智能機(jī)器人在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究

摘要：隨著我國機(jī)械制造業(yè)的不斷升級，智能制造技術(shù)已成為機(jī)械工業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域。數(shù)字化時(shí)代智能機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，將智能機(jī)器人應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域，可以提升自動化監(jiān)督水平，促進(jìn)機(jī)械工程的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高工作效率，提升機(jī)械產(chǎn)品制造的精度。基于此，本文從智能機(jī)器人技術(shù)與機(jī)械電子工程技術(shù)概念入手，探索智能機(jī)器人技術(shù)與機(jī)械電子工程發(fā)展的關(guān)系，分析智能機(jī)器人應(yīng)用優(yōu)勢與方向，進(jìn)一步展望智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；機(jī)械電子工程；應(yīng)用研究

一、引言

隨著社會的不斷發(fā)展，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)正朝智能化、自動化方向發(fā)展。該背景下，制造業(yè)也要從傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式向智能化、自動化、數(shù)字化不斷邁進(jìn)。機(jī)械電子工程領(lǐng)域，在對設(shè)備不斷升級的前提下，要探索運(yùn)用智能機(jī)器人推動機(jī)械電子工程向高精尖方向不斷發(fā)展。通過智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用，可以帶動傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法不斷升級。同時(shí)，智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用，也能帶動傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的數(shù)字化發(fā)展。新的時(shí)代背景下，機(jī)械電子工程要加強(qiáng)對智能機(jī)器人技術(shù)的研究，提高機(jī)械電子產(chǎn)品加工效率。通過智能機(jī)器人的應(yīng)用，帶動機(jī)械電子工程整體技術(shù)水平轉(zhuǎn)型升級，成為當(dāng)前機(jī)械電子工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

二、智能機(jī)器人技術(shù)簡介

智能機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)前人工智能領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，智能機(jī)器人技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、編程與機(jī)械工程多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，智能機(jī)器人技術(shù)的投入使用，帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷升級，加之人口老齡化的逐步加劇，未來智能機(jī)器人技術(shù)將會更加趨于完善。智能機(jī)器人技術(shù)的研究，也在不斷完善感知、思維、信息傳遞、智慧學(xué)習(xí)等方面。當(dāng)前智能機(jī)器人已經(jīng)可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在語言、技能學(xué)習(xí)的同時(shí)進(jìn)行復(fù)雜邏輯分析，今后智能機(jī)器人技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用將會更加深入，幫助人們解決生活、生產(chǎn)遇到的問題。

三、機(jī)械電子工程技術(shù)

機(jī)械電子工程技術(shù)就是以機(jī)械工程技術(shù)為核心，將信息技術(shù)、電子技術(shù)融入零件制造，實(shí)現(xiàn)工藝升級，推進(jìn)數(shù)控加工質(zhì)量監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)科學(xué)控制與機(jī)電設(shè)備整合維修的綜合性技術(shù)。機(jī)械電子工程技術(shù)強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)備的一體化控制，對于提高機(jī)械加工自動化水平，提升工作效率具有重要意義。

目前，機(jī)械電子工程技術(shù)發(fā)展已經(jīng)歷了三個(gè)階段，從前期的工業(yè)革命初級階段，到機(jī)械設(shè)備代替手工操作的信息技術(shù)時(shí)期，人們嘗試應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)加工機(jī)械工程，第三階段就是新興電子技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)融合的新階段。在這一階段，伴隨集成電路芯片技術(shù)的大量應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械化與電子工程技術(shù)進(jìn)入智能化新時(shí)代。

