基于人工智能技术的计算机离线编程系统开发

李小松，周 坤

(西华师范大学，四川 南充 637000)

0 引言

人工智能的计算机离线编程系统开发是现阶段计算机学科中的一种综合性应用，其涉及的人工智能指的是用于模拟和延伸人智能的理论、方法、技术和应用的统称，是现代化社会发展中新兴的先进技术。在实际应用中，人工智能是一种与人类智能相近并作出相应反应的智能化机器，其在机器人、语言识别和图像识别、专家系统等领域具有重要应用价值。

1 人工智能的计算机离线编程系统开发现状

在大数据时代，计算机技术得到了高速的发展。在此背景下，人工智能机器人离线编程系统的研究虽然有了较大的进展和成果，在现代工业发展中可以满足基本需求，但在实用性上还存在较大的问题，如机器人离线编程人机交互接口以及操作的便捷性还有待提高，不能完全满足人性化语言信息的实际应用需求。在运用D-H方法时，多数情况都需要基于运动学逆解最优解评价函数进行优化计算，同时需要开放很多接口以实现用户对关键模块选择最优解。这种方法在实用性方面存在很大的限制性，无法保障人工智能的计算机离线编程系统发挥应有作用和功能，这就要求加强对人工智能的计算机离线编程系统的创新开发设计，充分节省工业机器人的制造时间，实现在虚拟环境中合理规划机器人的工作环境，进一步改善编译工作环境，提高应用实效性[1]。在最近几年的发展进程中，我国人工智能的计算机离线编程系统开始注重面向虚拟技术的计算机作业任务编程，即建立计算机离线编程系统传感器与控制系统之间的有效反馈、建设离线编程虚拟系统整体实施动态的描述功能等。目前我国对人工智能的计算机离线编程系统开发研究工作已经形成了一定的规模，在智能化和自动化发展趋势逐渐加强的情况下，我国必须结合实际的发展模式，对人工智能的计算机离线编程系统开发设计综合考虑建设环境以及应用需求，开展具有持续性的科学化管理，推动人工智能技术和离线编程系统的开发应用进一步发展。

2 人工智能的计算机离线编程系统开发设计

结合国内外的开发设计和系统应用实践来看，对计算机离线编程系统进行开发，要科学设计离线编程仿真系统，再通过仿真系统的功能确定和结构设计为离线编程系统的设计提供参考。

2.1 系统功能分析

开发离线编程仿真系统应对其具体的实现功能进行分析和确定，从而保障具体开发有目的性。当前离线编程仿系统的主要功能包含9个方面。

(1)实现三维几何构形。这是离线编程仿真系统的关键功能，几何构形会对整个机器人的运行产生较大影响，决定机器人的实际应用水平。在分析实现三维几何构形的过程中，在不同的部位需采用不同的方法。如对机器人的基本体实现三维几何构形时，可以采用扫描法和局部变形法、集合运算等方法，而在实现机器人的总体三维几何构形时，则要采用体素构造和分级装配等方法，能够在很大程度上保障机器人制造后的良好运行。

(2)运动动态仿真和动画技术。在离线编程仿真系统中实现这一功能，要对机器人的总体功能进行预先分析，提高机器人的综合利用效果及效率。

(3)通信及后置处理功能。实现机器人的通信功能可以采用两种方式：①利用翻译离线编程语言，将语言翻译成为可接受和可执行的命令。②通过输入相关数据实现通信，相比于前一种，这种通信方式更加准确。通信和后置处理功能的实现所应用的传送方式主要有接口总线和磁盘两种，可以实现机器人高精度的语言通信[2]。

(4)机器人作业总体布局。在离线编程仿真系统中，对机器人作业总体布局功能是非常重要的，可以保障机器人作业的自动化和智能化。该功能实现的方法途径有两种，一是直接搜索，二是启发式搜索。

