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(yè)學院 河北廊坊 065000

近些年來,隨著我國工業(yè)智能化發(fā)展,智能機器人在制造業(yè)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(jīng)成為企業(yè)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(jiān)督、促進協(xié)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(jīng)驗,容易出現(xiàn)各種各樣的問題,難以發(fā)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(lián)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(jù),促進智能機器人在機械電子工程領域的應用與發(fā)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(lián)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(jīng)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(huán)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(fā)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(xiàn)智能化機器人技術誕生的初衷[1]。智能機器人體現(xiàn)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(yōu)勢,可以彌補傳統(tǒng)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(fā)展。此外,智能機器人以智能程度為依據(jù),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(zhí)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(xiàn)。

(2)其二,交互型。此類智能機器人在計算機系統(tǒng)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(xiàn)。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(huán)境下自動完成各項擬人任務,具備感知、處理、決策、執(zhí)行等功能模塊,可自主獨立執(zhí)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(fā)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(fā)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(shù)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(fā)展。

1.3 智能機器人與機械電子工程的關系

與傳統(tǒng)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(tǒng)中的非線性問題和不穩(wěn)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(fā)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(fā)展。智能機器人使得機械電子工程的生產成本大大降低,節(jié)省下來的經(jīng)費能夠用到智能機器人的研發(fā)和生產中,推動生產制造業(yè)的高質量發(fā)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(fā)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(tǒng)機械制造的人工成本較大,智能機器人的研發(fā)、購買和使用更具有經(jīng)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(tǒng)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(jiān)督

在傳統(tǒng)的機械制造模式下,機械電子工程生產過程的監(jiān)督都是以人工監(jiān)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(jiān)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(jiān)督中,可以將人工監(jiān)督的方式替換為自動化、智能化的監(jiān)督,只需要將相關信息輸入系統(tǒng),智能機器人就能夠獨立完成操作,實現(xiàn)對生產過程的全面監(jiān)督,有效降低生產成本。

2.3 促進協(xié)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(xiàn)出不同的工作性質,將這些學科的作用發(fā)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(huán)境感知系統(tǒng)對故障問題進行自動處理,促進各個學科的協(xié)調性,對各學科的特性進行完善,實現(xiàn)更高的經(jīng)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(wǎng)絡控制技術、快速診斷技術、嵌入式系統(tǒng)技術等。具體而言,主要技術種類如下:

3.1 網(wǎng)絡控制技術

網(wǎng)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(wǎng)絡控制技術在機械電子工程中的作用發(fā)揮出來,可以通過系統(tǒng)參數(shù)過程調整、集成控制設備操作,對系統(tǒng)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(xiàn)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(tài)。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(tǒng)中的參數(shù)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(tǒng)技術

隨著計算機技術的持續(xù)發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)被應用于智能機器人,可以提供專用的計算機系統(tǒng),體現(xiàn)出準確性高、響應及時、體積小、專業(yè)性強等特點。在智能機器人的遠程控制中應用嵌入式系統(tǒng)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(fā)揮智能機器人的作用,使其在機械電子工程領域展現(xiàn)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?？偨Y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(tǒng)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù),將指令發(fā)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(fā)揮離線編程的優(yōu)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(huán)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(shù),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(tǒng)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(tǒng)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(guī)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(jīng)濟的發(fā)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(fā)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(jiān)督。在激光測量機的生產中,可以根據(jù)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(shù)據(jù)信息進行采集,利用機器人具有的神經(jīng)網(wǎng)絡功能對零件進行優(yōu)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)發(fā)送出去,實現(xiàn)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(fā)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(fā)展起到了較好的促進作用。然而在電子系統(tǒng)中依舊存在一些不足,無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要對其進行合理改進。電子系統(tǒng)的輸出與輸入存在不足,難以保證生產的穩(wěn)定性,這就需要將智能機器人的優(yōu)勢發(fā)揮出來,對機械系統(tǒng)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(jīng)系統(tǒng)進行模擬,利用不同系統(tǒng)對信息類型進行區(qū)分,將計算過程簡化,避免出現(xiàn)錯誤及失敗的情況。通過發(fā)揮智能機器人的作用,電子設備能夠展現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性,使機械電子工程朝著更好的方向不斷發(fā)展。人工智能系統(tǒng)能夠對信號進行自動識別,并整理這些數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)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(tǒng),對生產效率進行提升,擴展機電產品的發(fā)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(xiàn)在自動化的防跑系統(tǒng)、自動化的斷電系統(tǒng)、智能化的監(jiān)控系統(tǒng)。機電一體化、高度智能化是企業(yè)發(fā)展的必然趨勢,利用智能機器人能夠在系統(tǒng)中增加一個控制中心,對生產的精度進行控制,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？梢哉{整機械電子工程的模塊功能,強化系統(tǒng)的性能。在智能機器人持續(xù)發(fā)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(lián)系緊密,可以起到相互促進、共同發(fā)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(fā)揮智能機器人的優(yōu)勢及作用,并加強技術研究和創(chuàng)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(yè)穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。