智能機器人在機械電子工程領域的應用研究

摘要：隨著我國機械制造業的不斷升級，智能制造技術已成為機械工業發展的新領域。數字化時代智能機器人已廣泛應用于各行各業，將智能機器人應用于機械電子工程領域，可以提升自動化監督水平，促進機械工程的協調發展，提高工作效率，提升機械產品制造的精度。基于此，本文從智能機器人技術與機械電子工程技術概念入手，探索智能機器人技術與機械電子工程發展的關系，分析智能機器人應用優勢與方向，進一步展望智能機器人技術在機械電子工程領域的發展方向。

關鍵詞：智能機器人；機械電子工程；應用研究

一、引言

隨著社會的不斷發展，當前工業生產正朝智能化、自動化方向發展。該背景下，制造業也要從傳統的機械加工方式向智能化、自動化、數字化不斷邁進。機械電子工程領域，在對設備不斷升級的前提下，要探索運用智能機器人推動機械電子工程向高精尖方向不斷發展。通過智能機器人技術在機械電子工程領域的應用，可以帶動傳統的機械制造方法不斷升級。同時，智能機器人技術在機械電子工程領域的應用，也能帶動傳統機械設備的數字化發展。新的時代背景下，機械電子工程要加強對智能機器人技術的研究，提高機械電子產品加工效率。通過智能機器人的應用，帶動機械電子工程整體技術水平轉型升級，成為當前機械電子工程領域研究的重點。

二、智能機器人技術簡介

智能機器人技術是當前人工智能領域研究的重點，智能機器人技術綜合了計算機、編程與機械工程多個領域。同時，智能機器人技術的投入使用，帶來了巨大的社會效益和經濟效益。隨著我國工業生產技術的不斷升級，加之人口老齡化的逐步加劇，未來智能機器人技術將會更加趨于完善。智能機器人技術的研究，也在不斷完善感知、思維、信息傳遞、智慧學習等方面。當前智能機器人已經可以借助神經網絡技術，在語言、技能學習的同時進行復雜邏輯分析，今后智能機器人技術在各領域的應用將會更加深入，幫助人們解決生活、生產遇到的問題。

三、機械電子工程技術

機械電子工程技術就是以機械工程技術為核心，將信息技術、電子技術融入零件制造，實現工藝升級，推進數控加工質量監測，實現科學控制與機電設備整合維修的綜合性技術。機械電子工程技術強調機械設備的一體化控制，對于提高機械加工自動化水平，提升工作效率具有重要意義。

目前，機械電子工程技術發展已經歷了三個階段，從前期的工業革命初級階段，到機械設備代替手工操作的信息技術時期，人們嘗試應用計算機技術加工機械工程，第三階段就是新興電子技術與傳統機械技術融合的新階段。在這一階段，伴隨集成電路芯片技術的大量應用，工業機械化與電子工程技術進入智能化新時代。

四、機器人技術與機械電子工程的聯系

智能機器人技術為機械電子工程制造提供了便利，機械電子工程產品本身工作原理復雜，在機械電子工程產品加工中，需要對產品的質量進行嚴格控制，將智能機器人技術應用于機械電子工程產品加工，可以通過集成化、模塊化、智能化技術應用，提高電子生產設備的穩定性。同時，機械電子工程全面發展，也為智能機器人技術應用提供了更加廣闊的平臺。結合智能機械電子工程領域對智能機器人的新要求，也帶動了智能機器人進一步往智能化、信息化、自動化方向發展。智能機器人與機械電子工程攜手并進，為機械電子工程領域創新發展注入了新的活力，智能機器人技術也在應用中體現出新特點。

（一）機械電子工程制造更靈活

智能機器人的出現改變了傳統的機械電子工程加工方式，通過程序編輯與遠程控制，機械電子工程加工可以按照既定程序靈活而準確地對CNC設備進行操作。結合需要生產的不同規格尺寸的零件，設定操作參數時可以隨時調整，誤差能夠控制在更小的范圍。智能機器人的出現，實現了電子生產設備的非線性控制，既可以高效獲取生產信息，還能夠將零件加工的尺寸實現精細化控制。

