机械制造中智能机器人数控技术的应用.pdf

技术与创新 技术与创新 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料88摘要：在现代科技的持续推动下，智能机器人数控技术得到全面优化与完善。在该技术的辅助之下，机械制造业的智能化发展提上日程，生产效率及精度同步提升，突破了传统制造模式所面临的发展瓶颈，使智能制造成为现实。基于此，文章简要介绍了智能机器人数控技术，分析了该技术在机械制造中的优势和具体应用，并提出了有效的优化策略，期望为机械制造业的智能发展贡献有益思路。关键词：机械制造；智能机器人；数控技术；离线编程分类号：TG659；TH16；TP242.6智能机器人是由现代科技不断创新发展得到的科技产物，其拥有极为先进的中央处理器，可通过专业处理实现人机互动。在社会持续进步的大环境之下，科技将成为推动未来世界发展的主力军，而智能机器人数控技术也将在各领域普及。就目前来看，机械制造业在时代潮流引流下皆表现出明显的智能化发展特征。在机械制造中，应用以智能机器人为操控载体的数控技术可规避因人工失误而导致的风险问题，同时可通过特定程序与指令实现智能制造，既推动了生产加工效率及质量的提高，又节省了生产加工所耗成本，制造水平也因此得到全面提升。由此可知，该技术将成为今后机械制造业的主流技术之一，故而加强对该技术的应用对制造业的未来发展有重大意义1。1 智能机器人数控技术概述智能机器人数控技术是一种现代化新型技术，其主要应用于机械生产领域，具备对各道工序实施有效控制的能力。在实际应用中，将该技术与产线机械设备相结合可实现生产制造的全面自动化，一方面可解放生产力，另一方面能促进效率的提升。依托于该技术可实现对传统制造的全面优化，使智能制造成为可能2。（1）集成化。传统机械生产之所以效率低下，是因为同生产工作有紧密联系的各类系统关联性不足，且信息集成化程度相对较低，不仅阻碍了效率的提高，而且制约了经济效益的提升。而该技术的使用能够促使生产制造信息集成化，操作者可通过集成化技术对各类系统加以操控，生产制造效率在此情况之下可得到显著提升。（2）精细化。如今人们对机械类产品提出了多种要求，该类产品的制造标准较以往阶段也有所变化，而若想达到制造标准，还需适当调整生产制造条件。而应用该技术能够改善现有生产条件，如改进精密仪器质量、促进生产制造与管理的精细化等，确保产品与现行制造标准相符。（3）自动化。以往的制造模式以人力操作为主，操作误差率相对较高。该技术的使用使人力资源投入得以降低，制造误差随之大幅减少，虽然该技术还不足以支撑机械制造全部环节的有效运行，但大幅提高了制造质量及速度，为机械制造的智能发展提供了技术保障3。2 机械制造中智能机器人数控技术的应用优势2.1 简化制造流程传统的机械制造通常涉及诸多生产工序，要求技术人员同时调控数个机械设备。这种模式将影响生产制造的连续性，并且也会增加操作者的任务量，造成疲劳，甚至影响制造工作质量。而智能机器人数控技术能从智能化角度出发对生产制造工序加以合理调整，依据现实制造情况酌情删减工序，还可以通过特定程序实现对多个设备的实时化、自动化调控，保证设备运作参数切实满足制造需要。2.2 提升制造精度制造精度达标与否关乎产品质量的优劣，一般来说，高精度制造所产出的产品往往拥有更高的质量。机械制造中智能机器人数控技术的应用汪子辰安徽科技贸易学校，安徽 蚌埠 233080文章编号：2096-3092（2024）02-0088-03作者简介：汪子辰，男，本科，讲师，研究方向为机械工程。造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 技术与创新技术与创新89但在传统模式下，制造工作多由人力完成，且工序繁杂、过程连续性不足，因而制造差错时常发生，制造精度有待提升。而数控技术的投入应用在缩减人力使用的同时还提高了产品制造工序的自动化程度，提高了制造精度和过程的连贯性，也明显缩短了产品制造所耗费的时间4。3 智能机器人数控技术在机械制造中的具体应用3.1 零件制造关于零部件的加工制造，大多数企业会借助于数控和传感技术对宏程序加以调控，以此来保证加工制造质量。