(5)碰撞和路径优化功能。在机器人的具体工作中，工作路径的选择是确保从事工作高效化的基础，因此在人工智能技术支持下，必须促使离线编程仿真系统具有优化工作路径的功能。同时还要设计机器人的防碰撞功能。因此在具体的优化设计中，要对机器人的冗余度进行有效调控，促使机器人具备自动回避碰撞和障碍物的智能功能。

(6)协调运动的自动规划。这一功能主要是为了充分保障机器人的工作水平，在开展相应具体的工作任务时，可以保障工件和重力矢量在工作中维持一定的关系，提高运动的协调性。

(7)力控制系统仿真功能。模拟和延伸人类的工作行为，提高工艺开展的效率和质量。

(8)自动调度功能。通过相应的程序软件实现机器人运动的自动调节，在人工智能的专家系统支持下，进行适当的处理工作，提高智能化水平。

(9)误差和公差的自动评估功能。

这9个功能是人工智能的计算机离线编程系统开发中必备的重要组成部分，通过借鉴和参考离线编程仿真系统的功能实现，在一定程度上能够保证系统功能的全面性和完整性，充分体现机器人的应用价值和实用性。

2.2 系统结构设计及确定

从人工智能计算机离线编程系统的功能分析中，可以发现其实现要依靠系统的具体结构，因此必须要合理设计系统结构。根据离线编程仿真系统所具备的9个功能，要确定7个系统结构，主要包含：用于语言翻译以及转换的语言处理模块、实现动态仿真的运动学和规划模块、作用于构形的三维构形模块、与运动学及规划模块联合应用的运动仿真模块、实现通信传输和后置处理的通信模块、起到控制作用的主控模块、发挥机器人具体价值的传感器仿真模块等[3]。其中运动学及规划模块主要是通过开放式机器人异构拓扑算法和高效机器人多轴插补算法等，对其运动轨迹进行正逆求解，保障多轴协同运动的有效实现。语言处理和通信模块可以直接面对用户，进一步加强人机交互。传感器仿真模块一般在实际生产过程中，采用人工一次编写反逻辑方法，能够保证机器人按照仿真轨迹开展运动。这7大模块结构的设计，能够提高人工智能的离线编程系统的实用性和便捷性。同时在人工智能的计算机离线编程系统结构确定和设计时，也可以分割机器人的三维模型STL文件，并在每一个模块中添加其特有的关节运动属性和装配约束属性。利用人工智能的三维虚拟现实技术展示虚拟设备和工作场景，经过运动学及规划模块则能够实现机器人的运动仿真和轨迹规划[4]。

3 人工智能的计算机离线编程系统开发后的实现过程

对于人工智能的计算机离线编程系统的功能及结构确定和设计，则能够完成其系统的开发，而对于系统的实现则要经过4个步骤。(1)用户需要将机器人、工件模型以及其他辅助虚拟模型导入系统中，其能够自动进行工作程序编写，然后应用到离线编程系统中；(2)程序自动进行语法检查，当确定正确程序之后，则要通过算法库转化为控制机器人和虚拟设备的相应运动指令以及运动的位置信息等[5]；(3)机器人在得到运动指令和运动位置信息时，能够通过轨迹规划模块实现机器人、虚拟设备的运动学仿真。此时机器人虚拟设备会开展运动碰撞测试、状态监测等活动；(4)在运动仿真需求得到满足的条件下，按照系统控制器的类型可以转化为正确的程序。经过通信接口则能够将信息传递到控制柜，实现对实体机器人作业轨迹的仿真控制。

4 结语

随着现代工业生产呈现的专业化、机械化以及智能化等特点，加强人工智能技术的应用已是社会向前进步发展的必然需求。人工智能的计算机离线编程系统在现代化生产活动中具有较大的优势，不仅能够节省机器人的制造时间，还能够预先模拟其设备和工作环境，有效改善编译工作效果。因此在开发人工智能的计算机离线编程系统时，应在开发现状的基础上，结合离线编程理论，从功能分析和结构设计等方面，开展完整的系统开发，保障人工智能的计算机离线编程系统发挥实用性，推动现代化人工智能技术的持续发展。