四、機(jī)器人技術(shù)與機(jī)械電子工程的聯(lián)系

智能機(jī)器人技術(shù)為機(jī)械電子工程制造提供了便利，機(jī)械電子工程產(chǎn)品本身工作原理復(fù)雜，在機(jī)械電子工程產(chǎn)品加工中，需要對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，將智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程產(chǎn)品加工，可以通過集成化、模塊化、智能化技術(shù)應(yīng)用，提高電子生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性。同時(shí)，機(jī)械電子工程全面發(fā)展，也為智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用提供了更加廣闊的平臺。結(jié)合智能機(jī)械電子工程領(lǐng)域?qū)χ悄軝C(jī)器人的新要求，也帶動了智能機(jī)器人進(jìn)一步往智能化、信息化、自動化方向發(fā)展。智能機(jī)器人與機(jī)械電子工程攜手并進(jìn)，為機(jī)械電子工程領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展注入了新的活力，智能機(jī)器人技術(shù)也在應(yīng)用中體現(xiàn)出新特點(diǎn)。

（一）機(jī)械電子工程制造更靈活

智能機(jī)器人的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的機(jī)械電子工程加工方式，通過程序編輯與遠(yuǎn)程控制，機(jī)械電子工程加工可以按照既定程序靈活而準(zhǔn)確地對CNC設(shè)備進(jìn)行操作。結(jié)合需要生產(chǎn)的不同規(guī)格尺寸的零件，設(shè)定操作參數(shù)時(shí)可以隨時(shí)調(diào)整，誤差能夠控制在更小的范圍。智能機(jī)器人的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了電子生產(chǎn)設(shè)備的非線性控制，既可以高效獲取生產(chǎn)信息，還能夠?qū)⒘慵庸さ某叽鐚?shí)現(xiàn)精細(xì)化控制。

（二）快速完成一些復(fù)雜生產(chǎn)工作

將智能機(jī)器人應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域，另一個(gè)重要作用在于，與人工相比，智能機(jī)器人改變了機(jī)械電子工程生產(chǎn)方式，可以高效快速完成復(fù)雜的生產(chǎn)工作。應(yīng)用智能機(jī)器人，完成機(jī)械電子工程加工任務(wù)，主要通過程序控制機(jī)械臂。通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，完成多面體零件的復(fù)雜加工流程，解決了傳統(tǒng)加工過程中的機(jī)械設(shè)備操作風(fēng)險(xiǎn)高、精度難以控制等問題。通過智能機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械電子工程加工，既實(shí)現(xiàn)了對人類行為的模仿，又能夠通過數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制邏輯思維，從而高效代替人工完成復(fù)雜的加工任務(wù)。而且智能機(jī)器人可以將同一動作高效快速地重復(fù)執(zhí)行，避免了人工加工中出現(xiàn)的疲累、時(shí)間控制不夠精準(zhǔn)等誤差，使復(fù)雜的生產(chǎn)工作可以高效、高質(zhì)量完成。

（三）機(jī)械加工模塊化程度較高

機(jī)械電子工程作為生產(chǎn)制造行業(yè)的基礎(chǔ)一步，很長一段時(shí)間都是勞動密集型行業(yè)，工作人員眾多，多部門協(xié)同配合的成本也比較高，而且統(tǒng)一工位反復(fù)加工極易使工人罹患職業(yè)病，屬于人員流動性較強(qiáng)的一個(gè)行業(yè)。智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)設(shè)定，按照生產(chǎn)要求在加工多種不同零件時(shí)，加工頻率和集約化程度顯著提升。提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還可以通過數(shù)據(jù)設(shè)定實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作過程中的自動調(diào)整，減少了機(jī)械電子工程加工成本投入，促進(jìn)了機(jī)械電子工程行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

五、機(jī)械電子工程領(lǐng)域智能機(jī)器人應(yīng)用的技術(shù)種類

機(jī)械電子工程領(lǐng)域中應(yīng)用智能機(jī)器人，既顯著提高了工作效率，也提高了監(jiān)督的有效性，避免了人工操作過程中產(chǎn)生的失誤。通過應(yīng)用智能機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。工作人員可以不必逐個(gè)工位一一檢查，而是通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式，對機(jī)械電子工程加工流程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。智能機(jī)器人的引入，釋放了勞動力，增強(qiáng)了機(jī)械加工的有效性。

