浅谈智能制造与新一代机器人技术

2018-09-10彭惠平

企业科技与发展 2018年5期

彭惠平

【摘要】社会进步的同时，各种科学技術也在不断地发展、强化，随着现代制造工艺及信息技术水平的提高，图像处理技术及计算机视觉技术也随之进步与完善，智能优化技术的应用范围越来越广泛，最终将多种高端技术融合在一起，形成新一代智能机器人。智能机器人具有先进的分析系统，可以自动进行多种操作。文章以智能机器人作为主要研究内容，对其目前存在的问题进行分析。

【关键词】智能制造；新一代机器人；技术

【中图分类号】F426.6；TP242【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）05-0095-02

迈入新世纪，社会进入信息化及科学化时代。智能化是信息技术发展到更高级阶段的主要表现形态，并且随着研究人员对基因及脑神经等科学知识的不断深入研究，使生物科技得到极大发展，智能科学技术正在推动基础科学向前发展，并且为现代制造及信息技术领域提供了多种新的应用技术，例如计算机视觉和机器人规划等。随着技术应用范围越来越广，新一代技术成果——智能机器人应运而生。智能机器人具有可以与人类大脑相同作用的处理器，并且其功能实现与操作的人员有着密切关系。

1 智能机器人的发展

目前，我国已经将机器人作为国家发展的主要战略，并且在“工业4.0”体系中起到了非常重要的支撑作用，但同时也存在较大的风险，机器人属于“三高”产品，即技术应用程度高、所需人才质量高及资金使用效率高。目前，“三高”技术的整体市场产出率较低，影响了机器人的推进及发展。市场对机器人的需求范围较广，例如“3C”行业需要操作灵巧的机器人，大型制造业则需要劳动强度较高的机器人。实现机器人与人的协调发展，提高作业水平。在非工业领域中，机器人使用的方向为服务、养老、航空及水下作业等。在一些恶劣工作环境下，机器人替代人类起到了巨大的作用[1]。

2 智能技术对智能制造的作用

经济的发展需要不断地对工业技术进行升级与改造，每一轮工业革命都会对经济产生促进作用，而工业革命的基础便是科技水平的提升。因此，为保证经济稳定发展，需要保证信息技术及人工智能等技术的有效应用。

（1）在最近的几十年，随着半导体行业的不断发展，信息行业得到飞速发展，并且芯片技术和通信技术也得到飞速发展，各种信息技术实现重大突破，并且体现出较快的发展趋势。

（2）数字化技术及网络化技术已经逐步被应用在社会的各个领域，信息技术正式迈入网络时代，进一步推动信息技术革命[2]。

（3）系统集成式创新属于一种新的创新方式，即通过多种信息技术及工具，对创新要素及内容进行选择，形成更加集成化的优势。集成创新的主要特点为灵活性，但需要加强产品的多样化及质量。集成创新的主要目的是将所有要素集结在一起，从而占据更多市场份额，为自身谋取更大的经济利益。具体产品如智能手机、电动汽车等。

（4）近年来，人工智能技术得到快速发展，无论在数量还是质量上都有较大提高，机械人的学习能力及所能执行任务的复杂程度也日益提高。人工智能技术的发展及普及，使我国的工业水平达到更高标准，它也是今后数十年我国需要重点发展的应用技术[3]。

3 智能制造技术的结构

3.1 智能制造技术

智能制造技术是通过计算机模拟人类分析及推理等的一系列操作。将这些智能活动与智能机器人融合在一起，并且贯穿在多种智能活动及企业生产活动中，可以实现整体制造行业的高度集成化发展，也可以将多种脑部活动进一步地延伸，有效替代脑力劳动，节省人力资源。此外，将制造业的专家信息录入其中，还能大大提高生产效率[4]。

