人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用

人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)最近幾年發(fā)展非常迅速，加速我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善貢獻(xiàn)力量，我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)的機(jī)械制造業(yè)，其地位在世界上更是名列前茅。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)作為主要的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，也得到了迅速發(fā)展和進(jìn)步，并以驚人的速度不斷發(fā)展和完善。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平的全面提升，就需要將人工智能等應(yīng)用到其中，也就為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力，也就使得行業(yè)的發(fā)展速度大大提升。關(guān)鍵詞：人工智能；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化；應(yīng)用引言科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給予了我國(guó)各行業(yè)新的發(fā)展空間和發(fā)展機(jī)遇，加速我國(guó)提前進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段，現(xiàn)代社會(huì)正在迅速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的繁榮和科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)，都讓機(jī)械制造工藝不斷發(fā)生改變。對(duì)比與傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝來(lái)看，傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝依舊不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)階段生產(chǎn)制造的要求，因此為了能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)的基本要求，加強(qiáng)人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用有著非常重要的意義。1人工智能的學(xué)科范疇與基本內(nèi)涵人工智能是一個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域互相融合、協(xié)同發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，各門(mén)類(lèi)學(xué)科作為人工智能的基本科學(xué)支持，通過(guò)將制造、裝配等具體問(wèn)題和人工智能的基本成果進(jìn)行結(jié)合，不斷拓寬其在自然語(yǔ)言、智能搜索、知識(shí)獲取和復(fù)雜系統(tǒng)等方面的研究范疇，最終實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)生活中常見(jiàn)到的智能服務(wù)，如智能控制、專(zhuān)家系統(tǒng)、黑燈工廠(chǎng)等。哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)人工智能的基礎(chǔ)。如通過(guò)哲學(xué)，確定生產(chǎn)系統(tǒng)中以人為中心的設(shè)計(jì)規(guī)劃理念，通過(guò)數(shù)學(xué)中微分、離散等知識(shí)抽象出具體問(wèn)題中的相互關(guān)系，通過(guò)神經(jīng)心理學(xué)確定人工智能的基本學(xué)習(xí)規(guī)則和方法，最后計(jì)算機(jī)科學(xué)作為載體，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬端實(shí)現(xiàn)智能裝備的訓(xùn)練和調(diào)試。自然語(yǔ)言處理、智能搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)等研究領(lǐng)域是在基礎(chǔ)學(xué)科的支撐下，結(jié)合現(xiàn)實(shí)問(wèn)題所研究出來(lái)的，其是實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)學(xué)科和智能應(yīng)用服務(wù)之間的連接關(guān)系，根據(jù)智能服務(wù)要滿(mǎn)足的具體功能，其借助計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，智能算法等對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，對(duì)數(shù)據(jù)記性提取和整理。2人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的智能化分析智能CAD的應(yīng)用是機(jī)械制造中人工智能的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)中CAD技術(shù)的應(yīng)用是設(shè)計(jì)產(chǎn)品和進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)的重要途徑之一，進(jìn)行點(diǎn)線(xiàn)之間的聯(lián)合關(guān)系的確定性工作來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等。而智能CAD技術(shù)的應(yīng)用則是結(jié)合了專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等進(jìn)行相關(guān)工作領(lǐng)域的收集和提升，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行過(guò)程分析，并把它們編寫(xiě)成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中。如有問(wèn)題可以用計(jì)算機(jī)協(xié)助解決好相關(guān)的工作問(wèn)題，提出優(yōu)質(zhì)的解決方案。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法則是利用了人工神經(jīng)元的特殊性進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和相關(guān)制造過(guò)程中的非線(xiàn)性關(guān)聯(lián)的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)，使得機(jī)械性和自動(dòng)組合的能力大大增加。在當(dāng)前的智能CAD技術(shù)的應(yīng)用中已經(jīng)將多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了融合和有效的發(fā)展，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的提升做出了保證。2.2簡(jiǎn)化傳統(tǒng)機(jī)械操作程序現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，使得整個(gè)生產(chǎn)流程更為有序，在對(duì)機(jī)械操作流程規(guī)范化的同時(shí)，又簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)復(fù)雜的操作，為從業(yè)人員的操作提供了便利。尤其是計(jì)算機(jī)等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，只要提前將任務(wù)指令輸入到生產(chǎn)機(jī)械中，便可利用相關(guān)功能來(lái)完成對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令，高效實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)，還提升了生產(chǎn)速度，凸顯了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能化和自動(dòng)化水平，有效降低了出錯(cuò)率，安全事故出現(xiàn)頻率也大幅度降低，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造始終處于優(yōu)良的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)了產(chǎn)品質(zhì)量。