智能机器人在机械电子工程领域的应用研究

李天宇

北华航天工业学院 河北廊坊 065000

近些年来,随着我国工业智能化发展,智能机器人在制造业的重要性显著提升,如何将智能机器人应用于机械电子工程领域,提升机械电子工程的自动化和智能化程度,已经成为企业面临的一个课题。智能机器人在机械电子工程中的应用效果较好,可以提高生产效率、进行自动化生产监督、促进协调性,使机械电子工程的生产效率及质量得以有效提升。目前智能机器人在机械电子工程领域的应用缺乏经验,容易出现各种各样的问题,难以发挥智能机器人的整体价值,这就需要加强对智能机器人技术的研究和应用。通过深入分析智能机器人与机械电子工程的联系、智能机器人在机械电子工程领域的重要作用、机械电子工程领域中智能机器人的技术种类,探究智能机器人在机械电子工程领域的具体应用,有利于提出一些可靠的参考依据,促进智能机器人在机械电子工程领域的应用与发展。由此可见,本文围绕“智能机器人在机械电子工程领域的应用”进行分析研究价值意义显著。

1 智能机器人与机械电子工程的联系分析

1.1 智能机器人

智能机器人是人工智能领域中的关键技术,综合了人体学、神经生理学、心理学、计算机视觉、语言学、计算机科学等多个学科,能够在环境感知及思维方面对人类的行为进行模仿,利用自主学习功能进行自我升级。发展智能机器人的目的就是制造出脱离人类干预的独立的个体,可以承担更多的生产责任,实现智能化机器人技术诞生的初衷[1]。智能机器人体现出制造灵活、可以独立完成复杂的生产工作、可以简化生产操作、模块化程度高等优势,可以弥补传统机械制造模式的不足,提高生产效率及生产质量,推动机械电子工程的发展。此外,智能机器人以智能程度为依据,可分为三类,即:

(1)其一,传感器类,又称之为“外部受控机器人”。其本体无智能单元,仅有执行机构与感应机构,在对传感信息进行利用的基础上,如视觉信息、听觉信息、触觉信息、激光及超声等信息,完成传感信息处理,使控制与操作能力得到有效实现。

(2)其二,交互型。此类智能机器人在计算机系统和操作员或程序员进行人机对话的基础上,对机器人的控制与操作得到有效实现。交互型智能机器人具备一定的处理与决策功能,但会在一定程度上受到外部条件的制约。

(3)其三,自主型。此类智能机器人在设计制作以后,无须人为干预,可以处于各类环境下自动完成各项拟人任务,具备感知、处理、决策、执行等功能模块,可自主独立执行完成相关问题或任务。

1.2 机械电子工程

机械电子工程的发展可以划分为三个阶段:第一阶段就是人工的阶段,这一过程机械设备容易受到人工的干预,以人工的方式对机械设备进行控制,完成机械电子工程产品的生产,只有一部分的工作由机械设备负责,关键的生产步骤和生产控制都需要采用人工的方式完成;第二阶段就是流水线的阶段,具有一条完整的生产加工流水线,可以利用计算机对流水线的设备进行控制,使机械电子工程产品的生产效率得以提升;第三阶段就是集成化的发展阶段,可以将机械技术、电子技术和信息技术有效融合,借助数字控制中心完成机械电子工程产品的生产,朝着机器人化、智能化的方向不断发展。

1.3 智能机器人与机械电子工程的关系

与传统的电子技术相比,智能机器人的智能化程度较高,可以对电子系统中的非线性问题和不稳定问题进行有效处理。在机械电子工程产品的生产中,智能机器人使得整个生产过程更加智能化,可以提供有效的控制技术,对机械电子工程产品的生产效率及生产质量进行提升,并促进智能机器人的发展[2]。将机械电子工程与智能机器人结合起来,可以促进机械电子技术的信息化、自动化和智能化发展。智能机器人使得机械电子工程的生产成本大大降低,节省下来的经费能够用到智能机器人的研发和生产中,推动生产制造业的高质量发展。

2 智能机器人在机械电子工程领域的重要作用分析

智能机器人与机械电子工程之间关系密切,从实践层面分析,智能机器人在机械电子工程领域能够发挥出重要作用。具体而言,主要作用如下:

2.1 提升生产效率

从长远的角度来看,传统机械制造的人工成本较大,智能机器人的研发、购买和使用更具有经济性,可以降低生产成本。同时,智能机器人的工作内容不受情绪等因素的影响,具有更高的可掌握性及可靠性,比较适合高危险性、高精度、高强度的工作。在传统的机械制造模式下,都是采用人工生产的模式,必须保证生产人员的能力达到要求,而智能机器人能够解决这一问题,不再需要考虑人的生产能力,可以有效提高生产效率及生产质量[3]。

2.2 生产监督

在传统的机械制造模式下,机械电子工程生产过程的监督都是以人工监督为主,这一过程很容易受到人的心理因素及生理因素的影响,难以保证生产监督的精确性。但是将智能机器人应用到机械电子工程的生产监督中,可以将人工监督的方式替换为自动化、智能化的监督,只需要将相关信息输入系统,智能机器人就能够独立完成操作,实现对生产过程的全面监督,有效降低生产成本。

2.3 促进协调性

机械电子工程涉及的学科较多,比如电子学、机械学、计算机技术、信息技术、控制技术等多个学科,各个领域体现出不同的工作性质,将这些学科的作用发挥出来,是机械电子工程领域的一个重要课题[4]。在机械电子工程中应用智能机器人,能够利用人工智能算法和环境感知系统对故障问题进行自动处理,促进各个学科的协调性,对各学科的特性进行完善,实现更高的经济效益。

3 机械电子工程领域中智能机器人的技术种类分析

基于机械电子工程领域,智能机器人的技术种类较多,包括网络控制技术、快速诊断技术、嵌入式系统技术等。具体而言,主要技术种类如下:

3.1 网络控制技术

网络控制技术作为智能机器人中的一个重要技术,直接影响着智能机器人在机械电子工程领域的应用。与人工生产模式、自动化处理能力不足的机械电子工程相比,将网络控制技术在机械电子工程中的作用发挥出来,可以通过系统参数过程调整、集成控制设备操作,对系统操作进行改善,减少人工操作,使工作的效率得以提升[5]。

3.2 快速诊断技术

在应用机械电子工程产品的时候,很容易出现各种各样的错误,这就必须对其进行诊断,快速消除机电产品运行中的错误,使其能够保持良好的运行状态。在应用智能机器人的情况下,可以利用快速诊断技术将设备故障点找出来,及时找出设备运行中的错误,采取有效的技术手段进行故障处理和维修,从而降低人工诊断造成的失误,降低设备维护的成本投入。在应用快速诊断技术的时候,主要就是借助系统中的参数信息进行故障分析和判断,结合案例找到适合的处理方法,使故障诊断的效率得以提升。

3.3 嵌入式系统技术

随着计算机技术的持续发展,嵌入式系统被应用于智能机器人,可以提供专用的计算机系统,体现出准确性高、响应及时、体积小、专业性强等特点。在智能机器人的远程控制中应用嵌入式系统技术,可以在保证生产安全的同时,对生产的效率进行提升,使机械电子工程生产任务得以顺利完成。

4 智能机器人在机械电子工程领域的具体应用分析

为发挥智能机器人的作用,使其在机械电子工程领域展现应用的作用,促进机械电子工程领域工作质量效益水平的提升,则需掌握其具体应用要点。总结起来,具体应用要点如下:

4.1 在零件加工中的应用

在机械电子工程零件加工中应用智能机器人,可以借助宏程序的控制,保证机器顺利完成机械电子工程零件的生产,尤其在复杂度较高的零件加工中,可以有效提高生产的效率。在传统的机械电子工程零件制造中,普遍都是选择人工的方式完成零件的生产,这一过程需要消耗大量的人力成本,且容易出现各种各样的事故,威胁到生产人员的生命安全。但是在应用智能机器人的情况下,可以采用自动化、智能化的模式完成生产工作,只需要输入指令,就能够对生产过程进行控制,降低生产成本,确保生产安全[6]。可以通过传感器对生产过程的相关数据进行采集,帮助工作人员了解生产情况。比如在金属圆盘的加工中,可以利用带有传感器的智能机器人进行操作,提前设置好生产参数,将指令发送给制造设备,使其按照指令进行操作,完成零件加工。

