摘要：STEM教育注重學(xué)生四個(gè)方面的教育：一是科學(xué)素養(yǎng)；二是技術(shù)素養(yǎng)；三是工程素養(yǎng)；四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)。STEM教育是基于生活中發(fā)生的大多數(shù)問(wèn)題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來(lái)共同解決這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)。目前，機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)已經(jīng)深入到全國(guó)的中學(xué)校園，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的鉆研和學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，并把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到機(jī)器人的開發(fā)和實(shí)踐之中。本文旨在對(duì)中學(xué)機(jī)器人活動(dòng)模式進(jìn)行研究，基于STEM教育理念，以更好地促進(jìn)中學(xué)機(jī)器人活動(dòng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：STEM教育；中學(xué)機(jī)器人活動(dòng)；影響；策略

隨著時(shí)代教育的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家教育競(jìng)爭(zhēng)力的決定性因素。中學(xué)機(jī)器人活動(dòng)模式要注重發(fā)掘?qū)W生的多項(xiàng)智能，教師要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在團(tuán)隊(duì)合作中養(yǎng)成獨(dú)立思考能力的習(xí)慣。

一、中學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)中學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展的影響

機(jī)器人涉及到電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)以及人工智能等科學(xué)領(lǐng)域，直接面對(duì)的是科技前沿，加之機(jī)器人的應(yīng)用廣泛，通過(guò)開展機(jī)器人競(jìng)賽可以有效提高中學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，在實(shí)踐中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解。中學(xué)生處于青春期，精力旺盛，喜歡新鮮事物，而機(jī)器人比賽可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和動(dòng)力，并在實(shí)踐中活學(xué)活用。尤其是STEM教育中的科學(xué)素養(yǎng)，意在于讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)(如物理、化學(xué)、生物科學(xué)和地球空間科學(xué))理解自然界并參與影響自然界。而數(shù)學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、解釋和解決多種情境下的數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力。這些重要素質(zhì)都可以通過(guò)參與機(jī)器人比賽幫助學(xué)生得到提高，比單純地通過(guò)課堂考試檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況要科學(xué)有效得多。

二、基于STEM教育的中學(xué)機(jī)器人活動(dòng)開展策略

摘要：為了滿足用戶需求，提升醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型的美觀性、和諧性和創(chuàng)新性。本文以醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)為研究目標(biāo)，使用戶意象、仿生對(duì)象和產(chǎn)品造型要素達(dá)到高度融合。從意象仿生設(shè)計(jì)流程入手，用語(yǔ)義差分法確定仿生對(duì)象，提取生物外形特征，運(yùn)用熵權(quán)法確定仿生對(duì)象外形結(jié)構(gòu)各部分的權(quán)重，在產(chǎn)品造型各要素主次的基礎(chǔ)上，將仿生生物外形特征與產(chǎn)品外形進(jìn)行融合，最終得出產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方案。通過(guò)本文的研究，希望設(shè)計(jì)出能夠滿足用戶意象需求的產(chǎn)品造型，提升醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型形象，為類似的產(chǎn)品提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：意象仿生；醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人；造型設(shè)計(jì)

1意象仿生概述

意象仿生不同于其他仿生通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)等感知進(jìn)行模仿，而是通過(guò)人類對(duì)自然經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“神”或“形”的研究，讓用戶產(chǎn)生一定的生理或心理的反應(yīng)，達(dá)到情感上的共鳴。從意象仿生的映射模式研究產(chǎn)品造型，高小針等人[1]用大象作為仿生對(duì)象，通過(guò)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析產(chǎn)品外觀，將產(chǎn)品外觀和大象的特征進(jìn)行融合。陳金亮等人[2]利用語(yǔ)義差分法將用戶的意象進(jìn)行分析，從而獲得用戶的意象需求，結(jié)合用戶需求設(shè)計(jì)出產(chǎn)品。張阿維等人[3]在產(chǎn)品意象評(píng)價(jià)中結(jié)合熵權(quán)法獲得產(chǎn)品要素的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重值與生物對(duì)象進(jìn)行融合的仿生設(shè)計(jì)。綜上所述，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究均體現(xiàn)出意象仿生的映射關(guān)系，但未達(dá)到映射關(guān)系的完整性。意象仿生的映射關(guān)系是根據(jù)用戶意象、仿生對(duì)象和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素三者之間相互作用，最后使仿生對(duì)象和產(chǎn)品相融合的過(guò)程[4]。本文從用戶意象中確定仿生對(duì)象，再達(dá)到仿生對(duì)象和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素的融合，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，是對(duì)意象仿生映射關(guān)系的深化和補(bǔ)充。

2醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人概述

服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人市場(chǎng)上發(fā)展持續(xù)上升的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。雖然到目前為止沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的定義，但是服務(wù)機(jī)器人的主要任務(wù)是服務(wù)于人，根據(jù)服務(wù)的環(huán)境、對(duì)象和特殊情況而定，服務(wù)機(jī)器人的類型可分為家用型服務(wù)機(jī)器人、專業(yè)型服務(wù)機(jī)器人和娛樂(lè)型服務(wù)機(jī)器人。現(xiàn)市面上的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人是屬于專業(yè)型的服務(wù)機(jī)器人，主要應(yīng)用在醫(yī)療場(chǎng)景中，根據(jù)功能需求的不同設(shè)計(jì)出不同造型的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人。專業(yè)型的服務(wù)機(jī)器人有康復(fù)機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療輔助服務(wù)機(jī)器人等，而本文是針對(duì)專業(yè)型的醫(yī)療輔助類服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行造型設(shè)計(jì)研究，提升用戶在就診過(guò)程中的體驗(yàn)，滿足用戶的情感需求。

1拖拉機(jī)駕駛艙具體描述

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析。駕駛艙整體焊合由10大件組成，分別為后風(fēng)窗下橫梁組合、后尾板組合、尾部立梁組合（左右各1件）、擋泥板組合（左右各1件）、后地板組合、前圍組合、地板梁組合、前地板組合。1.2焊接要求及焊縫數(shù)量。（1）產(chǎn)品焊后技術(shù)要求：①焊后安裝面配合面單點(diǎn)位置公差±1mm，其余零部件型面單點(diǎn)位置公差±1.5mm，焊后對(duì)角線尺寸公差不大于3mm，各定位孔孔距間距公差±1mm；②焊縫外形應(yīng)均勻，表面光滑平整，不允許有夾渣、咬邊等焊接缺陷。（2）焊接參數(shù)。電流150～180A，電壓21～25V，氣流量10～15L/min。（3）焊接采用純CO2氣體保護(hù)焊的方式，CO

2氣體采用

集中供氣方式；后期切換富氬混合氣。（4）除尾部立梁處需周圈焊接外，其余均為斷續(xù)焊，焊縫為角焊縫或喇叭型焊縫，每段焊縫長(zhǎng)度20mm，角焊縫焊腳為3。正反面焊縫數(shù)量如下：正面焊縫：塞焊縫21處，塞焊孔直徑8；角焊縫77段（其中2段30長(zhǎng)、2段180），焊縫總長(zhǎng)1880。反面焊縫：角焊縫75段（其中6段30長(zhǎng)、2段180），焊縫總長(zhǎng)1880。2系統(tǒng)組成由兩個(gè)弧焊接機(jī)器人、兩個(gè)焊接電源、兩套行走機(jī)構(gòu)、一個(gè)變位機(jī)、一套地板組裝夾具、一套焊接夾具、一個(gè)吊具、一個(gè)暫存工作臺(tái)、兩套獨(dú)立除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、外圍安全設(shè)備系統(tǒng)等部分組成，實(shí)現(xiàn)地板焊接、補(bǔ)焊機(jī)器人完成，取代人工焊接。

3工位介紹

（1）從左至右依次為組裝工位、緩存工位、補(bǔ)焊工位。（2）組裝工位焊接工件正面焊縫及其他需要連接散件的焊縫。（3）補(bǔ)焊工位焊接工件反面焊縫及其他可達(dá)剩余焊縫。（4）兩個(gè)機(jī)器人布置在工位兩側(cè)，同時(shí)在同一工位進(jìn)行焊接工件。

[摘要]可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱為PLC(ProgrammablelogicController)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。移動(dòng)機(jī)器人是包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、通信、材料等多學(xué)科綜合的一個(gè)平臺(tái)。最早PLC主要是應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人上，用于汽車焊接、噴涂等。隨著智能移動(dòng)機(jī)器人包括像家庭服務(wù)機(jī)器人、深海和太空探測(cè)機(jī)器人等的廣泛推廣，PLC技術(shù)也發(fā)揮了巨大的作用。原因在于PLC在移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面具有運(yùn)行簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]PLC移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制

一、PLC的主要優(yōu)點(diǎn)

1.靈活通用。PLC是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。

2.可靠性高、抗干擾性強(qiáng)。PLC采用的是微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作是由于無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，因此不會(huì)出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的接線老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象。如洗衣機(jī)。

