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智能机器人在航天领域中的应用研究

木马童年 2018-12-7 20:39 45 0

随着计算机技术不断发展,智能化机器人作为计算机的衍生产品,已被各大领域广泛应用。将智能机器人应用在航天领域能够有效解放人工劳动力,同时能够提高航天领域工作效率与工作质量,让航天部门能够全身心投身到科研当中 ...

   随着计算机技术不断发展,智能化机器人作为计算机的衍生产品,已被各大领域广泛应用。将智能机器人应用在航天领域能够有效解放人工劳动力,同时能够提高航天领域工作效率与工作质量,让航天部门能够全身心投身到科研当中,进而推动我国航天科技发展。本文主要以智能机器人的定义作为出发点,并提出智能机器人在航天领域中的应用,以及提出智能机器人在航天领域中的发展趋势。

   

智能机器人在航天领域中的应用研究

      随着科学技术不断发展,生产力不断提高,智能化生产力已经逐渐取代了人工劳动力。智能机器人作为计算机技术所衍生出的一种新产品,能够有效代替人类完成一些简单的劳务工作。智能机器人的出现缘于生产需求,能够推动产业自动化,提高生产效率与生产质量,降低工人的劳动量与工作时的安全隐患。随着机电一体化不断发展,智能机器人具备了一定的可操控性、准确性、持续性。如今智能机器人以被多个行业广泛应用,例如汽车、机械、化工以及航天领域。以我国航天工业来说,我国航天领域依然没有实现智能化管理与生产,即依旧属于劳动密集型产业,航天领域对产品的精度与工艺要求非常严格,这也致使生产力不高的主要因素。因此,通过将智能机器人应用到航天领域中,能够有效解放人工劳动力,实现航天领域自动化生产模式,实现航天领域的产业升级,并推动航天领域的科研发展。

      一、智能机器人定义

      智能机器人的“智能化”是相对的,智能机器人并不能完全替代人工劳力,只能实现某一领域的工作。智能机器人是一种可控的、自动的设备,通过编程来实现多功能操作的机器。智能机器人不一定是人类的模样,而是通过技术计算机技术与编程系统将各种零部件、材料、工具、装置进而有效融合成几个机械关节,使其具备一定的功能,进而实现某些简单任务。智能机器人是由驱动系统、机械系统、控制系统共同组成。智能机器人执行结构主要包含基座、机械腕关节、摆动关节,通常情况下包含3~6个自由度运动关节。其中,控制系统是实现智能机器人操控性的主要因素,将系统指令程序传输给传感器,进行形成反馈信号,进而对智能机器人进行多个节奏操控,让智能机器人具备运动、操作的功能。

      二、智能机器人在航天领域中的应用

      现如今,智能机器人在汽车领域、机械加工、木材与家具、食品等行业应用非常广泛。近些年智能机器人发展日益成熟,在航天领域中的应用也愈加广泛,其在航天领域的主要功能是提高工业精度,实现自动化机械加工,如航天产品的喷涂、焊接、热处理、装配等诸多环节。由于航天产品非常复杂、生产质量要求高、产品体积大、性能指标高、载荷重、环境洁净度高等特点。所以,对智能机器人的性能、结构、动作流程、可操控性都提出了更高要求。

      (一)喷涂领域

      喷涂工艺是将某种固定材料进行融化并喷射到机件表面上,进而形成一种保护膜,提高机件的耐磨性、耐蚀性、耐高温等性能。航天飞机对喷涂材料与喷涂技术要求非常高,是保护机体的重要措施,因此,喷涂工艺在航天工业中至关重要。喷涂工艺的重点主要在于涂层厚度、厚度平整性、喷涂粗糙程度、气孔率等,由于喷涂工艺程序要求高、施工复杂、实施困难等因素,单纯通过人工劳力很难达到工艺标准,但通过智能机器人能够有效解决这一问题。智能机器人能够保障喷涂工艺的一致性与平整性,通过一个设备即可完成一个流程工作,避免由于工作人员众多而造成的操作差异。与此同时,智能机器人还能够解决打磨问题及气孔问题,能够保障喷涂材料更加均匀,有效降低材料浪费,并且能够提高喷涂质量与效率。