（一）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)就是在計(jì)算機(jī)的控制下，為用戶提供需求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、體積小，可以通過嵌入式系統(tǒng)，將機(jī)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。嵌入式系統(tǒng)可以應(yīng)用于機(jī)械電子工程加工多個(gè)環(huán)節(jié)，通過編程實(shí)現(xiàn)銜接嵌入，顯著提升機(jī)械電子工程生產(chǎn)效率，增強(qiáng)操作的安全性與穩(wěn)定性。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)一次嵌入后，可以高質(zhì)量地完成重復(fù)機(jī)加工環(huán)節(jié)，是電子工程領(lǐng)域最早應(yīng)用的一項(xiàng)高效、準(zhǔn)確、專業(yè)性強(qiáng)的成熟技術(shù)。

（二）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

首先，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是智能機(jī)器人的主要技術(shù)，也是帶動機(jī)械電子工程實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是在對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快速讀取與存儲前提下產(chǎn)生的一種計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)能力，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械電子工程流程的智能控制，結(jié)合關(guān)聯(lián)指令，進(jìn)行指令數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程中小錯(cuò)誤的自修復(fù)，保障機(jī)械系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

其次，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)也是機(jī)電一體化不可或缺的一項(xiàng)必備技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)與人工操作相結(jié)合，還可以不斷改善系統(tǒng)操作，通過集成化設(shè)備對操作和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

最后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是機(jī)器自學(xué)習(xí)技術(shù)的重要一項(xiàng)。在智能機(jī)器人算法基礎(chǔ)上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)能夠通過大量數(shù)據(jù)的存儲和樣本分析，實(shí)現(xiàn)自訓(xùn)練、自學(xué)習(xí)，對于提高機(jī)器人算法水平以及機(jī)械電子工程自協(xié)調(diào)、自診斷均具有重要意義。

因此，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，可以為電子機(jī)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(chǎn)效率、提升生產(chǎn)質(zhì)量均具有重要意義。

（三）自動化故障診斷技術(shù)

機(jī)械電子設(shè)備應(yīng)用于產(chǎn)品加工過程，可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，也不可避免會出現(xiàn)誤差。針對這類問題，除了檢查殘次品外，還可以通過生產(chǎn)過程中的自動化故障診斷技術(shù)進(jìn)行消除。智能機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，改善了傳統(tǒng)人工診斷過程中故障點(diǎn)難判斷、糾錯(cuò)滯后的問題，通過快速故障診斷技術(shù)，能夠防止人為診斷失誤造成的損失，顯著降低機(jī)械工程系統(tǒng)維護(hù)的時(shí)間成本。自動化故障診斷技術(shù)，對于大型生產(chǎn)設(shè)備長期運(yùn)轉(zhuǎn)中存在的故障問題，可以實(shí)現(xiàn)不斷收集、快速分析。

尤其是在機(jī)器人自學(xué)習(xí)功能的輔助下，智能機(jī)器人還能對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，對潛在故障及時(shí)分析，并向工作人員發(fā)出預(yù)警。通過大量數(shù)據(jù)樣本的運(yùn)用，智能機(jī)器人基于算法可以找出故障的數(shù)據(jù)特征，判斷故障發(fā)生概率，快速給出故障排除策略，部分小故障還能夠啟動機(jī)器人自動排除。智能機(jī)器人的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了流程高效監(jiān)督與優(yōu)化預(yù)設(shè)解決方案，可以提高問題處理速率，進(jìn)一步降低機(jī)械電子工程加工的勞動力成本和生產(chǎn)時(shí)間成本。

六、智能機(jī)器人在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用

智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域，既能夠?qū)崿F(xiàn)整體控制，促進(jìn)各工位協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（一）零件加工