3.編程簡(jiǎn)單、使用方便。用微機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，使用的是匯編語(yǔ)言，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。而PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的自然語(yǔ)言編程，容易掌握。

摘要:機(jī)器人技術(shù)一直是人們關(guān)注的科技熱點(diǎn)，因?yàn)闄C(jī)器人的多元發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)逐漸被建立起來(lái)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)模擬人眼來(lái)實(shí)現(xiàn)采集圖像、分析圖像、獲取信息、處理圖像等功能，是一門集自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等于一體的綜合技術(shù)。文章深入研究了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的硬件組成與圖像處理技術(shù)，針對(duì)機(jī)器視覺(jué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例研究說(shuō)明，并對(duì)當(dāng)下機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，展望機(jī)器視覺(jué)的美好未來(lái)。

關(guān)鍵詞:圖像處理；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)；灰度處理科技

隨著時(shí)代迅速發(fā)展，而機(jī)器人的發(fā)展至今已有近百年歷史，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，醫(yī)用機(jī)器人進(jìn)行輔助甚至代替人類對(duì)病人進(jìn)行診斷與手術(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人代替人類對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)和包裝。除此之外機(jī)器人在軍事領(lǐng)域也有所應(yīng)用，如幫助軍人觀察戰(zhàn)場(chǎng)、輔助射擊等作用。其中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是利用數(shù)字?jǐn)z像頭采集各類信息，通過(guò)中心處理器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到圖片中的有用信息，幫助人們完成繁瑣單調(diào)的工作。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)也緊跟社會(huì)發(fā)展潮流，從熱門的PS到現(xiàn)在的人臉識(shí)別技術(shù)，逐漸走向人工智能化，為人們的生活增添更加便捷的通道，本文將會(huì)對(duì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的硬件和軟件分別進(jìn)行描述。

1硬件結(jié)構(gòu)

1.1設(shè)計(jì)理念。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)賦予機(jī)器人視野，可以快速分析、分辨、處理復(fù)雜圖像上的信息數(shù)據(jù)?；诖藱C(jī)器人的應(yīng)用得到拓寬，減少了人類處理繁瑣工作的時(shí)間，讓我們的生活更加便利高效。在制藥方面，藥品的生產(chǎn)過(guò)程需要嚴(yán)格的管理控制和質(zhì)量控制，而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這一系列繁瑣的操作，維護(hù)患者的生命安全。在激光加工方面，激光加工技術(shù)與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)相結(jié)合，使加工變得更加精準(zhǔn)，降低了加工成本，而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由光源、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理系統(tǒng)五大部分構(gòu)成。1.2光源。光源是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)之一。在不同的情況下對(duì)光源的種類都有著不同的要求。一般為熱輻射電源、氣體放電光源源、固體放電光源、激光器四類。光源當(dāng)中最常使用的是LED，而LED又因?yàn)樾螤畈煌址譃樵S多鐘類，比如當(dāng)我們進(jìn)行顯微鏡照明時(shí)我們使用環(huán)形光源，突出物體的三維信息。對(duì)透明物體劃痕檢測(cè)時(shí)使用背光源，突出物體外形輪廓特點(diǎn)。不限于上文中所提到的LED，在不同場(chǎng)景下選擇合適的光源才能采集到有效的圖片信息。1.3鏡頭。鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)圖像采集的重要組件，它就如同人類的眼球一樣，來(lái)觀察被測(cè)物的距離和范圍。它的類型有標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、遠(yuǎn)攝和近攝等。人們根據(jù)物距、拍攝范圍、光圈、焦距等條件進(jìn)行選擇。1.4相機(jī)。相機(jī)是圖像采集的核心組件，通過(guò)感光元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光線與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，采集到原始圖像。根據(jù)分類方法的不同，相機(jī)也被分為多種。按照芯片來(lái)分類，最常見的是CCD攝影機(jī)和CMOS攝影機(jī)兩種類型，它們都是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)z像頭，但是由于芯片類型的不同，處理能力也有些不同，CMOS的技術(shù)相對(duì)與CCD更節(jié)能，效率更高，但成本上更加的昂貴。1.5圖像采集卡。圖像采集卡是圖像處理部分不可或缺的一部分，視頻信息的處理方面圖像采集技術(shù)必不可少它將圖像數(shù)字化，將它以數(shù)據(jù)文件的形式保存在電腦中的硬盤里。圖像的采集一般是依靠眾多感光元件，如清晰度為1080×720時(shí)，感光元件上橫排有1080個(gè)感光元件小矩形，縱邊上有720個(gè)小矩形，等待收集光線強(qiáng)度。由于感光原件接受的光照強(qiáng)度的敏感性不同，使它們的電阻跟著發(fā)生改變，所以它們產(chǎn)生的效果也會(huì)有所差異，從而來(lái)得到初始圖像。而組成圖片的像素越大，圖像越清晰，形成人們所說(shuō)的高清圖片[1]。1.6圖像處理系統(tǒng)。在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)當(dāng)中，圖像處理系統(tǒng)的作用是通過(guò)圖像采集卡得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的分析處理，從而得到想要的信息。圖像的處理過(guò)程如圖1，首先是通過(guò)圖像采集卡等采集圖片信息，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。將數(shù)字圖片傳輸至處理器進(jìn)行灰度處理，即將我們所感興趣的部分變成白色，不感興趣的部分變成黑色，從而區(qū)分我們所需要與不需要的部分。但在得到二值化圖像后在目標(biāo)物體周圍會(huì)有一些噪點(diǎn)，影響后續(xù)判斷物體邊緣的數(shù)值。為了消除這些噪點(diǎn)，我們利用圖像腐蝕和膨脹處理/濾波處理，腐蝕細(xì)化目標(biāo)物體，再經(jīng)過(guò)卷積運(yùn)算放大目標(biāo)物，去除噪點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)邊界檢測(cè)、圖像增強(qiáng)的效果。經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比得到視野里目標(biāo)物的準(zhǔn)確信息，基于此進(jìn)行后續(xù)執(zhí)行的判斷與運(yùn)行[1-2]。

