智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用前景

董海鈺 谷紅濤

摘? 要：近年來，國家越來越重視智能機器人技術(shù)的發(fā)展，同時機械類行業(yè)對智能化的需求也越來越強烈。將智能機器人技術(shù)融入機械電子工程中，對于推動機械電子工程領(lǐng)域智能化、自動化和信息化至關(guān)重要。文章介紹了智能機器人技術(shù)和機械電子工程的相關(guān)理論，在二者關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出智能機器人技術(shù)對機械電子工程的效用，然后闡述了智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用及趨勢，最后展望了未來發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能機器人技術(shù);機械電子工程;應用;效用

中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）15-0169-02

Abstract： In recent years， the country has paid more and more attention to the development of intelligent robot technology， while the demand for intelligence in the machinery industry has become more and more intense. The integration of intelligent robot technology into mechanical-electronic engineering is very important to promote the intelligentization， automation and informatization of mechatronics. This paper introduces the relevant theories of intelligent robotics and mechanical-electronic engineering. Based on the relationship between the two， the utility of intelligent robot technology to mechanical-electronic engineering is proposed， and then the applications and trends of intelligent robot technology in the field of mechanical-electronic engineering are explained. Finally， the future development prospect is prospected.

Keywords： intelligent robot technology; mechanical-electronic engineering; application; utility

引言

智能機器人是人類社會科學技術(shù)進步和發(fā)展的必然產(chǎn)物，機器人的出現(xiàn)，極大地便利了人們的生活。而越來越多的研究成果表明[1-4]，智能機器人技術(shù)應用于機械電子工程領(lǐng)域，既為機械電子工程領(lǐng)域注入新的活力，提升企業(yè)生產(chǎn)效率，推動科技創(chuàng)新，又能進一步促進智能機器人技術(shù)的發(fā)展，拓寬智能機器人的應用領(lǐng)域。因此，智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用研究具有重要意義。

1 智能機器人技術(shù)與機械電子工程

1.1 智能機器人技術(shù)

作為人工智能中重要領(lǐng)域之一的智能機器人技術(shù)，綜合了計算機科學、語言學、信息論、心理學、神經(jīng)生理學、控制論等多門學科。智能機器人可在感知、效應、思維等方面全面模擬人并可以根據(jù)人們的需求為人們的生產(chǎn)和生活運作，是人的機械智能化的智能機器。智能機器人由誕生之初的只能按照程序執(zhí)行命令到具有自己獨特的感知能力和自適應能力再到可以自我學習、自我控制，真正地實現(xiàn)了機器人技術(shù)的智能化。

1.2 機械電子工程

機械電子工程以機械化工程為核心，將電子工程技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合一體，通過科學合理的設(shè)計使得各個模塊的優(yōu)點發(fā)揮到最大的一門學科。機械電子工程的綜合性較強，涵蓋了機械、電子、計算機、信息、控制、人工智能、管理等諸多理論體系，也被我國大多數(shù)學者稱為“機電一體化”。機械電子工程的發(fā)展史可大致分為3個階段：第一階段是人工階段，在第三次工業(yè)革命時期，新興的電子技術(shù)與傳統(tǒng)的機械技術(shù)實現(xiàn)了初步融合，然而融合度還比較低，基本上處于人工階段;在隨后的30～40年為第二階段的流水線階段，此時計算機和控制技術(shù)以及大規(guī)模集成電路等技術(shù)的出現(xiàn)，使得機械電子工程進一步發(fā)展，并且在一定規(guī)模上應用于工業(yè)領(lǐng)域;第三階段是集成階段，主要指20世紀末以及21世紀初，此時機械電子工程與其他相關(guān)技術(shù)緊密結(jié)合，逐漸邁向智能化和機器人化。