即便在零件制造标准较高，且制造过程中遭遇诸多困难的情况下，依托数控技术的助力，依然能够实现高效的生产制造。部分零件制造环境复杂，危险系数较高，若沿用传统制造技术，需投入较多的人力资源，但面对复杂恶劣的制造环境，在场人员很可能出现精神疲惫等不良问题，致使生产事故发生率增加。引入智能机器人数控技术可较好地规避上述风险，工作人员无须坚守生产制造现场，通过数控技术便能对现场设备进行实时操控，主导生产制造过程，既可确保加工制造工作的有序、有效落实，又可避免不必要的风险，从而保障人员安全。例如，在加工圆盘这一零件时，需要以半圆为单位，沿边缘均匀开凿数个半圆槽，由于此类零件较为精密，这项工作难度及复杂度均较高，若依靠人工操作，难以确保圆槽的间隔均匀，而智能机器人可在宏程序相关参数和具体指令的指引下使机械设备按加工指令完成零件加工5。3.2 离线编程在传统模式下，负责编程工作的相关人员要在制造准备阶段，全面了解产品制造标准以及目标用户需求等必要信息，以便更好地控制产品规格及最终质量。但由于在设备和技术方面受限，参数设定环节通常会耗费较多时间，且对制造精度的把控能力也不够理想，难以做到对产品规格的准确控制，这是实际参数偏离最初设计参数的主要原因。而智能机器人的应用既可以使离线编程成为可能，也能增强制造工序的自主性。就现阶段机械制造所具备的条件来看，在预设程序运作标准原则的前提之下，智能机器人可自动执行制造工序并抓取生产信息，实时识别现场环境，根据外部条件变化状况动态化调节运作参数，更好地完成预定制造工作。在实践应用中，企业可充分发挥智能机器人所具备的自控优势，围绕弯曲金属板展开离线编程，借助计算机辅助设计（CAD）技术实现智能设计。除此以外，还可借助于此类机器人构建有益于改进零件制造质量的仿真机械制造平台及相匹配的处理系统。在这种制造条件下，无论是环境信息还是生产进度信息，都将被机器人实时采集，综合考量以上信息选定优质方案，且能按照预定程度有序运行，对产品品质的提高大有裨益6。3.3 轨迹规划抛光是机械制造整个流程中比较关键的一环，以往阶段，抛光多由一线员工负责，难以规避人工失误风险，使零件品质及作业效率同步降低，经济效益因此受损。依托交互型机器人进行抛光作业，能够最大限度地减少人为失误，确保零件品质得到有效保障。原因在于此类机器人拥有出众的交互性，在识别指令后能够作出及时且准确的回应，智能化特征尤为明显，可依据实际状况采取最优处理措施。此外，这种智能机器人也可以接收人工指令，按照特定要求对抛光程序进行质量控制。譬如，在制造过程中依靠这种交互型智能数控可以提前规划运动轨迹，从形状及精度等方面对零件的制造进行直接控制。而程序员借助于计算机辅助制造（CAM）技术及自动抛光系统便可从各角度实现对多轴铣床的综合扫描，并对零件相关信息加以整合，依据具体信息执行数控抛光加工任务，促进抛光作业的高效、高质量进行。此外，在生产制造实践中，可以将以智能机器人为核心的数控技术用于制造车间，以实现抛光质量的全方位提升。在实际应用时，可在激活机器人的同时启用抛光程序，使其对加工零件进行信息采集与分析，在辅助模块的帮助下准确生成数控加工轨迹，操作人员可以通过抛光系统操控机器人，使其依据设定轨迹规范执行生产制造工作，既可以改进抛光精度，又可以提升良品合格率7。3.4 刚度优化若想提升制造水平、改进生产质量，需优化零件刚度，同时要将刚度纳入质量衡量指标范畴。然而，从机械制造业发展状况来看，虽然以往的 CNC 加工设备已被新型工业机器人所替代，制造精度与刚度也得到良好控制，制造质量较以往有所提升，但仍未充分满足新时代对机械产品提出的质量要求，还应针对这一问题加大优化力度。以智能机器人为依托的数控技术是优化制造刚度的有力抓手，应用技术时可采取反复辨识的方式判断机器人最佳关节刚度，从而对其关 技术与创新 技术与创新 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料90节角度进行适度约束，在此同时标记加工位置。在机械制造业蓬勃发展的大环境下，该技术已在大部分企业的制造环节贯彻落实，其中一些企业在优化刚度时以沿曲面方向的半轴长为参考指标，并且通过遗传算法针对机器人制造姿态加以调整优化，最终得到稳定性优异的数学模型。