（二）快速完成一些復雜生產工作

將智能機器人應用于機械電子工程領域，另一個重要作用在于，與人工相比，智能機器人改變了機械電子工程生產方式，可以高效快速完成復雜的生產工作。應用智能機器人，完成機械電子工程加工任務，主要通過程序控制機械臂。通過精準的數據設計，完成多面體零件的復雜加工流程，解決了傳統加工過程中的機械設備操作風險高、精度難以控制等問題。通過智能機器人進行機械電子工程加工，既實現了對人類行為的模仿，又能夠通過數據嚴格控制邏輯思維，從而高效代替人工完成復雜的加工任務。而且智能機器人可以將同一動作高效快速地重復執行，避免了人工加工中出現的疲累、時間控制不夠精準等誤差，使復雜的生產工作可以高效、高質量完成。

（三）機械加工模塊化程度較高

機械電子工程作為生產制造行業的基礎一步，很長一段時間都是勞動密集型行業，工作人員眾多，多部門協同配合的成本也比較高，而且統一工位反復加工極易使工人罹患職業病，屬于人員流動性較強的一個行業。智能機器人技術應用于機械電子工程領域，可以實現精準數據設定，按照生產要求在加工多種不同零件時，加工頻率和集約化程度顯著提升。提高生產效率的同時，還可以通過數據設定實現生產操作過程中的自動調整，減少了機械電子工程加工成本投入，促進了機械電子工程行業健康穩定發展。

五、機械電子工程領域智能機器人應用的技術種類

機械電子工程領域中應用智能機器人，既顯著提高了工作效率，也提高了監督的有效性，避免了人工操作過程中產生的失誤。通過應用智能機器人，可以實現多環節的統籌協調。工作人員可以不必逐個工位一一檢查，而是通過數據統計的方式，對機械電子工程加工流程實現遠程監控。智能機器人的引入，釋放了勞動力，增強了機械加工的有效性。

（一）嵌入式系統技術

嵌入式系統就是在計算機的控制下，為用戶提供需求的專用計算機系統。嵌入式系統專業性強、準確度高、體積小，可以通過嵌入式系統，將機器實現遠程控制。嵌入式系統可以應用于機械電子工程加工多個環節，通過編程實現銜接嵌入，顯著提升機械電子工程生產效率，增強操作的安全性與穩定性。嵌入式系統技術一次嵌入后，可以高質量地完成重復機加工環節，是電子工程領域最早應用的一項高效、準確、專業性強的成熟技術。

（二）神經網絡控制技術

首先，神經網絡控制技術是智能機器人的主要技術，也是帶動機械電子工程實現創新發展的核心技術。神經網絡控制技術是在對數據準確快速讀取與存儲前提下產生的一種計算機學習能力，通過神經網絡技術可以實現對機械電子工程流程的智能控制，結合關聯指令，進行指令數據的自學習，實現生產流程中小錯誤的自修復，保障機械系統的正常運轉。

其次，神經網絡控制技術也是機電一體化不可或缺的一項必備技術。神經網絡控制技術與人工操作相結合，還可以不斷改善系統操作，通過集成化設備對操作和系統參數進行調整。

最后，神經網絡控制技術是機器自學習技術的重要一項。在智能機器人算法基礎上，神經網絡控制技術能夠通過大量數據的存儲和樣本分析，實現自訓練、自學習，對于提高機器人算法水平以及機械電子工程自協調、自診斷均具有重要意義。

因此，基于神經網絡控制技術，可以為電子機械工程操作人員提供可靠的決策建議和操作輔助，對于保障生產效率、提升生產質量均具有重要意義。

（三）自動化故障診斷技術

機械電子設備應用于產品加工過程，可以提高產品生產效率，也不可避免會出現誤差。針對這類問題，除了檢查殘次品外，還可以通過生產過程中的自動化故障診斷技術進行消除。智能機器人技術的應用，改善了傳統人工診斷過程中故障點難判斷、糾錯滯后的問題，通過快速故障診斷技術，能夠防止人為診斷失誤造成的損失，顯著降低機械工程系統維護的時間成本。自動化故障診斷技術，對于大型生產設備長期運轉中存在的故障問題，可以實現不斷收集、快速分析。