2機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用

摘要：隨著機(jī)器人的應(yīng)用方式由部件式單元應(yīng)用向系統(tǒng)式應(yīng)用方向發(fā)展，群體機(jī)器人系統(tǒng)的研究越來(lái)越受到更多學(xué)者的重視。本文概述了群體機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展歷程，并對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)的主要研究?jī)?nèi)容作了簡(jiǎn)單的分析和介紹，提出了未來(lái)群體機(jī)器人系統(tǒng)的幾個(gè)重要研究方向。

關(guān)鍵詞：群體機(jī)器人系統(tǒng)通信協(xié)作與控制沖突

機(jī)器人作為人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的40年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。近幾年機(jī)器人已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化，而且將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。從自動(dòng)化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無(wú)處不在。然而就目前的機(jī)器人技術(shù)水平而言，單機(jī)器人在信息的獲取、處理及控制能力等方面都是有限的，對(duì)于復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，單機(jī)器人的能力更顯不足。于是人們考慮由多個(gè)機(jī)器人組成的群體系統(tǒng)通過(guò)協(xié)調(diào)、協(xié)作來(lái)完成單機(jī)器人無(wú)法或難以完成的工作。群體機(jī)器人系統(tǒng)比單機(jī)器人系統(tǒng)具有更強(qiáng)的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

·相互協(xié)調(diào)的n個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的能力可以遠(yuǎn)大于一個(gè)單機(jī)器人系統(tǒng)的n倍，群體機(jī)器人系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜任務(wù)；

·設(shè)計(jì)和制造多個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)器人比單個(gè)復(fù)雜機(jī)器人更容易、成本更低；

·使用群體機(jī)器人系統(tǒng)可以大大節(jié)約時(shí)間，提高效率；

摘要：為了實(shí)現(xiàn)焊裝車間降本增效的目標(biāo)，對(duì)焊裝車間自動(dòng)生產(chǎn)線上機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)分析機(jī)器人的工作時(shí)序邏輯，查找機(jī)器人不合理的工作時(shí)序，進(jìn)而分析機(jī)器人的底層程序，修改程序上的問(wèn)題，優(yōu)化工作時(shí)序，消除機(jī)器人工作時(shí)序邏輯不合理產(chǎn)生的等待浪費(fèi)，提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，從而提高車間的生產(chǎn)效率，最終實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：降本增效;生產(chǎn)節(jié)拍;時(shí)序邏輯

1前言

現(xiàn)今汽車制造企業(yè)多采用柔性化生產(chǎn)，同一生產(chǎn)線共線生產(chǎn)多種車型[1]，在單位時(shí)間內(nèi)多產(chǎn)生加工效益，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)力[2]。其中車間的生產(chǎn)節(jié)拍直接反應(yīng)了車間的生產(chǎn)效率[3-5]，所以在生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)節(jié)拍的優(yōu)化至關(guān)重要。同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步，在汽車領(lǐng)域焊接機(jī)器人得到最廣泛的應(yīng)用[6]，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而機(jī)器人在焊接的過(guò)程中，最需要關(guān)注的問(wèn)題也是節(jié)拍。在這樣的背景下，研究汽車焊裝自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)器人生產(chǎn)節(jié)拍存在的浪費(fèi)問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[7]。分析機(jī)器人的工作時(shí)序邏輯，查找機(jī)器人工作時(shí)存在的等待浪費(fèi)，提升機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率，可以讓企業(yè)更好地占領(lǐng)市場(chǎng)份額、控制生產(chǎn)成本[8]，同時(shí)對(duì)行業(yè)內(nèi)同類生產(chǎn)線節(jié)拍問(wèn)題的優(yōu)化提供參考。