2.3工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作路徑智能編程應(yīng)用隨著工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)與穩(wěn)定性日趨成熟，多自由度機(jī)械臂廣泛應(yīng)用于焊接、搬運(yùn)、裝配、噴漆、打磨、服務(wù)等領(lǐng)域，在出色地完成一個(gè)個(gè)復(fù)雜工作任務(wù)的同時(shí)，用戶(hù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的使用環(huán)境、用途、編程效率以及智能化程度有了越來(lái)越高的追求。現(xiàn)有方法針對(duì)特定任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程，所編寫(xiě)程序只適用于該任務(wù)，當(dāng)遇到相似任務(wù)時(shí)，需要重新進(jìn)行編程，無(wú)法汲取原有編程經(jīng)驗(yàn)，降低編程效率。在這種形勢(shì)下，工業(yè)機(jī)器人編程的自適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)化以及路徑點(diǎn)獲取的智能化是迫切解決的問(wèn)題。而人工智能技術(shù)的應(yīng)用，能真正有效的促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人編程的智能化。例如，當(dāng)利用工業(yè)機(jī)器人對(duì)鐵路鋼軌進(jìn)行焊縫打磨時(shí)，現(xiàn)有大多利用人工示教編程的方法，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)的路徑軌跡。該方法對(duì)操作者有較高要求，且難以控制鋼軌的打磨質(zhì)量。但引入人工智能技術(shù)后，工作機(jī)器人則能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程技術(shù)，通過(guò)一系列的傳感器獲取鋼軌的表面位置，通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃，生成工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，大大減少用戶(hù)針對(duì)不同類(lèi)型鋼軌的編程時(shí)間，提高工作效率，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人編程的自適應(yīng)性。2.4機(jī)械生產(chǎn)模式的數(shù)字化及智能化就目前來(lái)說(shuō)，在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)字化技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，能夠提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的便利性，推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)模式創(chuàng)新。技術(shù)人員可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行智能化模擬，在原有模型基礎(chǔ)上結(jié)合計(jì)算機(jī)智能技術(shù)，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品種類(lèi)。將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用至機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程加以管控，使設(shè)計(jì)人員提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的精確化水平，高效完成機(jī)械設(shè)計(jì)工作，利用設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維模型，使技術(shù)人員更好掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，提高機(jī)械產(chǎn)品綜合質(zhì)量。2.5有關(guān)柔性化自動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用柔性化自動(dòng)技術(shù)是一種能夠確保整個(gè)設(shè)計(jì)的水平得到強(qiáng)化與提升，該項(xiàng)技術(shù)主要集中在數(shù)據(jù)要點(diǎn)上，使得各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用要點(diǎn)，都能夠從根本上得到全面優(yōu)化與提升，進(jìn)而確保技術(shù)應(yīng)用的效果，將會(huì)得到明確化的提升與增強(qiáng)。還需要切實(shí)地把握好，柔性化的自動(dòng)化技術(shù)能夠深入優(yōu)化生產(chǎn)線(xiàn)，使得技術(shù)的效果能夠在具體應(yīng)用中呈現(xiàn)出較為理想的效果，當(dāng)這些方面的要點(diǎn)得到實(shí)現(xiàn)后，勢(shì)必能夠優(yōu)化增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的水平，進(jìn)而使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品得到優(yōu)化與改進(jìn)，使得整個(gè)設(shè)計(jì)操作的水平更加滿(mǎn)足市場(chǎng)以及用戶(hù)的實(shí)際需求。由此可以清楚地發(fā)現(xiàn)，柔性化自動(dòng)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，同樣也是實(shí)際工作開(kāi)展需要重點(diǎn)把握的內(nèi)容之一，只有確保這些方面的理解得到提升，最終才能真正有效地加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)效益。2.6有限元仿真分析技術(shù)有限元分析技術(shù)是利用數(shù)據(jù)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)進(jìn)行模擬，是虛擬仿真技術(shù)的一種，但其可以通過(guò)有限網(wǎng)格劃分對(duì)設(shè)備的強(qiáng)度、剛度等屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)化表示。如在機(jī)械加工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)加工過(guò)程中刀具的受力情況進(jìn)行分析，按剛度將刀具劃分為不同的等級(jí)，在進(jìn)行不同產(chǎn)品的機(jī)加過(guò)程中智能選擇合適的刀具，減少不必要的浪費(fèi)和避免加工過(guò)程中的安全隱患。2.7機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析以某工段熱模鍛壓力機(jī)械故障診斷進(jìn)行分析，人工智能機(jī)械制造的應(yīng)用上經(jīng)常在實(shí)際的工作過(guò)程中出現(xiàn)了故障問(wèn)題，人工智能技術(shù)的有效應(yīng)用可以對(duì)于故障診斷系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行有效的分析和匹配的工作，在設(shè)備正常使用的過(guò)程中做好實(shí)時(shí)的參數(shù)對(duì)比和分析，一旦發(fā)生故障可以及時(shí)找出問(wèn)題的原因。人工智能系統(tǒng)在預(yù)設(shè)問(wèn)題的故障分析和相應(yīng)的操作上都進(jìn)行了控制，這就是在人工操作和可視的情況下進(jìn)行了熱模鍛壓力機(jī)械故障的自動(dòng)診斷，設(shè)備因此獲得了更好的工作性能，在實(shí)際的工作過(guò)程中提升了實(shí)際的效率和質(zhì)量。結(jié)語(yǔ)隨著技術(shù)的升級(jí)和不斷改造，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的傳統(tǒng)化發(fā)展已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求。而人工智能技術(shù)的注入，將能有效地推動(dòng)機(jī)械制造和自動(dòng)化的配套技術(shù)體系全方面創(chuàng)新和有效發(fā)展，從而使傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，煥