1.3 智能機器人技術(shù)與機械電子工程的關(guān)系

機械電子產(chǎn)品的內(nèi)部運轉(zhuǎn)機理比較復雜，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對簡單，具備模塊化、集成化的特點，可以和管理技術(shù)以及制造技術(shù)等進行結(jié)合，有效控制產(chǎn)品體積，提高產(chǎn)品的綜合性能。然而電子系統(tǒng)有不穩(wěn)定性和非線性，因此在不同程度上將智能機器人技術(shù)應用于機械電子工程成為了解決這種問題的有效途徑。從廣義角度來看，機械電子工程與智能機器人技術(shù)的結(jié)合是雙向的，機械電子工程為智能機器人技術(shù)提供了平臺，進一步促進了智能機器人技術(shù)的發(fā)展，為智能機器人開拓了巨大的發(fā)展空間;將智能機器人技術(shù)與機械電子工程領(lǐng)域相結(jié)合，會使機電系統(tǒng)和產(chǎn)品向著智能化、信息化和自動化發(fā)展，減少成本的投入，提高質(zhì)量的同時提高企業(yè)經(jīng)濟效益，給機械電子工程領(lǐng)域注入了新的活力，為生產(chǎn)制造業(yè)帶來了前所未有的崛起和發(fā)展。

2 智能機器人技術(shù)對機械電子工程的效用

2.1 監(jiān)督作用

在傳統(tǒng)的機械電子工程中，自動化能力較低，很多工作需要相關(guān)人員的密切監(jiān)督。而人類會受到生理心理等方面的限制，不可能長時間做工，也不可能做到精確無誤。智能機器人技術(shù)的加入，可以替代或減少相關(guān)人員的介入，對機械電子工程工作進行監(jiān)督。工作人員只需輸入相關(guān)的指令，便可輕松實現(xiàn)智能機器人對機械電子工程工作的監(jiān)督作用，極大地解放了勞動力。

2.2 協(xié)調(diào)作用

機械電子工程是一個交叉學科，綜合了許多不同的學科，這些學科的工作特點又都不相同，因此如何使這些不同的學科在機械電子工程領(lǐng)域發(fā)揮的作用更大成為了一個重要問題。把智能機器人技術(shù)與機械電子工程相結(jié)合，就充分協(xié)調(diào)了這些不同的學科，并使其特點相互補充完善，發(fā)揮出更大的優(yōu)勢。

2.3 提高效率

智能機器人是機器做工，只要保證有足夠的運行能源和機器的良好運行，智能機器人就可以實現(xiàn)長時間的工作，減少甚至消除了工作人員因大腦以及身體疲勞時可能在生產(chǎn)工作中工作錯誤。因此智能機器人技術(shù)在機械電子工程中的應用，使之前的工業(yè)生產(chǎn)方案與生產(chǎn)形式得到了改變，不僅極大地提升了工業(yè)自動化控制設(shè)備的智能性和自動性、工業(yè)生產(chǎn)的效率以及質(zhì)量，同時還有效降低了人工勞動力投入量，并提升了工作安全度。

3 智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用及趨勢

3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是一種關(guān)鍵性技術(shù)，將智能機器人技術(shù)應用于機械電子工程領(lǐng)域的過程中，這種關(guān)鍵技術(shù)必不可少。相比于自動化處理能力比較低、通常需要人工操作來實現(xiàn)的傳統(tǒng)的機械電子工程，通過統(tǒng)一的控制設(shè)備運行、調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)流程后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應用有效地減少了人工介入，提高了自動化處理的能力。

3.2 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計算機技術(shù)為用戶提供特定需求的一種專用的計算機系統(tǒng)，它具有專用性強、體積小型化、實時性好、可靠性高等特點。將嵌入式系統(tǒng)應用于智能機器人的遠程控制方面，通過對機器遠程操控，不僅可以提高工廠的工作效率，還可以讓員工產(chǎn)生工作興趣，同時也保證了工作的安全性。

3.3 快速診障技術(shù)

