屈偉 王尚東

[摘要]現(xiàn)如今，人們對(duì)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)已經(jīng)并不陌生，隨著科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用，例如：醫(yī)藥行業(yè)、石油行業(yè)、汽車(chē)行業(yè)和機(jī)械加工行業(yè)。可以說(shuō)，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文主要以機(jī)械加工行業(yè)為例，對(duì)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用進(jìn)行探討，以此來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的自動(dòng)化和智能化，進(jìn)而更好的促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)器人技術(shù) 機(jī)械加工 應(yīng)用

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及機(jī)器人技術(shù)的持續(xù)完善，機(jī)器人取代人類(lèi)開(kāi)展各類(lèi)機(jī)械加工作業(yè)已十分普遍，從應(yīng)用效果來(lái)看，機(jī)器人在機(jī)械加工中的有效應(yīng)用，不僅可以促使加工效率的大幅度提升，而且還可以有效避免由于人工操作事物而造成的損失，有利于工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升，幫助企業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。基于此，了解機(jī)器人技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上將其作用在機(jī)械加工中充分發(fā)揮出來(lái)至關(guān)重要，需要企業(yè)相關(guān)部門(mén)對(duì)其給予高度重視。

一、工業(yè)機(jī)器人概述

（一）工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)涵

應(yīng)用于機(jī)械加工中的機(jī)器人也被稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人，所謂工業(yè)機(jī)器人，主要指的是由程序員按照需求進(jìn)行編程，并以此為依據(jù)開(kāi)展相關(guān)工作的多功能操作機(jī)構(gòu)，這些工作不僅包括材料、工具運(yùn)輸，而且也包括了零件的加工等。在過(guò)去的時(shí)間里，工業(yè)機(jī)器人常被用于搬運(yùn)、焊接、噴漆和裝配工作。近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷優(yōu)化與完善，工業(yè)機(jī)器人所涉及的范圍越來(lái)越廣，在工作生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。

（二）工業(yè)機(jī)器人的核心關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人的核心關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，首先是靈巧操作技術(shù)。為了保證工業(yè)機(jī)器人手在機(jī)械加工中的靈活度與人工操作相媲美，技術(shù)人員采用了先進(jìn)的理念和技術(shù)對(duì)機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以期通過(guò)對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的不斷優(yōu)化和完善來(lái)提高工業(yè)機(jī)器人的精度、分辨率和可重復(fù)性等多項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到機(jī)械加工的根本需求。需要注意的是，在對(duì)靈活操作技術(shù)進(jìn)行完善時(shí)，需要結(jié)合機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)安全性來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料進(jìn)行合理選擇，盡可能采用新材料來(lái)提高機(jī)器人的負(fù)載與自重比。其次是自主導(dǎo)航技術(shù)。自主導(dǎo)航技術(shù)多應(yīng)用于設(shè)備和材料運(yùn)輸機(jī)器人上，確保工業(yè)機(jī)器人在使用期間，能夠?qū)崿F(xiàn)安全自主導(dǎo)航。就目前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，自主導(dǎo)航這一核心技術(shù)仍有很多有待完善的地方，還需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行研發(fā)。最后是環(huán)境感知與傳感技術(shù)。環(huán)境感知和傳感技術(shù)的優(yōu)化是工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展中的一項(xiàng)重要任務(wù)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人感知系統(tǒng)的優(yōu)化，可以及時(shí)和部件和產(chǎn)品組件的生產(chǎn)情況進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)機(jī)器人在機(jī)械加工工作中的狀態(tài)掌握后續(xù)需要提高的觸覺(jué)精度。實(shí)踐證明，通過(guò)高精度傳感器構(gòu)建用于裝配任務(wù)和跟蹤任務(wù)進(jìn)度的物理模型，可以在很大程度上減少自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的不確定性，進(jìn)而提高機(jī)械加工的精準(zhǔn)性。

二、機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工應(yīng)用中存在的問(wèn)題

在我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的背景下，機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。為了將其優(yōu)勢(shì)最大限度發(fā)揮出來(lái)，技術(shù)人員必須對(duì)現(xiàn)階段機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工應(yīng)用中存在的問(wèn)題做到全面了解與掌握，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)相關(guān)需求做好優(yōu)化與完善工作。

（一）工業(yè)機(jī)器人核心零部件是關(guān)鍵

在工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成中，涉及了多種類(lèi)型的部件，其中不乏一些核心零部件，為了確保工業(yè)機(jī)器人的正常運(yùn)行，必須提高對(duì)核心零部件的重視程度。一般來(lái)說(shuō)，這些零部件主要包括高精度減速器、控制器、伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。每一類(lèi)零部件對(duì)工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)都有起著關(guān)鍵作用。就我國(guó)目前工業(yè)機(jī)器人的各項(xiàng)核心零部件來(lái)看，大多依賴(lài)進(jìn)口產(chǎn)品，尤其是高精密減速器方面的差距，也正是這一原因，從而導(dǎo)致我國(guó)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人較之國(guó)外相比，仍有很大差異。除此原因外，創(chuàng)新能力不足、系統(tǒng)研發(fā)力度不夠也是制約我國(guó)工業(yè)機(jī)器人長(zhǎng)足發(fā)展的兩個(gè)重要因素。

（二）信息交換問(wèn)題

作為自動(dòng)化加工系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人并不是獨(dú)立存在的，而是需要計(jì)算機(jī)硬件和軟件來(lái)作為支撐，輔助機(jī)器人完成各項(xiàng)操作任務(wù)，同時(shí)也需要特定的管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行管理和完善。這樣一來(lái)，機(jī)器人之間、機(jī)器人與計(jì)算機(jī)之間、加工系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間，就必須要建立起密切的聯(lián)系，但由于機(jī)器人運(yùn)行有其各自特定的品牌語(yǔ)言，機(jī)器人生產(chǎn)廠(chǎng)家繁多，編程語(yǔ)言也是五花八門(mén)。這樣一來(lái)，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人之間與計(jì)算機(jī)之間的溝通障礙，因此，如何像計(jì)算機(jī)語(yǔ)言一樣規(guī)范化是世界各國(guó)機(jī)器人生產(chǎn)廠(chǎng)商需要解決的難點(diǎn)之一。

（三）剛度和精度問(wèn)題

傳統(tǒng)機(jī)器人手臂常常細(xì)長(zhǎng)且為懸臂梁結(jié)構(gòu)，這就大大降低了機(jī)器人的整體剛性，尤其是承載垂直于手臂載荷的能力很差。機(jī)器人在進(jìn)行大型零件的加工上就顯得困難重重。由于串聯(lián)機(jī)器人剛度的限制，機(jī)器人的加工對(duì)象只限于軟材質(zhì)材料。此外，機(jī)器人的精度也不能滿(mǎn)足復(fù)雜零件機(jī)械加工精度的要求。例如，機(jī)器人關(guān)節(jié)中常用的多自由度鉸鏈自身的精度就是影響整個(gè)機(jī)器人精度的因素之一。機(jī)器人自身剛度和機(jī)器人精度是加工機(jī)器人面臨的主要問(wèn)題。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)加工已然成為機(jī)械加工行業(yè)的一個(gè)必然趨勢(shì)。機(jī)器人技術(shù)作為主要加工技術(shù)之一，不僅可以節(jié)約大量人力、物力和時(shí)間成本，而且加工質(zhì)量也有大幅度提升?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)的時(shí)間里，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械加工領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V闊的發(fā)展前景。為此，也需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化與完善，以此來(lái)滿(mǎn)足不斷提升的加工要求，將機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大限度發(fā)揮出來(lái)。