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          分析智能機器人的發展趨勢及途徑探討

          來源:現代農機 作者:劉小春,張蕾
          發布于:2021-12-21 共4034字
              本篇論文目錄導航:

          【第1-2篇】機器人發展論文(研究推薦6篇)
          【第3篇】家庭智能清潔機器人技術的發展現狀探討
          【第4篇】 分析智能機器人的發展趨勢及途徑探討
          【第5篇】骨科手術機器人的技術特征及發展前景展望
          【第6篇】機器人在鐵路貨車制造行業應用歷史及趨勢

          機器人發展論文范文第四篇:分析智能機器人的發展趨勢及途徑探討

            摘要:在制造行業智能化發展的環境下,美國已經提出先進制造計劃,德國提出了工業4.0計劃,中國則制定了中國制造2025計劃,欲將制造業大國漸漸地轉變為制造業強國。盡管這些制造計劃各有不同的背景及目標,但是智能制造都是計劃的核心,這點是相同的。智能制造即積極建設數字化車間,用機器人操作替代傳統的人工操作。智能制造相較于傳統生產線制造,具備更高的生產效率及質量,具有明顯的智能化、自動化及集成化的特征。文章分析智能制造與機器人應用關鍵技術及其發展趨勢,以供借鑒。

            關鍵詞:智能制造;機器人;關鍵技術;發展趨勢;

            作者簡介:劉小春,(1973-),女,碩士,教授,主要從事自動化專業相關教學與研究。;*張蕾(1987-),女,湖南株洲人,碩士研究生,講師、工程師,主要從事電氣工程與自動化控制、職業教育等領域的教學及科研工作。;

            基金:湖南省教育科學規劃課題"中國制造2025背景下,自動化專業高端智能人才培養模式的研究"(XJK17BZY036);

            在時代進步、科學技術發展的背景下,我國處于全面信息化時代,數字化技術、智能化技術的大量應用,帶給人民高質量的生活;仡櫸覈悄苤圃彀l展史,其發展速度驚人。在改革開放前期,國內智能制造處于空白狀態,滯后于西方發達國家太多。在中國意識到科技的力量時,盡管實力已相差非常懸殊,但是我國做到了正視自身的發展現狀,激勵自身不斷進步和發展,推動智能制造與機器人應用關鍵技術不斷發展。

            1 構造智能制造環境的重要技術分析

            當前中國構造智能制造、構造數字化車間熱情不斷高漲,社會對此項事業的重視度不斷提升。怎樣建設智能制造的環境,形成數字化和現代化的車間,需要科學技術作為有力支撐。首先是機器人技術。機器人技術是發展數字化、自動化及智能化的基礎和關鍵。其次是人工智能技術。智能制造的含義,即為智能技術、制造技術之間的合理融合,對于制造期間產生的各種問題,采取針對性的智能技術進行解決,也可以說智能制造即為人工智能技術應用于制造業中。最后是數字化技術和網絡化技術。制造業需要具備的基本構成是產品的設計技術、制造技術,積極利用機器人技術、智能技術、數字化技術及網絡化技術等,最終實現設計產品能力的提升。

            在高端裝備制造業發展中,智能制造是必然趨勢。其中,數字車間、工業機器人的應用,為重要的智能制造的內容,產生的作用甚至是主體性的。經推廣應用數字車間中機器人,一方面能夠推動機器人智能化水平提升,另一方面改變傳統的人力生產模式,同時可以對一部分腦力勞動進行替代。很早以前就已經提出了數字車間,先是機器換人工,再達到機器自動化的目標,也就是改進機械設備,大量地運用自動化設備,最后為集成化及成套化,將傳統的單臺流水線作業方式轉為用成套設備進行作業,也就是實現智能換數字。

            2 機器人發展的重要趨勢

            從20世紀的五六十年代開始,世界進行機器人技術開發。第一個"通用機器人"專利,是由G·C·Devol(美國)首先發表。在1960年時,美國AMF公司生產的柱坐標機器人Versatran,能夠位置定點,同時可以軌跡控制,屬于世界上第一種能夠在工業生產中應用的機器人。在之后的發展中,機器人出現了三個主要的發展趨勢。首先,軟硬融合。機器人中更關鍵的就是軟件,在軟件上面,可以全面體現人工智能技術,而且數字化車間的布局及軌跡規劃、自動化上料等,需要依靠科學的軟硬件結合,硬件的開發固然重要,但是需要更多高素質的優秀軟件開發人員來開發軟件。所以當前從事智能制造行業者,應該具備廣博的機械、信息技術知識,特別是可以深入地掌握機器人控制技術。其次,虛實融合。機器人的存在并非孤立狀態,而是需要很多仿真、虛擬現實,實現虛擬現實科學地融入車間實際加工過程。最后,人機融合。人、機器、機器人之間的融合,屬于永遠要探究的話題。

            在推廣工業機器人時,應該做到創新設計先行。智能制造和機器人的應用,可以促進生產效率提升,但僅可以解決產品怎么做的問題,還并未有效地處理好做什么產品的問題,而企業家往往更重視做什么產品可以暢銷的問題,因此應該創新設計先行。同時應用工業機器人應該緊密地聯系起大數據,機器人看得見、聽得到,具備感知能力,需要依靠大量的數據支持,與此同時要實現工業機器人、模式識別之間的密切結合。另外,對工業機器人還要做好虛擬現實、精益生產之間的有效結合,最終把機器人用得更好,更好地將其推廣運用。

