智能制造中机器人技术与自动化控制研究

郭传社

在科技飞速发展过程中，智能制造在推动制造业发展上发挥着巨大作用，在这一过程中机器人技术与自动化控制技术是主要应用趋势。应用机器人技术能够保证生产过程更加高效，在减少生产成本的同时提升产品质量，避免对人力资源过于依赖，而应用自动化控制技术能够让生产过程达到精确控制的目标，为实现生产稳定性与可靠性目标奠定基础。因此，研究机器人技术与自动化控制在智能制造中的应用具有重要的理论和实践意义。

一、智能制造的基本概念与特点

（一）智能制造的定义与内涵

智能制造的内涵主要体现在以下几个方面。一是信息化。智能制造过程中对信息数据需求量比较大，对这些数据进行采集、处理与分析，能够让生产过程得到实时监控与优化。二是自动化。智能制造中应用先进的自动化设备与技术，能够提升生产过程的自动化控制水平，保障生产效率与产品质量。三是柔性化。在智能制造过程中，需要从市场实际需求出发，对生产计划与工艺流程进行有效调整，让生产过程达到柔性化要求。四是个性化。智能制造可以从客户需求出发，实现对产品的定制化，从而达到市场的个性化需求。五是绿色化。智能制造将环境保护与资源节约放在主要位置，对生产过程进行优化后，能够减少能耗与排放，达到绿色生产的目的。

（二）智能制造的关键技术

智能制造包含多个技术领域，具体来说体现在以下几点。一是互联网技术将生产设备、物料、产品等与网络进行连接，能够对信息进行实时传输与共享。二是大数据技术。在对海量数据进行分析的过程中，将生产中的潜在价值挖掘出来，这样决策才能获得可靠支持。三是云计算技术。利用云计算平台，能够对生产数据进行集中储存与管理，从而减少企业IT基础设施投资。四是人工智能技术。利用机器学习、深度学习等技术，能够提高生产过程的智能化与决策水平。五是机器人技术。在机器人技术应用过程中，能够对生产线进行自动化与柔性化控制。六是虚拟仿真技术。在虚拟仿真技术的支持下，能够让生产过程达到模拟与优化的目标。

（三）智能制造的特点与优势

对智能制造来说，主要特点与优势反映在以下几点：一是有利于提高生产效率，在应用自动化与智能化技术的过程中，能够保证生产过程运行更加高效，实现生产效率提升的目标。二是有利于降低生产成本。在对生产过程进行优化的过程中，不仅能够减少能耗与物料消耗，也能对生产成本的控制起到促进作用。三是有利于提高产品质量。在实时监控与智能优化过程中，产品质量能够达到稳定性与可靠性的目标。四是有利于缩短生产周期。通过灵活制定生产计划与工艺流程，能够促使生产产品的周期大幅缩短。五是有利于提高市场响应速度。对生产计划与工艺流程进行快速调整，能够达到市场的个性化需求目标。六是有利于减少环境污染，在应用绿色生产技术的过程中，不仅能够控制生产过程中的能耗与排放，也达到保护环境的目的。

二、机器人技术在智能制造中的应用

（一）自动化生产线

随着现代制造业的快速发展，机器人技术在自动化生产线中发挥着越来越大的作用，通过使用装配机器人、焊接机器人以及搬运机器人等，能够让生产过程达到自动化与高效化目标。对机器人来说，能够结合预设的程序完成精确操作，保证生产效率与产品质量实现提升，也能有效降低生产成本。以装配机器人为例，在汽车制造中能够快速准确进行零件的组装，保证了生产过程的高效性。而焊接机器人在航空航天等领域应用，能够完成高强度、高质量的焊接作业。搬运机器人主要在仓库、工厂等场所应用，能够对货物进行自动搬运，从而达到减轻人力劳动强度的目的。

（二）智能仓储与物流

近年来我国智能制造行业发展速度很快，也让物流行业面临着巨大挑战。机器人技术在仓储与物流领域应用，能够为解决以上问题提供新的思路。以自动引导车为例，能够在仓库内进行自动导航，完成对货物的搬运、分拣以及上架等工作。在无人化仓储系统应用过程中，能够保证仓库储存密度与作业效率实现提升，并达到降低人力成本的目的。而应用无人机、无人车等新型物流方式后，也为智能制造行业的发展提供了高效且快速的配送服务。在智能物流系统应用过程中，既能够减少配送的时间，还能控制运输成本，保证智能制造的顺利进行。

（三）柔性制造与定制化生产

近年来，消费者需求表现出多样化与个性化特点，对柔性制造与定制化生产来说，也是未来制造业发展的一个重要趋势，机器人在这方面具有很大的应用潜力。对机器人采取编程与调整的方式，能够对多种产品进行快速切换与生产，让不同客户的实际需求得到满足。机器人也能够与计算机辅助设计、计算机辅助制造等系统进行结合，能够提升生产过程的数字化与智能化水平。对以上生产模式来说，既能够保证生产过程更加高效，也能有效降低生产成本，确保客户对产品品质、交货期等的需求得到满足。