3.2 智能制造系统结构

智能制造系统主要分为3个内容，分别为生命周期、系统层级及智能功能。智能制造系统的主要作用是对智能制造体系结构及框架进行研究；生命周期是生产、销售等价值创造活动的集合；系统的层级分为设备层、控制层及系统层，智能制造的系统层级可以体现系统的智能化及协议化程度，并且使网络呈现扁平化的发展趋势；智能功能可以实现系统的集成及信息的融合[5]。

4 新一代机器人技术

新一代机器人与传统机器人相比，具有一定的适应能力及智能程度，属于智能设备的一种，其本身的主要工作原理为通过传感器适应已知环境，然后分配任务，开展作业。对于智能机器人来说，需要具备感觉要素、运动要素及思考要素。感觉要素属于接触型传感器，可以发挥人类眼、口等功能，在实际应用的条件下，通过超声波传感器及图像传感器等电子元件实现各种操作。运动要素需要智能机器人具有轨道性的移动结构，可以适应平地及台阶等不同的地理运动环境，并且在轮子及支脚吸盘的作用下，可以实现移动，同时在运动过程中对移动机构进行控制，例如位置控制、力度控制及混合控制等。智能机器人的思考要素是最关键的，也是需要赋予机械人的必备要素，智能机器人具备思考要素就可以进行逻辑分析及判断等一系列智力活动，这些智力活动也是信息处理的整个过程，通过计算机实现。智能机器人根据智能程度可以分为多种类型，例如传感型机器人、交互型机器人、自主型机器人等。传感型机器人没有相应的智能系统，只能简单地通过执行机构及感应机构，运用多种传感信息，对其中的各类信息进行处理，达到控制及操作的目的，也可以通过外部计算机上的处理单元，借助计算机实现痕迹信息获取及姿态调整。交互型机器人可以利用计算机系统实现与操作员的沟通，然后达到操控机器人的目的，并且机器人具有一定的处理问题的能力，具备自动移动及躲避等功能，但是仍然受到外部计算机的控制。在自主型机器人设计完成后，不需要人工干预，可以自动在多种环境中完成任务，并且其本身具有感知及处理能力，可以自主独立地进行各种操作。全自主移动机器人的主要特点为具备自主性及适应性，自主性指在一定环境下，不受外界干预的同时可以自主执行任务，其适应性较强，可以自主识别及对周围物体进行测量，然后根据环境变化，不断调整自身的工作参数，并且能处理紧急事件[6]。

在新一代机器人核心技术中，主要应用的技术有5种。

（1）传感器技术。传感器技术的主要作用为通过传感器明确自身的情况及外部环境。

（2）伺服技术。作为智能机器人的伺服系统，机器人可以实现基本运动，系统是由液压泵、运动控制器组成。

（3）控制技术。控制技术可以在复杂的工作环境中将已经分配的工作转变为机器人的运动，这是我国重点发展的控制技术之一。

（4）交互技术。交互技术是一种通过极速三级实现人机界面交互的技术。

（5）网络信息技术。机器人互联所形成的网络系统，可以帮助机器人分工协作，使生产效率得到提高。

5 结语

从目前情况看，随着智能制造技术的不断发展，其已经形成以传感器及自动化生产线为主的智能制造装备体系，但是它仍具有一定的缺陷，例如创新技术较弱及核心竞争能力不足等。智能制造是我国未来制造业发展的主要趋势，因此要积极发展新一代智能机器人技术，促进制造业加快转型，减少能源消耗，提高产业的生产效率。

参考文献

[1]李华翔.智能制造人才培养正当时——华中数控“智能制造人才培养研讨会”活动纪实[J].世界制造技术与装备市场，2016（1）：30-31.

[2]宋天虎，刘永华，陈树君，等.关于机器人焊接技术的研发与应用之探讨[J].焊接，2016（8）：1-10.

[3]佟晓辉.中国热协赴欧洲考察热处理智能制造与机器人先进技术考察团报告[J].热处理技术与装备，2016，37（6）：80-84.