在此情况下，通过调试力矩执行力等必要性运作参数，并以检测数据为参照来判断切割力，可明确最佳方案8。3.5 激光检测得益于科技的快速发展，用于生产制造的各种机械设备及相关产品的加工作业愈发精密化，推动了产品性能的大幅度改进。与此同时，机械制造精度的要求也在不断提高。引入具有自主性和交互性的智能机器人，便能依托驱动控制等一系列功能模块全面实现自主制造，有效推动机械制造的处理水平，使工业无人化成为可能。当前阶段，此类机器人在激光检测环节得到广泛运用，其可精准测定汽车生产相关机械零件的实际尺寸，同时可识别曲轴等关键零部件连接口、垂直度及密度等规格参数，据此科学判断精度。该技术用于现代化制造工艺时其检测分辨率、重复精度十分理想，为机械制造业的进步提供了强大的科技支撑。4 机械制造中智能机器人数控技术的优化策略4.1 完善基础平台建设计算机平台是智能数控技术的基础。因此，为了提高制造效率，必须全面整合先进技术资源，并以计算机这一新时代技术为支柱，构建统一控制平台。此举可实现对智能机器人及制造过程中各类设备与系统的有效协调，并且可以统一不同零件制造工艺标准，在此情况下制造质量可得到大幅提升。此外，计算机平台的创建与完善可以通过智能判断模块对既有生产制造方案进行适度调整，既能控制操作误差率，又可以提高各项制造活动的实施成效，稳定发挥数控技术在制造领域的积极作用9。4.2 加强技术研究与人员培养机械设备和相应的数控系统在科技持续创新的影响之下不断更新，控制精度及协调性皆随之提高，联动控制水平也相应提升，能够更好地完成复杂的机械制造任务。为优化技术应用成效，使之更好地服务于机械制造，相应的企业当自觉加大技术研究力度，善于借鉴发达国家所研发的高精度联动体系，从中汲取有益经验。技术人员也应立足于国内机械制造主流发展方向，在智能机器人研发方面投入更多精力，助力机械制造水平的持续提高。此外，技术型人员的培育也应得到高度重视，企业要为在职人员创造更多的继续学习机会与平台，可以通过“脱产培训+在职教育”的形式不断强化人员专业技能，不仅要扩充其理论知识，还要培养与增强实践能力，以便数控技术的高效应用和制造活动的顺利开展。4.3 促进技术与设备的深度融合技术、设备的相互融合是发挥智能机器人数控技术优势的必要条件，企业可依托于计算机及现代通信等新时代技术创建完备的数控操作系统，尽可能维系设备与技术间的紧密联系，使制造工作可得到强效有力的技术支撑及优质服务。通过融合以太网和柔性生产线等设施系统，可以实现机器人、数控机床与其他设备之间的无缝连接，构建柔性制造体系。此外，还可以借助传感技术和多种辅助生产工具创建数字化制造车间，以满足机械制造业的无人化加工制造要求。5 结束语科技是推动当代社会持续前进的主动力，而智能机器人则是科技创新发展的重要产物之一，基于智能机器人的新型数控技术现已在机械制造业渐渐普及，并在提高制造效率、节约人力成本、改进制造质量方面发挥难以取代的作用。因此，相关企业需把握好这一新兴技术，掌握其应用原则，深挖其潜在价值，使之更好地为机械制造而服务。参考文献1 岑土恩,龙超盾.ABB工业机器人在数控加工中的应用J.造纸装备及材料,2023,52(5):34-36.2 王雨佳.数控机床与工业机器人集中控制系统研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2022.3 石继超.五轴混联加工机器人数控算法研究与数控系统优化D.上海:上海交通大学,2022.4 刘霞云,杨勇,姚宇茏.轴承外圈多工序加工机器人自动上/下料系统设计及应用J.现代制造工程,2021(7):128-134.5 于野.机器人铣削离线编程仿真软件开发及冗余度优化研究D.沈阳:东北大学,2021.6 王健.基于混联机器人的搅拌摩擦焊数控系统及关键技术研究D.天津:天津大学,2021.7 文科,张加波,乐毅,等.数控驱动的移动铣削机器人精度提升方法J.机械工程学报,2021,57(5):72-80.8 庞党锋,宋亚杰,王春光,等.基于工业机器人的数控加工控制系统设计J.机床与液压,2020,48(21):62-64.9 王明超,周明康.数控机床与机器人一体化车间多目标优化布局J.组合机床与自动化加工技术,2020(7):142-146,150.