利完成。

4 智能機器人在機械電子工程領域的具體應用分析

為發揮智能機器人的作用,使其在機械電子工程領域展現應用的作用,促進機械電子工程領域工作質量效益水平的提升,則需掌握其具體應用要點。總結起來,具體應用要點如下:

4.1 在零件加工中的應用

在機械電子工程零件加工中應用智能機器人,可以借助宏程序的控制,保證機器順利完成機械電子工程零件的生產,尤其在復雜度較高的零件加工中,可以有效提高生產的效率。在傳統的機械電子工程零件制造中,普遍都是選擇人工的方式完成零件的生產,這一過程需要消耗大量的人力成本,且容易出現各種各樣的事故,威脅到生產人員的生命安全。但是在應用智能機器人的情況下,可以采用自動化、智能化的模式完成生產工作,只需要輸入指令,就能夠對生產過程進行控制,降低生產成本,確保生產安全[6]。可以通過傳感器對生產過程的相關數據進行采集,幫助工作人員了解生產情況。比如在金屬圓盤的加工中,可以利用帶有傳感器的智能機器人進行操作,提前設置好生產參數,將指令發送給制造設備,使其按照指令進行操作,完成零件加工。

4.2 離線編程

在機械電子工程中應用智能機器人,可以充分發揮離線編程的優勢,充分滿足生產需要,提升機械電子工程的生產效率。在應用智能機器人的時候,能夠在特定的要求和環境下,順利完成生產活動[7]。同時,在機械電子工程的生產中,需要認識到這一工程的制造工藝比較復雜,在技術方面的要求較高,各個零件的精密度較高,將智能機器人應用到其中,借助離線編程來調整生產參數,可以有效提高工程的生產效率,使工程生產各方面的需求得到滿足。

4.3 軌道設計

在機械電子工程的生產中,需要做好零件拋光這一工作,若是零件拋光存在不足,將直接影響到機械電子工程的質量和精度。在傳統的機械制造中,很容易受到人為因素的影響,使得磨料零件的破損率較大,不僅影響到機械電子工程的生產質量,也帶來了較大的損失。在機械電子工程中應用智能機器人,可以將計算機控制系統的手動操作替換為交互式配置的運用,促進人機對話,結合生產情況選擇不同的控制措施,對軌跡進行有效規劃,降低人為干預造成的不利影響,確保機械電子工程產品的精度[8]。同時,可以對交互式機器人的決策模塊、信息處理模塊進行有效運用,提升機械電子工程的生產效率。

4.4 激光測量

隨著我國社會經濟的發展,人們對機械電子工程產品的需求不斷提升,必須提升機械制造的精度,保證產品的精度達到要求,使用戶能夠獲得更好的使用體驗。將智能機器人應用到機械電子工程中,可以將激光測量技術的作用發揮出來,對產品制造的精度進行顯示,以自動化的模式完成生產,整個過程不再需要安排專門的人員進行監督。在激光測量機的生產中,可以根據需要來設計測量程序,利用交互式機器人來識別零件,對零件加工相關的數據信息進行采集,利用機器人具有的神經網絡功能對零件進行優化[9]。比如智能機器人對零件尺寸的快速識別,將零件尺寸數據輸送給傳感器,傳感器將測量的長度、垂直度、密度及尺寸等數據發送出去,實現控制零件生產精度的目的,尤其是零件尺寸分辨率不超過1m,重復性控制不超過0.2m。

5 智能機器人在機械電子工程領域的發展趨勢展望

智能機器人在機械電子工程中的應用價值較高,對機械電子工程的發展起到了較好的促進作用。然而在電子系統中依舊存在一些不足,無法保證系統的穩定性,需要對其進行合理改進。電子系統的輸出與輸入存在不足,難以保證生產的穩定性,這就需要將智能機器人的優勢發揮出來,對機械系統的概念和知識進行更新。在應用智能機器人的時候,其工作原理就是對人腦結構及其他神經系統進行模擬,利用不同系統對信息類型進行區分,將計算過程簡化,避免出現錯誤及失敗的情況。通過發揮智能機器人的作用,電子設備能夠展現出更高的穩定性,使機械電子工程朝著更好的方向不斷發展。人工智能系統能夠對信號進行自動識別,并整理這些數據,完成數據處理和數據存儲,對生產的效率及精度進行提升[10]。在應用智能機器人的基礎上,可以建立相關的控制系統,對生產效率進行提升,擴展機電產品的發展空間。比如解決產品生產中的生產效率和生產安全關鍵問題,借助智能機器人能夠提升生產效率,保證生產安全,其主要體現在自動化的防跑系統、自動化的斷電系統、智能化的監控系統。機電一體化、高度智能化是企業發展的必然趨勢,利用智能機器人能夠在系統中增加一個控制中心,對生產的精度進行控制,確保系統的穩定性。可以調整機械電子工程的模塊功能,強化系統的性能。在智能機器人持續發展下,機械電子工程的缺陷得以改進,使得生產更加便捷、高效。

結語

綜上所述,智能機器人與機械電子工程的聯系緊密,可以起到相互促進、共同發展的作用。認識到智能機器人在機械電子工程中的重要作用,了解了機械電子工程領域中智能機器人的技術種類,將智能機器人合理應用于機械電子工程,發揮智能機器人的優勢及作用,并加強技術研究和創新,促進智能機器人在機械電子工程領域應用價值的提升,并為機械電子工程行業穩步、可持續發展提供有力支持。