（四）人工智能与机器学习

在人工智能与机器学习技术的发展过程中，也为机器人技术的应用带来了新的机遇。将人工智能与机器学习应用于机器人中，确保智能制造中对大量数据进行有效分析与处理，保证生产效率与产品质量得到提升。对生产数据进行分析，能够预测设备存在的故障，提前采取维修措施，防止由于设备故障引起生产中断的情况。此外，人工智能与机器学习技术也能让机器人具备更强大的学习与适应能力，能够有效应对智能制造中的各种变化与挑战，让生产过程达到灵活性与稳定性的要求。

（五）人机协作

在未来智能制造发展过程中，人机协作也是一个重要的发展趋势，可以应用协作型机器人，让人类与机器人共同完成智能制造任务，保证生产过程的效率与安全性。协作型机器人能够从人类的动作与意图出发，采取实时调整与优化措施，能够保证人机协同作业的过程更加紧密。以装配线为例，工人能够使用协作型机器人对物料进行搬运，也可以完成各种精细的操作，机器人则结合工人的动作与意图进行实时调整，保证生产过程达到高效的要求，也避免发生安全事故。人机协作也能促使工人满意度提升，这是由于工人与机器人合作过程中能够实现更高层次的工作价值。

三、自动化控制技术在智能制造中的应用

（一）自动化控制技术在生产线上的运用

自动化控制技术在智能制造中是重要组成部分，能够对生产过程进行自动化与智能化控制。如应用自动化控制系统，能够实时监控与调整生产线上的各种参数。包括温度、压力、速度等，从而提升生产过程的稳定性与效率。自动化控制系统也能对设备进行自动维护与故障诊断，保证生产效率与设备使用寿命得到延长。这样能够减少人工干预与生产成本，保证产品质量实现提升。

（二）自动化控制技术在产品设计中的应用

在产品设计过程中，应用自动化控制技术能够模拟与优化设计过程，保证产品设计效率与质量实现提升。如应用计算机辅助设计软件，设计师能够在虚拟化环境下进行产品设计，并借助自动化控制系统对设计进行优化与验证。通过这种措施能够有效缩短设计周期，减少设计成本，保证产品具备更强的市场竞争力。对产品设计环节来说，应用自动化控制技术有利于设计出快速完成复杂计算与分析任务，如应用有限元分析软件，能够对产品结构进行强度、刚度以及疲劳等方面的分析。此外，也可以采取多目标优化算法对产品性能加以优化，确保各个客户的实际需求得到满足。

（三）自动化控制技术在物流管理中的应用

在科技飞速发展过程中，自动化控制技术在物流管理领域也得到了广泛应用。在自动化控制技术的支持下，企业能够对仓库实现自动化管理，保证物流效率得到提升，有效减少运营成本。物流管理中应用自动化控制技术主要表现在以下几点。一是应用自动化技术能够对仓库进行自动入库、出库以及盘点等。在应用自动化设备后，如无人搬运车、自动堆垛机等，能够快速提升仓库操作效率，减少人工操作的错误，保证库存达到准确性要求。此外，在应用自动化控制系统后，也能对库存进行实时监控，确保企业可以及时掌握库存状况，对生产与采购计划进行合理安排。二是应用自动化控制技术能够对物流路径进行优化。在对物流数据进行分析的过程中，自动化控制系统能够为物流车辆规划最佳行驶路线，防止进入拥堵路段，减少运输时间，降低物流成本。自动化控制系统也能够对物流车辆进行实时监控，确保货物安全准时到达目的地。

（四）自动化控制技术在质量管理中的应用

在智能制造过程中，企业加强质量管理有利于自身核心竞争力提升。自动化控制技术在质量管理中应用，能够帮助企业对产品质量进行实时监控与分析，保证产品质量水平得到提升，也能有效减少质量风险。具体来说，自动化控制技术在质量管理中的应用表现在以下几点。一是应用自动化控制技术对产品质量进行实时监控。在自动化检测设备支持下，如在线检测系统、传感器等，能够对生产中的产品实现实时检测，让产品质量满足相关要求。自动化控制系统能够对检测结果加以分析，找到质量问题的原因，为企业改进智能制造过程提供依据。二是自动化控制技术能够对产品质量进行实时追溯。通过对产品唯一标识与生产、检测、销售等环节数据进行关联，自动化控制系统能够帮助企业对产品的全生命周期信息进行追溯，让产品质量达到可追溯的目标，通过这种方式能够提高客户对企业产品的信任度，促使客户满意度也不断提升。

四、结语

总之，机器人技术与自动化控制在智能制造中具有广泛的应用前景，通过对这些技术的深入研究，可以为制造业的发展提供强大的技术支持，推动制造业向智能化、绿色化、高效化的方向发展。目前机器人技术与自动化控制技术在实际应用中仍面临诸多挑战，如系统集成、人机交互、安全性等问题。未来的研究需要继续深入探讨这些问题，以期为智能制造的发展提供更加完善的解决方案。

（作者单位：山东哈工卓越智能有限公司）