      (二)焊接领域

      焊接工艺主要通过加压、加热技术,使不同连接件相互结合的一道工序。通过对智能机器人进行程序编程,让机器人实施焊接工作,进而实现自动化焊接工艺。在航天领域中,焊接工艺的应用愈加广泛,采用铝合金、钛金以及其他航天金属进行激光焊接、点焊、弧焊进行焊接操作。将智能机器人应用在焊接工作中,能有效提高焊接效率与质量,降低安全隐患、曲面焊接难度、焊接成本,实现节约化生产。在实现自动化生产中,智能机器人焊接主要通过虚拟仿真技术与离线编程技术,进而优化焊接工序,提高焊接质量。

      (三)热处理领域

      该环节主要的流程为:加热→保温→冷却。通过热处理能够有效改变航空金属、合金表面、内部组织结构,进而达到控制金属性能的目的。由于航天领域所使用的金属材料需要具备一定的高度性能,例如质量轻、耐高温、强度高等特点。因此,原始金属材料必须要经过加热工序来提高金属性能。通过应用智能机器人能够有效实现热处理工艺的自动化生产,进而保证热处理工艺的稳定性与一致性。

      智能化加工即是数字化加工,通过时间、空间的确定性关系来完成加工、制造,智能机器人在实施热处理工艺中,要构建一种实时优化调整模式,对智能化加工实施在线监测,通过智能化系统与智能机器人的热处理工作信息进行实时评估、分析、决策,进而实现智能机器人在加工过程中的自主学习、决策控制。先进的智能化机器人能够通过自主学习形成工艺知识库,将工艺设计与程序设计进行融合,实现产品加工工艺自主决策与自主优化。因此,智能系统与智能机器人能够极大提高热处理工艺效率与质量、降低工艺成本、增强柔韧性,实现热处理工作的智能化。与此同时,智能机器人应用在热处理生产中,能够有效改善航天工作人员的工作条件,节约人工成本,提高航天热处理金属工艺的产品质量与劳动生产率。

      三、智能机器人在航天领域中的发展趋势

      虽然智能机器人研发工作持续进行着,其智能化水平也不断提高。但以目前情况来看,航天领域产品制造、生产依旧处于劳动密集型、工序复杂型阶段,即使美国NASA也没有实现完全自动化,只是自动化水平要高于它国水平。针对现如今的行业生产来分析。受生产精度、生产能力的限制,阻碍了我国航天工业领域的发展,因此,实现自动化生产势在必行。由于智能机器人能够保障航天生产的一致性、操控性、适用性等特点,大力发展智能机器人对我国航天生产领域有着极大的推进作用。随着智能机器人不断发展,其所能做到的事情越来越多,在航天领域中能够切实提高生产质量与生产效率,并且能够减少人工劳动力、降低生产成本、提高产品质量,进而提高我国航天领域在国际航天领域中的竞争力。航天领域科技是国际各个国家所重点关注的问题,随着航天领域飞速发展,势必推动航天制造业的发展。供求关系决定一切,随着航天工业对智能化的需求越来越高,必将会带动智能机器人的发展,使智能机器人能够提供更好的航天工业服务,二者形成良性循环。

      随着我国科学技术不断发展,现如今,智能机器人在航天领域的零部件装配、航天产品制造、卫星产品等领域中被广泛应用,但是与国际航天强国相比,依旧存在一定的差距,例如美国、加拿大、德国、日本等,这些国家对航天领域智能机器人研发投入了大量资金,推动智能机器人的发展,并取得了良好的成绩,因此,我国必须要跟上国际步伐,加大对航天领域智能机器人的资金投入,实现智能航天生产工厂,做好工艺布局规划与虚拟工厂、智能仓储与物流、智能化生产调度、质量状态跟踪与智能化检测等工作。进而推动我国航天领域生产、装配不断朝向智能化发展。

      四、结束语

      由于航天领域工业生产、装配工作非常复杂,并且带有诸多技术要求,仅凭人工劳动力无法保障航天工业的生产质量与效率。将智能机器人应用到航天领域生产中,能够有效解放人工劳动力,提高生产、装配的质量与效率,降低生产成本。现如今,智能机器人已然成为推动航天领域发展的重要因素。

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