2優(yōu)化節(jié)拍的背景和需求

某車型的焊裝車間自動(dòng)生產(chǎn)線主要有機(jī)艙線、后地板線、UB下車身線、左右側(cè)圍線。以機(jī)艙自動(dòng)線和后地板自動(dòng)線為例，對(duì)機(jī)艙線和后地板線的每個(gè)工位進(jìn)行了視頻拍攝和節(jié)拍時(shí)間記錄，繪制了如圖1、圖2所示的工位節(jié)拍統(tǒng)計(jì)圖。圖1、圖2中，橫線代表自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍要求（90s），超出橫線代表不滿足要求的工位，未超出橫線代表滿足要求的工位，每個(gè)條形柱上的數(shù)字代表實(shí)際工作時(shí)間。焊裝車間自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍要求為90s，機(jī)艙線共有13個(gè)工位，有6個(gè)工位的生產(chǎn)節(jié)拍超出了90s，不滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求的工位達(dá)到46%，節(jié)拍最大超出6s，如圖1所示。后地板線共有12個(gè)工位，有6個(gè)工位的生產(chǎn)節(jié)拍超出了90s，不滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求的工位達(dá)到50%，節(jié)拍最大超出8s，如圖2所示。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工位節(jié)拍的測(cè)量分析和統(tǒng)計(jì)，焊裝車間的自動(dòng)生產(chǎn)線不同工位上的節(jié)拍分布不均，有些工位工作時(shí)間長(zhǎng)，有些工位工作時(shí)間短，存在大量等待浪費(fèi)以及作業(yè)間不平衡導(dǎo)致的效率損失，存在一定的可優(yōu)化空間。

[摘要]機(jī)器人的發(fā)展歷史已經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)，其代表著一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，每個(gè)國(guó)家都很重視智能機(jī)器人的研究，根據(jù)上述背景，提出智能機(jī)器人節(jié)能控制技術(shù)研究。智能機(jī)器人節(jié)能控制技術(shù)是以PID技術(shù)為基礎(chǔ)的，主要的工作原理是通過(guò)控制啟動(dòng)時(shí)的電流來(lái)減少智能機(jī)器人的能量消耗，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的，并對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

[關(guān)鍵詞]智能；機(jī)器人；節(jié)能控制技術(shù)

機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)有60年的歷史之久，它代表著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的程度，這些年來(lái)，從最開始的編程機(jī)器人到現(xiàn)在的智能機(jī)器人，節(jié)能控制技術(shù)都在不斷的更新和完善。節(jié)能控制技術(shù)一直是智能機(jī)器人的熱點(diǎn)問(wèn)題和技術(shù)發(fā)展的方向。國(guó)內(nèi)近幾年的計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速的發(fā)展，為智能機(jī)器人節(jié)能控制技術(shù)的研究提供了理論以及技術(shù)上的支撐。本文將結(jié)合智能機(jī)器人的特點(diǎn)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID理論對(duì)智能機(jī)器人的節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行研究[1]。

1基于PID的智能機(jī)器人節(jié)能控制技術(shù)