在機械電子設(shè)備的實際應用中難免會出現(xiàn)許多故障，因此要保證系統(tǒng)正常運行，就需要快速實現(xiàn)對各種機電故障的診斷與排除。智能機器人技術(shù)中的快速診障技術(shù)就可以對故障點進行精準快速的定位，幫助工作人員及時找到故障并展開維修。這極大的減少了檢修的時間和成本，還可以避免因人為診斷錯誤造成更大損失?？焖僭\障技術(shù)通過系統(tǒng)的工作參數(shù)信息結(jié)合工作庫進行分析，得到判斷結(jié)構(gòu)，案例庫根據(jù)信息找到與之相似的案例并對此次故障提出解決方案?？焖僭\障技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域極大地提高了處理故障的效率。

3.4 智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

當今社會，智能化已經(jīng)逐漸成為機械工程領(lǐng)域的主要趨勢。傳統(tǒng)的工程機電在操縱和控制方面并不具備較好的信息處理能力和感覺認識功能，因而在越來越多的領(lǐng)域中，機械電子工程與智能化相聯(lián)系。智能機器人技術(shù)的使用，為設(shè)備和系統(tǒng)增添了控制中樞，它可以提高數(shù)據(jù)控制的穩(wěn)定性并得到更高的精度，設(shè)備和系統(tǒng)便有了強大的實用能力。通過協(xié)調(diào)機電系統(tǒng)各模塊的功能，提升整體的系統(tǒng)性能，“智能化”還可以完整的開發(fā)機電控制系統(tǒng)，智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的智能化發(fā)展，不僅完善了雙方單獨使用的缺陷，而且促進了自身新的發(fā)展，為便捷生產(chǎn)生活提供了新的契機，這在根本上體現(xiàn)了智能化機械電子系統(tǒng)的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，機械電子工程向智能化、信息化與自動化的方向發(fā)展越來越顯著，這也使智能機器人技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。智能機器人技術(shù)應用在機械電子工程領(lǐng)域，為生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)關(guān)系等方面提供了新的方案，使生產(chǎn)生活更具靈活性和智能化，具有廣闊發(fā)展空間。

參考文獻：

[1]肖江村.人工智能技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用研究[J].現(xiàn)代信息科技，2019（03）：170-171.

[2]王斌.人工智能在機械電子工程領(lǐng)域的應用[J].環(huán)球市場，2019（4）：348.

[3]沈陶然，王玉茜.人工智能技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用研究[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2019（01）：75-77.

[4]杜麗娟.機械電子工程智能控制技術(shù)研究[J].數(shù)碼世界，2019（1）：140.

[5]陳卓.機械電子工程與人工智能的關(guān)系研究[J].科技傳播，

2019，11（01）：125-126.

[6]高華，王志軍，葛平俱，等.大學計算機[M].北京：人民郵電出版社，2017，08.

[7]陳駿英.人工智能技術(shù)在機械電子工程中的運用分析[J].中國設(shè)備工程，2019（06）：167-168.

[8]郭曉萌.人工智能技術(shù)在機械電子工程領(lǐng)域的應用探討[J].內(nèi)燃機與配件，2018（19）：218-219.

[9]史云鵬.人工智能在機械電子領(lǐng)域的應用分析[J].機電信息，2019（17）：176-177.

[10]潘雍，傅明星，于晨.機械電子工程綜述[J].機電工程，2014（05）：553-558.

[11]黃宗益.工程機械機電一體化、機器人化[J].中國機械工程，1996（03）：64-66+124.

[12]徐亮.智能控制工程在機械電子工程中的應用研究[J].南方農(nóng)機，2019，50（10）：212.

[13]Mechatronic design concept and its applieation to pick-and-place robotic systems[J].Journ of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering，2013，35（6）：31-40.

[14]曾凡菊.機械電子工程中人工智能技術(shù)的有效運用分析[J].湖北農(nóng)機化，2019（12）：17.

[15]張泳.在機械電子工程領(lǐng)域人工智能技術(shù)的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2019（18）：26-27.