《智能制造概論》課件 第五講：智能產(chǎn)品與服務(wù)智能化

智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

第七章智能化產(chǎn)品與服務(wù)智能化一智能化家居二智能化儀器儀表三智能化汽車四智能化穿戴設(shè)備五智能化產(chǎn)品的遠程服務(wù)應(yīng)用1、智能化家居從個人3D打印設(shè)備到智能汽車，各種智能產(chǎn)品在最近幾年年份爆發(fā)。目前市場上的智能產(chǎn)品主要有智能工業(yè)產(chǎn)品、智能交通產(chǎn)品、智能醫(yī)療產(chǎn)品、智能終端產(chǎn)品、智能家居產(chǎn)品、智能物流、金融產(chǎn)品、智能電網(wǎng)以及其他智能產(chǎn)品等。無論多炫酷的科技，最終都是要服務(wù)于人類、融入日常生活。重點智能產(chǎn)品市場化進程一、智能家居基本概念數(shù)字智能家居，又叫智能家居或智能住宅。智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通訊、訊息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居是在家庭產(chǎn)品自動化，智能化的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求而實現(xiàn)的。二、智能家居國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀1994年-1999年萌芽期開創(chuàng)期徘徊期融合演變期

2011年-2020年2000年-2005年

2006年-2010年三、數(shù)字智能家居系統(tǒng)功能簡述智能家居系統(tǒng)功能DHS數(shù)字影院系統(tǒng)DHS背景音樂系統(tǒng)DHS安防監(jiān)控系統(tǒng)DHS智能照明系統(tǒng)DHS電器控制系統(tǒng)DHS電動窗簾控制系統(tǒng)DHS網(wǎng)絡(luò)中心系統(tǒng)四、智能家居系統(tǒng)控制方式2、智能化儀器儀表

在計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展推動下，儀器儀表技術(shù)不斷的進步，相繼誕生了PC儀器、虛擬儀器等微機化儀器及自動測試系統(tǒng)，微電子學和計算機等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。對智能儀器儀表的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用進行了簡單的介紹。一、智能儀器儀表概述微處理器在20世紀70年代初期問世不久，就被引進電子測量和儀器領(lǐng)域，所占比重在各項計算機應(yīng)用領(lǐng)域中名列前茅。在這之后，隨著微處理器在體積小、功能強、價格低等方面的進一步的發(fā)展，電子測量與儀器和計算機技術(shù)的結(jié)合就愈加緊密，形成了一種全新的微型計算機化儀器。由于這種含微型計算機的電子儀器擁有對數(shù)據(jù)的存儲、運算、邏輯判斷、自動化操作及與外界通信的功能，具有一定的智能作用，因而被稱為智能儀器，以區(qū)別于傳統(tǒng)的電子儀器。近年來，智能儀器已開始從較為成熟的數(shù)據(jù)處理向知識處理方面發(fā)展，并具有模糊判斷、故障判斷、容錯技術(shù)、傳感器融合、機件壽命預(yù)測等功能，使智能儀器向更高的層次發(fā)展。由于智能儀器一開始就顯示它強大的生命力，目前已成為儀器儀表發(fā)展的一個主導方向。并對自動控制、電子技術(shù)、國防工程、航天技術(shù)與科學試驗等產(chǎn)生了極其深遠的影響。二、智能儀器儀表的結(jié)構(gòu)智能儀器儀表實際上是一個專用的微型計算機系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分主要包括主機電路、模擬量輸入/輸出通道、人機接口電路、通信接口電路.其中主機電路用來存儲程序、數(shù)據(jù)并進行一系列的運算和處理，它通常由微處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器及輸入/輸出(I/O)接口電路等組成，或者它本身就是一個單片微型計算機；模擬量輸入/輸出通道用來輸入/輸出模擬信號，主要由A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和有關(guān)的模擬信號處理電路等組成；人機接口電路的作用是溝通操作者和儀器之間的聯(lián)系，主要由儀器面板中的鍵盤和顯示器組成；通信接口電路用于實現(xiàn)儀器與計算機的聯(lián)系，以便使儀器可以接受計算機的程控命令，目前生產(chǎn)的智能儀器一般都配有GP-IB等通信接口。三、智能儀器的主要特點與傳統(tǒng)的電子儀器相比較，智能儀器具有以下幾個主要特點：1.智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋鈕式或琴鍵式切換開關(guān)來實施對儀器的控制，從而使儀器面板的布置和儀器內(nèi)部有關(guān)部件的安排不在相互限制和牽連。2.微處理器的運用極大地提高了儀器的性能。3.智能儀器運用微處理器的控制功能，可以方便地實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、觸發(fā)電平自動調(diào)整、自動校準、自診斷等功能，有力地改善了儀器的自動化測量水平。4.智能儀器具有友好的人-機對話能力，使用人員只需通過鍵盤輸入命令，儀器就能實現(xiàn)某種測量和處理功能。5.智能儀器一般都配有GP-IB或RS232等通訊接口，使智能儀器具有可程控操作的能力。四、智能化儀器儀表的應(yīng)用1.在儀器儀表結(jié)構(gòu)、性能改進中的應(yīng)用；2.在虛擬儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用；3.