在智能機(jī)器人的節(jié)能控制系統(tǒng)中，主要的控制對(duì)象就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。智能機(jī)器人的啟動(dòng)主要有兩種模式。第一種是降壓?jiǎn)?dòng):這種啟動(dòng)方式會(huì)使電流與電壓呈現(xiàn)正比例的關(guān)系。因此，可以降低定子電流以限制啟動(dòng)電流，即降壓?jiǎn)?dòng)。由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)啟動(dòng)的電流減小，所以只適用于啟動(dòng)電流必須減小，負(fù)載不變，不需要高啟動(dòng)的情況[2]。此方法的具體操作是：機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)連接成星形接線，啟動(dòng)成功后，發(fā)動(dòng)機(jī)變成三角形接線。通過(guò)控制功率的方式來(lái)對(duì)啟動(dòng)電流進(jìn)行控制，以此達(dá)到降壓?jiǎn)?dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，這種方式無(wú)法判斷發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小是否需要降壓?jiǎn)?dòng)，必須仔細(xì)觀察研究機(jī)器人的負(fù)載條件。智能機(jī)器人的啟動(dòng)電流比正常電流大了很多倍，而電網(wǎng)電壓的電壓范圍可承受的波動(dòng)通常為±10％。第二種是直接啟動(dòng)，也可以叫做全壓?jiǎn)?dòng)，是大部分機(jī)器人啟動(dòng)的方式。把機(jī)器人定子電壓端連接到電源，并在正常電壓值下啟動(dòng)。全壓?jiǎn)?dòng)具有快速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)，是最簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，可靠的啟動(dòng)方式[3]。智能機(jī)器人節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用的研究很多，其中有許多完善的方法。在提高機(jī)器人節(jié)能控制方面，主要包括以下措施：首先是改善機(jī)械特性曲線以便能夠順利且平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩提升過(guò)程；其次是最小化機(jī)器人啟動(dòng)的瞬時(shí)電流；再次是應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化機(jī)器人的啟動(dòng)器控制，以便于節(jié)能。

2節(jié)能控制技術(shù)的工作原理

摘要：在焊接機(jī)器人柔性加工單元應(yīng)用中,為保證焊槍與焊縫在弧焊過(guò)程中始終處于接頭成型良好的焊接位置,需要機(jī)器人和變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng).ACADOLP弧焊離線編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),闡述了該系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的算法原理.將協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)分解為協(xié)調(diào)直線運(yùn)動(dòng)和協(xié)調(diào)圓弧運(yùn)動(dòng),并給出了一種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)功能的方法,即變位機(jī)作為主手,機(jī)器人為從手,機(jī)器人跟蹤變位機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的可行性.

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;離線編程;弧焊;協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)

由于弧焊的特殊性,機(jī)器人弧焊系統(tǒng)正由單機(jī)器人向機(jī)器人柔性加工單元和機(jī)器人柔性生產(chǎn)線發(fā)展.與單機(jī)器人焊接最本質(zhì)的區(qū)別,弧焊機(jī)器人柔性加工單元或工作站能夠通過(guò)空間協(xié)調(diào)更有效地實(shí)現(xiàn)空間運(yùn)動(dòng),保證焊槍與焊縫在弧焊過(guò)程中始終處于接頭成型良好的焊接位置.離線編程系統(tǒng)作為機(jī)器人編程的一種方式,極大地提高了機(jī)器人的編程效率[1].國(guó)外的離線編程系統(tǒng)如Igrip等也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的仿真,但對(duì)于復(fù)雜工作單元的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)往往不能實(shí)現(xiàn)[2].國(guó)內(nèi)的一些科研院所在離線編程技術(shù)上進(jìn)行了很多的研究,并開發(fā)了一些離線編程系統(tǒng),但這些系統(tǒng)都處于單機(jī)仿真狀態(tài),沒(méi)有實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng).哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)了一套機(jī)器人弧焊離線編程與仿真系統(tǒng)———ACADOLP[3,4].本文對(duì)該系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究.

1.協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的定義

在協(xié)調(diào)加工單元中,機(jī)器人連續(xù)弧焊作業(yè)時(shí),焊槍末端總是跟蹤焊縫不斷運(yùn)動(dòng),根據(jù)笛卡爾空間的齊次變換描述,這種運(yùn)動(dòng)可由如下矩陣方程表示:式中:Wrob-base為弧焊機(jī)器人基坐標(biāo)相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位姿變換矩陣;Rrob(t)為焊槍坐標(biāo)系相對(duì)機(jī)器人基坐標(biāo)系的位姿齊次變換矩陣;Wpos.base為變位機(jī)基坐標(biāo)系相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位姿變換矩陣;Ppos(t)為變位機(jī)工作臺(tái)固定坐標(biāo)系相對(duì)于其基坐標(biāo)系的齊次變換矩陣;Dpart為被焊目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)變位機(jī)的工作臺(tái)固定坐標(biāo)系的齊次變換矩陣.方程左邊的矩陣描述弧焊機(jī)器人末端焊槍的空間位置和姿態(tài),而方程右邊的矩陣描述工件被焊點(diǎn)的位置和姿態(tài).對(duì)于任何協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)工作單元,其都可被抽象為參考坐標(biāo)系、機(jī)器人基坐標(biāo)系、變位機(jī)基坐標(biāo)系、變位機(jī)動(dòng)坐標(biāo)系來(lái)表示.