機(jī)械加工領(lǐng)域涉及的基本任務(wù)就是零件加工，工作量大，尺寸多樣，將智能機(jī)器人應(yīng)用于零件加工，可以替代大量人工，實(shí)現(xiàn)宏程序控制下的數(shù)據(jù)化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確地完成零件生產(chǎn)任務(wù)，提高零件生產(chǎn)效率。尤其是復(fù)雜而精細(xì)的零件，可以改變傳統(tǒng)人工操作過程中易產(chǎn)生的疲勞、誤差、安全事故等各類不穩(wěn)定因素。通過智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)零件加工的嚴(yán)苛有序加工，非常適合復(fù)雜零件。將智能機(jī)器人應(yīng)用于零件加工環(huán)節(jié)，只需要少量工人按照零件加工的參數(shù)要求，設(shè)定相應(yīng)的程序，就可以實(shí)現(xiàn)零件加工過程的遠(yuǎn)程控制。借助傳感器可以對零件加工的每個(gè)環(huán)節(jié)安全穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)控。以金屬圓盤加工為例，當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域涉及的金屬圓盤加工精細(xì)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(gè)半圓形凹槽，還要將凹槽分割成不同長度的圓弧。這類復(fù)雜的加工工藝，可以借助傳感器實(shí)現(xiàn)宏參數(shù)精細(xì)設(shè)定。由機(jī)械設(shè)備室發(fā)出指令，根據(jù)宏程序設(shè)定的參數(shù)，在限定時(shí)間內(nèi)高效加工一次成型。

（二）離線編程

在機(jī)械電子工程領(lǐng)域，除了需要在線編程外，程序設(shè)定后，可以在離線狀態(tài)下自動運(yùn)行，進(jìn)一步滿足機(jī)械加工需求。在特定環(huán)境下，可以通過離線編程完成生產(chǎn)任務(wù)。尤其是在條件苛刻的環(huán)境下，通過智能機(jī)器人編程可以離線加工精度高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)條件嚴(yán)苛的零件，滿足了機(jī)械電子工程生產(chǎn)需要，對提高生產(chǎn)效率、調(diào)整參數(shù)、制作精密復(fù)雜的高精度零件具有重要助力。

（三）軌道設(shè)計(jì)

機(jī)械電子工程領(lǐng)域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的精度、質(zhì)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(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人高效診斷。借助傳感器監(jiān)測零件，通過交互式配置，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，進(jìn)行軌跡規(guī)劃，提高零件生產(chǎn)精度，實(shí)現(xiàn)高效信息處理和決策，也能夠防止人為干預(yù)出現(xiàn)零件磨損或其他損壞，避免造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

（四）激光測量

智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域還有一個(gè)重要應(yīng)用，就是激光測量。當(dāng)前，人們對機(jī)械產(chǎn)品精度的要求不斷提高，因此，在機(jī)械電子工程領(lǐng)域要借助激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的高效測量，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)精度。智能機(jī)器人生產(chǎn)具有一定的穩(wěn)定性，可以在無人監(jiān)督前提下實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子產(chǎn)品的高精度加工。在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的全過程，均需要應(yīng)用交互智能機(jī)器人實(shí)施科學(xué)診斷與過程監(jiān)控，通過激光測量對零件加工的各部位進(jìn)行識別，在重要工位應(yīng)用激光測量技術(shù)，快速識別判斷零件尺寸，通過信息技術(shù)將數(shù)據(jù)回傳，借助計(jì)算機(jī)分析產(chǎn)品的尺寸精度、垂直度、長度，確保智能機(jī)器人生產(chǎn)的零件在標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督范圍內(nèi)。

七、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人引入電子工程領(lǐng)域是必然趨勢，對于提高生產(chǎn)效率，降低錯(cuò)誤率，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性具有重要作用。智能機(jī)器人的引入，顯著提高了電子工程生產(chǎn)效率，使電子工程整體水平得到了穩(wěn)步提升，今后人們要進(jìn)一步研究智能機(jī)器人在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為機(jī)械加工生產(chǎn)效率提升探索更多可能，為人們生產(chǎn)生活提供更多便利。同時(shí)，為了提高電子工程的性能，還需要加強(qiáng)對智能機(jī)器人系統(tǒng)模塊的調(diào)整，深度推進(jìn)智能機(jī)器人技術(shù)與電子工程加工的緊密融合，滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)，將智能機(jī)器人安全穩(wěn)定應(yīng)用于機(jī)械電子工程生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域，以提高機(jī)械電子工程整體生產(chǎn)水平。

作者單位：張厶戈 廣東科技學(xué)院松山湖校區(qū)

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