人工智能在機(jī)械電子工程中的運(yùn)用分析

苗廣輝，田　寧，張志忠

人工智能在機(jī)械電子工程中的運(yùn)用分析

苗廣輝1，田寧2，張志忠1

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所 河北 石家莊 050051；2.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué) 河北 石家莊 050091)

機(jī)械電子工程行業(yè)的飛速發(fā)展推動(dòng)了我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)向信息化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。機(jī)械電子工程是實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)智能化的關(guān)鍵，因此機(jī)械電子工程領(lǐng)域的從業(yè)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)械電子工程的自身特點(diǎn)，針對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將人工智能技術(shù)與機(jī)械電子工程進(jìn)行高度融合，以提高機(jī)械電子工程設(shè)備的作業(yè)效率與安全性，為我國(guó)機(jī)械電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

人工智能；機(jī)械電子工程；機(jī)械自動(dòng)化

機(jī)械電子工程俗稱機(jī)電一體化，是電子技術(shù)與機(jī)械工程的有機(jī)結(jié)合，通過(guò)應(yīng)用電子技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)等對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)進(jìn)行智能化調(diào)控，在數(shù)據(jù)采集、傳輸與指令控制等方面有明顯優(yōu)勢(shì)[1]。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程中，建立智能化操控體系，可以提升設(shè)備運(yùn)行的效率和安全性；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息對(duì)接形式的基準(zhǔn)化檢測(cè)，保障電子、電氣設(shè)施運(yùn)行的穩(wěn)定性；可以對(duì)控制體系進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，提升信息處理的準(zhǔn)確率，降低故障率。

1　人工智能技術(shù)概述

人工智能又被稱為AI，是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及精密算法模擬人類的智能、思維幫助人類解決實(shí)際問(wèn)題的前沿技術(shù)。人工智能技術(shù)具備自主學(xué)習(xí)能力，可將已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)用于處理不同類別的問(wèn)題。人工智能技術(shù)可以在一定程度上替代人工進(jìn)行多維度測(cè)控和計(jì)算，由于具備的高精密、高效率算法等優(yōu)勢(shì)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值[2]。

2　人工智能在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前，機(jī)械電子工程在實(shí)際運(yùn)行時(shí)存在人力成本過(guò)高、操作失誤率高、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，難以應(yīng)對(duì)越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。隨著機(jī)械電子產(chǎn)品的精細(xì)化和智能化發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作流程也提出了更高要求。

2.1　提高操控精度

人工智能的應(yīng)用為機(jī)械電子工程多元操控系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐，通過(guò)模擬人類的思維方式對(duì)各類信息進(jìn)行處理，確保操控系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的精確性，為后期機(jī)械電子工程的操控精度提供保障[3]。

2.2　提高控制系統(tǒng)智能化程度

將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程之中，結(jié)合模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以及線性運(yùn)算，能大幅提高機(jī)械電子工程控制系統(tǒng)的智能化程度，可增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的主體識(shí)別性能，將內(nèi)部數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理轉(zhuǎn)變，保證指令下達(dá)的合理性。

3　人工智能在機(jī)械電子工程中的運(yùn)用

機(jī)械電子工程涵蓋了與電子信息、機(jī)械控制等系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)一系列的電氣設(shè)備或控制結(jié)構(gòu)。隨著機(jī)械電子工程的不斷發(fā)展，相關(guān)設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸量越來(lái)越大，借助人工智能技術(shù)，可提高各設(shè)備之間數(shù)據(jù)輸送以及傳遞指令的準(zhǔn)確率，保證任務(wù)運(yùn)行的精確性，為生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全性提供保障。

3.1　機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)

智能化生產(chǎn)是制造行業(yè)的主要發(fā)展方向，運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)機(jī)械電子工程電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程序進(jìn)行智能化升級(jí)，能進(jìn)一步提升設(shè)備的生產(chǎn)效率和操作便捷性。運(yùn)用人工智能技術(shù)可優(yōu)化設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)控模式、簡(jiǎn)化設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，極大提升了設(shè)備運(yùn)作效率。經(jīng)過(guò)智能化升級(jí)后控制系統(tǒng)還能對(duì)電氣運(yùn)行以及智能化制造過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)跟蹤與監(jiān)測(cè)，并對(duì)異常狀況進(jìn)行及時(shí)反饋，確保整個(gè)生產(chǎn)流程始終處于可控的狀態(tài)。