從工業(yè)機(jī)器人的控制及軌跡規(guī)劃方式看,不論機(jī)器人所走的軌跡多么復(fù)雜,其構(gòu)成軌跡的線型要素只有兩種:直線和圓弧.通過(guò)這兩種基本線型的組合,構(gòu)成各種復(fù)雜的軌跡.協(xié)調(diào)直線和協(xié)調(diào)圓弧算法相似,下面以機(jī)器人和變位機(jī)組合為例,對(duì)協(xié)調(diào)圓弧算法進(jìn)行介紹.

［提要］隨著財(cái)務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)，提高了財(cái)務(wù)人員的工作效率，也減少了由于人為操作產(chǎn)生的基礎(chǔ)錯(cuò)誤。但是，財(cái)務(wù)機(jī)器人的到來(lái)也給財(cái)務(wù)人員帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。本文基于財(cái)務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)對(duì)財(cái)務(wù)人員的影響進(jìn)行探討，并提出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：財(cái)務(wù)機(jī)器人；財(cái)務(wù)轉(zhuǎn)型；綜合素質(zhì)

隨著第四次工業(yè)革命的進(jìn)行，大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等發(fā)展趨勢(shì)如火如荼。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化背景下，企業(yè)數(shù)據(jù)較為集中的部門——財(cái)務(wù)部，也迎來(lái)了新發(fā)展，財(cái)務(wù)機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以將企業(yè)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、歸類、處理、分析，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的產(chǎn)物。各個(gè)行業(yè)都在數(shù)字化的轉(zhuǎn)型中，財(cái)務(wù)轉(zhuǎn)型同樣勢(shì)在必行。一個(gè)企業(yè)的財(cái)務(wù)部門可以說(shuō)是公司數(shù)據(jù)的集聚點(diǎn)，是企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)部門。在傳統(tǒng)會(huì)計(jì)模式下，大量的重復(fù)性的、基礎(chǔ)性的財(cái)務(wù)工作即將被智能財(cái)務(wù)取代，財(cái)務(wù)機(jī)器人將會(huì)是基礎(chǔ)財(cái)務(wù)工作的“最佳人選”。被替代工作的財(cái)務(wù)人員及其他高級(jí)財(cái)務(wù)工作者將面對(duì)綜合性更強(qiáng)、內(nèi)容復(fù)雜性更大的財(cái)務(wù)工作。因此，財(cái)務(wù)機(jī)器人的發(fā)展，對(duì)財(cái)務(wù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)是重大的變革。作為時(shí)代的新秀———財(cái)務(wù)機(jī)器人，也開始被學(xué)術(shù)界追捧。我國(guó)學(xué)者余應(yīng)敏、張楠（2018）較早發(fā)表了關(guān)于財(cái)務(wù)機(jī)器人的文章，他們認(rèn)為財(cái)務(wù)機(jī)器人是財(cái)會(huì)人員的新同事、幫手，而不是替代財(cái)務(wù)人員的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，是以一種積極的心態(tài)看待財(cái)務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)的。陳浩、張雄波（2018）開始研究適用于法院處理案件的財(cái)務(wù)機(jī)器人。鄺平（2019）從中國(guó)電信行業(yè)入手分析財(cái)務(wù)共享模式對(duì)財(cái)務(wù)工作流程的影響。田高良、陳虎等（2019）多次從基于RPA技術(shù)來(lái)研究財(cái)務(wù)機(jī)器人的選擇、應(yīng)用、使用對(duì)策。楊寅、劉勤等（2021）從煙草行業(yè)研究分析財(cái)務(wù)機(jī)器人的使用情況，他們認(rèn)為財(cái)務(wù)機(jī)器人可以進(jìn)行對(duì)煙草的采購(gòu)、煙葉的收購(gòu)等單據(jù)檢查、憑證錄入、審核資金支付、銀企對(duì)賬、復(fù)核歸檔等流程的操作。杜海霞、劉雅興等（2021）真實(shí)再現(xiàn)了國(guó)美公司對(duì)財(cái)務(wù)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)用，他們見證了國(guó)美電器與財(cái)務(wù)機(jī)器人的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽化管理和云端部署，大大提高了公司的管理效率。綜上所述，基于學(xué)者們關(guān)于財(cái)務(wù)機(jī)器人的發(fā)展研究以及在企業(yè)內(nèi)部的實(shí)際運(yùn)用，可以發(fā)現(xiàn)財(cái)務(wù)機(jī)器人確實(shí)可以減輕財(cái)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)，提高工作效率，使得財(cái)務(wù)人員可以有更多的時(shí)間處理更高級(jí)、更復(fù)雜的工作。但是，從學(xué)者們的研究年份就可以看出，財(cái)務(wù)機(jī)器人是近三五年的新興事物，發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不成熟，也難以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到普及的程度，財(cái)務(wù)機(jī)器人的發(fā)展還需要廣大科研人員、財(cái)務(wù)人員等各界人士共同努力。