4.2 离线编程

在机械电子工程中应用智能机器人,可以充分发挥离线编程的优势,充分满足生产需要,提升机械电子工程的生产效率。在应用智能机器人的时候,能够在特定的要求和环境下,顺利完成生产活动[7]。同时,在机械电子工程的生产中,需要认识到这一工程的制造工艺比较复杂,在技术方面的要求较高,各个零件的精密度较高,将智能机器人应用到其中,借助离线编程来调整生产参数,可以有效提高工程的生产效率,使工程生产各方面的需求得到满足。

4.3 轨道设计

在机械电子工程的生产中,需要做好零件抛光这一工作,若是零件抛光存在不足,将直接影响到机械电子工程的质量和精度。在传统的机械制造中,很容易受到人为因素的影响,使得磨料零件的破损率较大,不仅影响到机械电子工程的生产质量,也带来了较大的损失。在机械电子工程中应用智能机器人,可以将计算机控制系统的手动操作替换为交互式配置的运用,促进人机对话,结合生产情况选择不同的控制措施,对轨迹进行有效规划,降低人为干预造成的不利影响,确保机械电子工程产品的精度[8]。同时,可以对交互式机器人的决策模块、信息处理模块进行有效运用,提升机械电子工程的生产效率。

4.4 激光测量

随着我国社会经济的发展,人们对机械电子工程产品的需求不断提升,必须提升机械制造的精度,保证产品的精度达到要求,使用户能够获得更好的使用体验。将智能机器人应用到机械电子工程中,可以将激光测量技术的作用发挥出来,对产品制造的精度进行显示,以自动化的模式完成生产,整个过程不再需要安排专门的人员进行监督。在激光测量机的生产中,可以根据需要来设计测量程序,利用交互式机器人来识别零件,对零件加工相关的数据信息进行采集,利用机器人具有的神经网络功能对零件进行优化[9]。比如智能机器人对零件尺寸的快速识别,将零件尺寸数据输送给传感器,传感器将测量的长度、垂直度、密度及尺寸等数据发送出去,实现控制零件生产精度的目的,尤其是零件尺寸分辨率不超过1m,重复性控制不超过0.2m。

5 智能机器人在机械电子工程领域的发展趋势展望

智能机器人在机械电子工程中的应用价值较高,对机械电子工程的发展起到了较好的促进作用。然而在电子系统中依旧存在一些不足,无法保证系统的稳定性,需要对其进行合理改进。电子系统的输出与输入存在不足,难以保证生产的稳定性,这就需要将智能机器人的优势发挥出来,对机械系统的概念和知识进行更新。在应用智能机器人的时候,其工作原理就是对人脑结构及其他神经系统进行模拟,利用不同系统对信息类型进行区分,将计算过程简化,避免出现错误及失败的情况。通过发挥智能机器人的作用,电子设备能够展现出更高的稳定性,使机械电子工程朝着更好的方向不断发展。人工智能系统能够对信号进行自动识别,并整理这些数据,完成数据处理和数据存储,对生产的效率及精度进行提升[10]。在应用智能机器人的基础上,可以建立相关的控制系统,对生产效率进行提升,扩展机电产品的发展空间。比如解决产品生产中的生产效率和生产安全关键问题,借助智能机器人能够提升生产效率,保证生产安全,其主要体现在自动化的防跑系统、自动化的断电系统、智能化的监控系统。机电一体化、高度智能化是企业发展的必然趋势,利用智能机器人能够在系统中增加一个控制中心,对生产的精度进行控制,确保系统的稳定性。可以调整机械电子工程的模块功能,强化系统的性能。在智能机器人持续发展下,机械电子工程的缺陷得以改进,使得生产更加便捷、高效。

结语

综上所述,智能机器人与机械电子工程的联系紧密,可以起到相互促进、共同发展的作用。认识到智能机器人在机械电子工程中的重要作用,了解了机械电子工程领域中智能机器人的技术种类,将智能机器人合理应用于机械电子工程,发挥智能机器人的优势及作用,并加强技术研究和创新,促进智能机器人在机械电子工程领域应用价值的提升,并为机械电子工程行业稳步、可持续发展提供有力支持。