            3 機器人發展的主要途徑

            3.1 從串聯機器人到串并混聯機器人

            早期機器人主要是串聯的方式,在市場進步和發展的環境下,當前應用到的機器人包括串聯的、并聯的。串并聯機器人的應用優勢諸多,即具備并聯機構剛度大的特點,同時擁有串聯機構控制空間大的優越性,所以串并聯機器人成為了機構學研究的關鍵內容,引領機器人將來發展方向。

            3.2 從剛體機器人到剛柔體機器人

            當前研究剛性機器人的同時,也要重視柔性機器人的研發利用。例如,英國一公司研發出蛇型機器人。我國也在積極地研發類似機器人,具備柔性多節結構的特點,這一類工業機器人具備靈巧關節,例如仿象鼻、章魚須或蛇等。今后,工業機器人的發展重點之一就是提高柔軟性,通過應用柔體結構將機器人末端或本體的靈活度提升,可達性增強?蛇_性為其最顯著優勢,例如,航空構建制造上部分孔很深,如果僅采取常規的舉措不容易打進去,而應用柔性機器人就更加便捷。

            3.3 從單機器人作業到多機器人協同工作

            單機器人在很多方面具有局限性。功能分布性、制造空間的分布性、任務作業的容錯性等,是需要很多機器人合作展開工作方可達到的,僅一個機器人是不能構建數字化及智能化車間的,尤其是大尺度的焊接裝備,應該多個機器人之間進行有效的配合協作,才能提升靈活性、可靠性。由此產生了一些問題,即多機器人的通信怎樣實現、公共工作空間互鎖的情況下怎樣避免干涉、如何讓整個作業任務達到協同的效果等等。按照不同的工作空間及工作任務,對這些問題運用不同的群控方法有效處理。

            3.4 機器人技術與物聯網技術相結合的應用

            機器人屬于系統工程,應該實現機器人技術與物聯網技術的緊密結合。近些年來,我國很多省份積極推廣物聯網,促使工業機器人有效地融合物聯網,之后催生智能柔性的自動化裝配焊接,產生較為顯著的成效。經過物聯網的途徑,工業機器人可以獲得感知能力,相應地具備視覺、觸覺甚至味覺,進而對生產環節的很多數據信息進行采集了解。

            3.5 機器人技術與虛擬現實相結合的應用

            機器人技術與虛擬現實相結合,在現實裝配中尤為關鍵。積極地研發先進的虛擬現實結合系統,其優勢特點就是簡單、直觀,能夠將研制期間依賴真實機器人的程度明顯降低,減少安全隱患問題,以及減少生產成本支出,促使生產效率提升。

            3.6 機器人技術與模式識別技術結合的應用

            模式識別應用到機器人檢測中效果顯著,可以及時發現機器人加工的零件是否存在質量瑕疵問題,了解到有無不滿足技術條件等問題。因此,應該積極地將機器人技術與模式識別技術結合。

            3.7 機器人技術與人工智能相結合的應用

            在機器人技術中科學融合人工智能、傳感檢測及人機交互等技術,讓機器人跟人類協同合作,直接參與到人的工作中,對人機間隔離防護進行消除。

            4 智能制造時代工業機器人技術要實現的目標

            首先,智能系統?茖W技術的發展,使社會上出現更多具備豐富功能、成本較低的處理器、傳感器,給機器人技術的完善發展提供更好的發展基礎。例如,汽車制造時如果產生故障,機器人即刻通過感應進行相關處理,在聯動配合下實施操作。對于機器人技術,目前主要的研究內容是程序共享、信息互聯,未來發展中,汽車制造需要達到機器人離線開發的目標。

            其次,智能執行器。目前執行器的發展更加智能化,基于傳統位置編織器,在同一封裝中集中各種設備,即制動器、放大器等。所以,未來智能執行器的發展,會不斷地提升集成電路可靠性及減小尺寸,給汽車產品布線帶來更多的便捷性。

            再次,智能傳感器。其在汽車行業制造中產生的意義不言而喻,經傳感器把汽車信號處理和電子器件的微機械傳感器進行集合,一方面滿足汽車制造需求,另一方面將制造成本大大節約。

            最后,分布式控制。新興機器人處理能力、智能化,是依靠處理器得以實現的。機器人中全部的處理器均具備特殊功能,連接網絡以后機器人跟智能系統設備實現共享。所以,工業機器人技術應用了傳感器和網絡、執行器控制模塊化功能,從而實現智能化運行。

            5 結語

            智能制造屬于制造行業重要發展趨勢,能夠將產品制造的成本有效降低,并且雙重提升產品制造的質量和效率。智能制造需要應用眾多的現代化先進技術,其中包括數字技術、機器人技術、人工智能技術,推動機器人技術更科學地應用于智能制造,技術人員應該采取串并混聯機器人及剛柔體機器人,有效配合運用多個機器人,結合互聯網技術,達到數字化車間構建的目標,推動我國的智能制造事業穩定向前發展。

            參考文獻

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          作者單位:湖南鐵道職業技術學院
          原文出處:劉小春,張蕾. 智能制造與機器人應用關鍵技術及發展趨勢[J]. 現代農機,2021,(05):118-120.
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