一、財(cái)務(wù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

（一）財(cái)務(wù)機(jī)器人的功能。財(cái)務(wù)機(jī)器人，顧名思義是一種自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行程序。它的特點(diǎn)包括機(jī)器處理、遵守規(guī)則、模擬真人操作等。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以發(fā)揮的功能有：（1）數(shù)據(jù)檢索與收集。比如，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的財(cái)務(wù)票據(jù)可以進(jìn)行識(shí)別、驗(yàn)證及錄入系統(tǒng)，進(jìn)行檢索與收集。（2）圖像識(shí)別及處理。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以通過(guò)設(shè)置的光學(xué)技術(shù)進(jìn)行圖像處理。（3）平臺(tái)之間數(shù)據(jù)流動(dòng)。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以按照設(shè)定的路徑進(jìn)行上傳或下載數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)共享。（4）財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的分析。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以做到初級(jí)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)處理、加工和分析，財(cái)務(wù)人員可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人初步分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深層次的分析并做出決策。（5）模擬監(jiān)控。財(cái)務(wù)機(jī)器人可以模擬真人監(jiān)控信息處理過(guò)程，并可以進(jìn)行信息檢驗(yàn)，輸出檢驗(yàn)報(bào)告，以便財(cái)務(wù)人員進(jìn)行查驗(yàn)。（二）財(cái)務(wù)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)1、“財(cái)務(wù)人員+機(jī)器人”模式?！柏?cái)務(wù)人員+機(jī)器人”模式即是說(shuō)這類機(jī)器人在進(jìn)行財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中需要財(cái)務(wù)人員參與其中。在當(dāng)下發(fā)展階段，財(cái)務(wù)機(jī)器人的開發(fā)與運(yùn)用，仍處于萌芽時(shí)期。大部分應(yīng)用財(cái)務(wù)機(jī)器人的單位，大都是運(yùn)用的“財(cái)務(wù)人員+機(jī)器人”模式下半自動(dòng)化的機(jī)器人輔助財(cái)務(wù)工作。該類財(cái)務(wù)機(jī)器人處理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，財(cái)務(wù)人員需要在其處理數(shù)據(jù)的不同流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同程度的參與和管理。“財(cái)務(wù)人員+機(jī)器人”模式的機(jī)器人可以替代財(cái)務(wù)人員處理大量基礎(chǔ)性、重復(fù)性強(qiáng)、邏輯簡(jiǎn)單的工作，其他復(fù)雜的、需要財(cái)務(wù)人員進(jìn)行分析籌劃的工作必須由財(cái)務(wù)人員親自處理。只有當(dāng)財(cái)務(wù)機(jī)器人越來(lái)越智能，能夠處理更復(fù)雜的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，才可能承擔(dān)。2、全自動(dòng)化機(jī)器人模式。此種模式下，財(cái)務(wù)人員完全不用在財(cái)務(wù)機(jī)器人處理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)參與操作，只需要等待結(jié)果即可。大多數(shù)全自動(dòng)財(cái)務(wù)機(jī)器人在計(jì)算機(jī)后臺(tái)操作財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，比如自動(dòng)查驗(yàn)發(fā)票機(jī)器人檢驗(yàn)發(fā)票工作?！柏?cái)務(wù)人員+機(jī)器人”模式和全自動(dòng)化機(jī)器人模式，不是相互對(duì)立的關(guān)系，而是不同的操作階段，完全可以運(yùn)用不同模式的機(jī)器人。比如，基礎(chǔ)性、重復(fù)性高的工作可以交給全自動(dòng)財(cái)務(wù)機(jī)器人，而到了整合、分析財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等階段，財(cái)務(wù)人員可以使用半自動(dòng)機(jī)器人輔助自己進(jìn)行復(fù)雜的財(cái)務(wù)工作，這樣也會(huì)大大減少財(cái)務(wù)人員的工作量，提高工作效率。在當(dāng)前發(fā)展水平下，兩種模式的機(jī)器人發(fā)展都不太完善，企業(yè)開發(fā)運(yùn)用財(cái)務(wù)機(jī)器人仍處于初級(jí)階段，但是隨著信息化、高科技的發(fā)展，財(cái)務(wù)機(jī)器人將出現(xiàn)在各類企業(yè)之中。

二、財(cái)務(wù)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)下財(cái)務(wù)人員何去何從