尤其是在機器人自學習功能的輔助下，智能機器人還能對設備運行狀態進行動態監測，對潛在故障及時分析，并向工作人員發出預警。通過大量數據樣本的運用，智能機器人基于算法可以找出故障的數據特征，判斷故障發生概率，快速給出故障排除策略，部分小故障還能夠啟動機器人自動排除。智能機器人的應用，實現了流程高效監督與優化預設解決方案，可以提高問題處理速率，進一步降低機械電子工程加工的勞動力成本和生產時間成本。

六、智能機器人在機械加工領域的應用

智能機器人技術在機械加工領域，既能夠實現整體控制，促進各工位協調運轉。

（一）零件加工

機械加工領域涉及的基本任務就是零件加工，工作量大，尺寸多樣，將智能機器人應用于零件加工，可以替代大量人工，實現宏程序控制下的數據化設計，準確地完成零件生產任務，提高零件生產效率。尤其是復雜而精細的零件，可以改變傳統人工操作過程中易產生的疲勞、誤差、安全事故等各類不穩定因素。通過智能機器人實現零件加工的嚴苛有序加工，非常適合復雜零件。將智能機器人應用于零件加工環節，只需要少量工人按照零件加工的參數要求，設定相應的程序，就可以實現零件加工過程的遠程控制。借助傳感器可以對零件加工的每個環節安全穩定地進行數據回傳，進而實現高效監控。以金屬圓盤加工為例，當前機械領域涉及的金屬圓盤加工精細度非常高，在圓盤直徑僅為100毫米的前提下，在圓盤邊緣上要做四個半圓形凹槽，還要將凹槽分割成不同長度的圓弧。這類復雜的加工工藝，可以借助傳感器實現宏參數精細設定。由機械設備室發出指令，根據宏程序設定的參數，在限定時間內高效加工一次成型。

（二）離線編程

在機械電子工程領域，除了需要在線編程外，程序設定后，可以在離線狀態下自動運行，進一步滿足機械加工需求。在特定環境下，可以通過離線編程完成生產任務。尤其是在條件苛刻的環境下，通過智能機器人編程可以離線加工精度高、工藝復雜、生產條件嚴苛的零件，滿足了機械電子工程生產需要，對提高生產效率、調整參數、制作精密復雜的高精度零件具有重要助力。

（三）軌道設計

機械電子工程領域對電子產品的精度、質量要求非常高。所以，加工完成后的部分零件還需要拋光，這需要通過軌道設計，實現智能機器人高效診斷。借助傳感器監測零件，通過交互式配置，實現人機對話，進行軌跡規劃，提高零件生產精度，實現高效信息處理和決策，也能夠防止人為干預出現零件磨損或其他損壞，避免造成不可挽回的經濟損失。

（四）激光測量

智能機器人技術在機械電子工程領域還有一個重要應用，就是激光測量。當前，人們對機械產品精度的要求不斷提高，因此，在機械電子工程領域要借助激光技術實現生產過程中數據的高效測量，提高產品的生產精度。智能機器人生產具有一定的穩定性，可以在無人監督前提下實現機械電子產品的高精度加工。在機械產品生產加工的全過程，均需要應用交互智能機器人實施科學診斷與過程監控，通過激光測量對零件加工的各部位進行識別，在重要工位應用激光測量技術，快速識別判斷零件尺寸，通過信息技術將數據回傳，借助計算機分析產品的尺寸精度、垂直度、長度，確保智能機器人生產的零件在標準監督范圍內。

七、結束語

隨著科學技術的不斷發展，智能機器人引入電子工程領域是必然趨勢，對于提高生產效率，降低錯誤率，提高生產穩定性具有重要作用。智能機器人的引入，顯著提高了電子工程生產效率，使電子工程整體水平得到了穩步提升，今后人們要進一步研究智能機器人在機械電子工程領域的廣泛應用，為機械加工生產效率提升探索更多可能，為人們生產生活提供更多便利。同時，為了提高電子工程的性能，還需要加強對智能機器人系統模塊的調整，深度推進智能機器人技術與電子工程加工的緊密融合，滿足生產需求的同時，將智能機器人安全穩定應用于機械電子工程生產的多個領域，以提高機械電子工程整體生產水平。

作者單位：張厶戈 廣東科技學院松山湖校區

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