在智能制造加速推進(jìn)的背景下，重慶憑借完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈體系與政策支持，正逐步構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人全生命周期服務(wù)體系。其中，基于振動(dòng)信號與電流波形聯(lián)動(dòng)的早期故障預(yù)測模型成為重慶機(jī)器人維修技術(shù)的創(chuàng)新方向，通過多源數(shù)據(jù)融合與智能算法優(yōu)化，為機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性提升提供了關(guān)鍵支撐。
一、重慶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與技術(shù)需求
重慶作為中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的重要聚集地，已形成涵蓋研發(fā)、設(shè)計(jì)、檢測、制造的全產(chǎn)業(yè)鏈體系。根據(jù)《重慶市 “機(jī)器人 +” 應(yīng)用行動(dòng)計(jì)劃（2024—2027 年）》，重慶重點(diǎn)開發(fā)重載智能工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等中高端產(chǎn)品，并加速攻關(guān)高性能傳感器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件。然而，隨著機(jī)器人在汽車、電子等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，設(shè)備故障對生產(chǎn)效率的影響日益顯著。傳統(tǒng)維修模式依賴人工巡檢或單一傳感器數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)早期故障的精準(zhǔn)預(yù)判。因此，開發(fā)基于多源數(shù)據(jù)的智能預(yù)測模型，成為重慶機(jī)器人維修技術(shù)升級的必然選擇。
二、振動(dòng)信號與電流波形的聯(lián)動(dòng)分析技術(shù)
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振動(dòng)信號的深度解析
振動(dòng)信號是反映機(jī)器人機(jī)械狀態(tài)的重要指標(biāo)。重慶高校與科研機(jī)構(gòu)借鑒旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷理論，采用第二代小波解調(diào)技術(shù)與動(dòng)態(tài)調(diào)整系數(shù)算法，對機(jī)器人關(guān)鍵部件（如減速器、伺服電機(jī)）的振動(dòng)信號進(jìn)行分析。例如，通過構(gòu)造與故障特征匹配的小波基函數(shù)，可提取隱藏在高頻振動(dòng)中的低頻故障信息，有效識(shí)別軸承點(diǎn)蝕、齒輪磨損等早期隱患。此外，結(jié)合時(shí)域指標(biāo)與頻域特征綜合分析，能夠?qū)崿F(xiàn)故障的精密診斷與趨勢預(yù)測。 -
電流波形的特征挖掘
機(jī)器人伺服系統(tǒng)的電流波形蘊(yùn)含豐富的電氣與機(jī)械狀態(tài)信息。重慶企業(yè)通過實(shí)時(shí)采集伺服電機(jī)的電流信號，分析其幅值、相位及諧波成分的變化，可檢測電機(jī)繞組故障、負(fù)載異常等問題。例如，當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡滯時(shí)，電流波形會(huì)呈現(xiàn)明顯的畸變，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對這些特征進(jìn)行模式識(shí)別，可提前預(yù)警潛在故障。 -
多源數(shù)據(jù)的融合建模
重慶團(tuán)隊(duì)將振動(dòng)信號與電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，構(gòu)建了基于深度學(xué)習(xí)的早期故障預(yù)測模型。該模型通過多模態(tài)數(shù)據(jù)的特征交互，能夠更全面地反映機(jī)器人系統(tǒng)的健康狀態(tài)。例如，結(jié)合振動(dòng)信號的機(jī)械特征與電流波形的電氣特征，可有效區(qū)分由機(jī)械磨損或電氣故障引起的異常，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。
三、重慶的實(shí)踐與創(chuàng)新
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產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)
重慶依托中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院、重慶大學(xué)等科研力量，開展機(jī)器人故障預(yù)測技術(shù)研發(fā)。例如，針對工業(yè)機(jī)器人的高精密減速器，研究團(tuán)隊(duì)通過振動(dòng)信號與電流波形的聯(lián)合分析，開發(fā)了基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的故障預(yù)警系統(tǒng)，成功將故障預(yù)測準(zhǔn)確率提升至 90% 以上。 -
本地化應(yīng)用示范
在長安汽車等智能工廠中，重慶企業(yè)部署了自主研發(fā)的故障預(yù)測系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)器人的振動(dòng)與電流數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠提前 72 小時(shí)預(yù)警潛在故障，減少停機(jī)時(shí)間 30% 以上。此外，該系統(tǒng)還支持遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，通過 5G 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至云端，實(shí)現(xiàn)了維修資源的高效調(diào)配。 -
政策與產(chǎn)業(yè)生態(tài)支持
重慶市通過 “揭榜掛帥” 項(xiàng)目與科研平臺(tái)建設(shè)，引導(dǎo)企業(yè)與高校聯(lián)合攻關(guān)。例如，嘉陵江實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)支持機(jī)器人智能運(yùn)維技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)振動(dòng)信號分析、多源數(shù)據(jù)融合等技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)，重慶加速培育機(jī)器人維修服務(wù)企業(yè)，構(gòu)建 “1 小時(shí)響應(yīng)圈” 與備件云倉管理模式，為故障預(yù)測技術(shù)的落地提供了堅(jiān)實(shí)保障。
四、未來展望
隨著人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深化應(yīng)用，重慶機(jī)器人維修技術(shù)將向更高智能化水平邁進(jìn)。未來，基于振動(dòng)信號與電流波形聯(lián)動(dòng)的預(yù)測模型將進(jìn)一步融合數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜場景下的故障預(yù)判。同時(shí)，重慶將繼續(xù)強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為全國機(jī)器人維修技術(shù)的發(fā)展提供 “重慶樣本”。
通過振動(dòng)信號與電流波形的深度融合，重慶正引領(lǐng)機(jī)器人維修技術(shù)的新維度，為智能制造的高質(zhì)量發(fā)展筑牢安全屏障。