3.2　電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)是機(jī)械電子工程中的重要組成部分，將電氣系統(tǒng)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，可為電氣系統(tǒng)智能化管控提供衡量基準(zhǔn)，并能對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯性對(duì)接和處理。借助人工智能技術(shù)可在電氣系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)操作過(guò)程的故障模擬與故障檢測(cè)，以此為終端數(shù)據(jù)比對(duì)提供重要衡量基準(zhǔn)并及時(shí)生成決策方案，為工作人員提供決策依據(jù)。

3.3　信息輸入/輸出系統(tǒng)

機(jī)械電子工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境一般都比較惡劣，數(shù)據(jù)信息的輸入量較高，容易導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)載，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。通過(guò)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊控制理論應(yīng)用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及主體驅(qū)動(dòng)功能之中，即便是傳輸海量數(shù)據(jù)，也可通過(guò)固定處理機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行價(jià)值挖掘以及處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)識(shí)別。除此之外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法還可模擬人類思維模式，深度解析系統(tǒng)內(nèi)部的資源，然后按照既定的語(yǔ)義邏輯以及信號(hào)對(duì)操控系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量與推演，大幅提高了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臅r(shí)效性[4]。

3.4　工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是目前工業(yè)產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、精細(xì)化以及批量化生產(chǎn)的重要設(shè)備。將人工智能應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人中，例如為焊接機(jī)器人安裝各種傳感器及其控制系統(tǒng)，使其可以收集外界信息并反饋至主系統(tǒng)中，最后根據(jù)主系統(tǒng)下達(dá)的驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行焊接作業(yè)。除此之外，焊接機(jī)器人還具備自動(dòng)檢測(cè)功能，進(jìn)一步保障了焊接質(zhì)量。

3.5　數(shù)控系統(tǒng)

將人工智能技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)中，可對(duì)操控模式進(jìn)行智能化調(diào)整，可有效提高數(shù)控加工程序的運(yùn)行精度，能實(shí)時(shí)比對(duì)與分析運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題，然后界定不同操控位列下存在的誤差，并及時(shí)進(jìn)行修正，保證數(shù)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.6　優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

在機(jī)械電子工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠有效解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中的部分難題，輔助設(shè)計(jì)人員完成復(fù)雜程度更高的設(shè)計(jì)工作。在人工智能技術(shù)與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，設(shè)計(jì)人員可以極大拓展自己的設(shè)計(jì)思路，為所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的科學(xué)性和合理性提供技術(shù)保障。此外，設(shè)計(jì)人員還可以運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行模擬運(yùn)行與檢測(cè)，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品的功能性與質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障[5]。

4　結(jié)語(yǔ)

智能化是機(jī)械電子工程的發(fā)展方向，在機(jī)械電子工程中應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以進(jìn)一步提升機(jī)械加工、制造、檢測(cè)、維修等環(huán)節(jié)的智能化水平。加快推進(jìn)人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于提高我國(guó)高端工業(yè)制造的整體水平，對(duì)我國(guó)實(shí)體產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)有重大的意義。

[1] 田豐.探析人工智能技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J].江蘇建材,2022(1):62-63.

[2] 陳亮.人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電子工程領(lǐng)域的作用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2022(2):221-223.

[3] 盛青山.機(jī)械電子工程行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].農(nóng)業(yè)工程與裝備,2021,48(3):36-38.

[4] 張希斌.智能機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J].造紙裝備及材料,2021,50(6):108-110.

[5] 張麗娟.機(jī)械電子工程與人工智能的相關(guān)性分析[J].信息記錄材料,2021,22(6):144-146.

Application of artificial intelligence in mechanical and electronic engineering

MIAO Guanghui1, TIAN Ning2, ZHANG Zhizhong1

(1.The 13th Research Institute of China Electronics Technology Corporation, Shijiazhuang, Hebei 050051, China; 2. Hebei Polytechnic University, Shijiazhuang, Hebei 050091, China)

The rapid development of the mechanical and electronic engineering industry has promoted the transformation of China's industrial production to informatization and automation. Mechanical and electronic engineering is the key to realizing the intelligence of China's industrial production, so the practitioners in the field of mechanical and electronic engineering should, according to their characteristics of mechanical and electronic engineering, highly integrate artificial intelligence technology with mechanical and electronic engineering for each production link, to improve the operational efficiency and safety of mechanical and electronic engineering equipment and lay a solid foundation for the development of China's mechanical and electronic industry.

artificial intelligence; mechanical and electronic engineering; mechanical automation

TP18

A

2096–8736(2022)06–0044–02

苗廣輝(1972—)，男，吉林磐石人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮訖C(jī)械制造和微波結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)制造。

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：唐琦軍