3.儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化中的應(yīng)用。智能儀器儀表是計算機科學、電子學、數(shù)字信號處理、人工智能等新興技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器儀表技術(shù)的結(jié)合。作為智能儀器核心部件的單片計算機技術(shù)是推動智能儀器儀表向小型化、多功能化、人工智能化方向發(fā)展的動力?？梢灶A(yù)見,不久的將來,各種智能化儀器儀表會應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域。3、智能化汽車智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。智能汽車首先有一套導航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務(wù)設(shè)施(餐飲、旅館、加油站、景點、停車場)的信息資料；其次是GPS定位系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較，確定以后的行駛方向；道路狀況信息系統(tǒng)，由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息，如堵車、事故等，必要時及時改變行駛路線；車輛防碰系統(tǒng)，包括探測雷達、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng)，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時及時減速或剎車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛；緊急報警系統(tǒng)，如果出了事故，自動報告指揮中心進行救援；無線通信系統(tǒng)，用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡(luò)；自動駕駛系統(tǒng)，用于控制汽車的點火、改變速度和轉(zhuǎn)向等。智能汽車較為成熟的和可預(yù)期的功能和系統(tǒng)主要是包括智能駕駛系統(tǒng)、生活服務(wù)系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、位置服務(wù)系統(tǒng)以及用車服務(wù)系統(tǒng)等，各個參與企業(yè)也主要是圍繞上述這些功能系統(tǒng)進行發(fā)展的。智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，不需要人去駕駛，人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統(tǒng)之類的裝置，這些裝置都裝有非常復雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、剎車，可以自動繞過地面障礙物。在復雜多變的情況下，它的“大腦”能隨機應(yīng)變，自動選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。智能汽車的“眼睛”是裝在汽車右前方、上下相隔50厘米處的兩臺電視攝像機，攝像機內(nèi)有一個發(fā)光裝置，可同時發(fā)出一條光束，交匯于一定距離，物體的圖像只有在這個距離才能被攝取而重疊。“眼睛”能識別車前5——20米之間的臺形平面、高度為10厘米以上的障礙物。如果前方有障礙物，“眼睛”就會向“大腦”發(fā)出信號，“大腦”根據(jù)信號和當時當?shù)氐膶嶋H情況，判斷是否通過、繞道、減速或緊急制動和停車，并選擇最佳方案，然后以電信號的方式，指令汽車的“腳”進行停車、后退或減速。智能汽車的“腳”就是控制汽車行駛的轉(zhuǎn)向器、制動器。我國從上世紀80年代開始著手無人駕駛汽車的研制開發(fā)，國內(nèi)中國科學院合肥研究院、清華大學、國防科技大學、上海交通大學、西安交通大學、吉林大學、同濟大學、天津軍交學院等都有過無人駕駛汽車的研究項目。特別是北京理工大學和中國科學院合肥研究院，在無人車技術(shù)上已取得全國領(lǐng)先的水平，在國內(nèi)的多個無人車比賽中經(jīng)常受邀以表演隊的身份參加。1992年，國防科技大學研制成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。被安裝在一輛國產(chǎn)的中型面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計算機控制進行自動駕駛行車。2000年6月，國防科技大學研制的第4代無人駕駛汽車試驗成功，最高時速達76km，創(chuàng)下國內(nèi)最高紀錄。2003年7月，國防科技大學和中國一汽聯(lián)合研發(fā)的紅旗無人駕駛轎車高速公路試驗成功，自主駕駛最高穩(wěn)定時速13Okm，其總體技術(shù)性能和指標已經(jīng)達到世界先進水平。清華大學在中國科學院院士張鈸主持下研制的新一代智能移動機器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。分別完成激光測距信息處理、定位信息處理、通訊管理、駕駛控制等功能。設(shè)計車速高速公路為80km/h，一般道路為20km/h。已能夠在校園的非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下，進行道路跟蹤和避障自主行駛。汽車的智能化可以減輕駕駛員的疲勞，適應(yīng)復雜的天氣條件，減少交通事故的發(fā)生。西安交通大學搭建了智能車實驗平臺，于2005年10月成功完成在敦煌“新絲綢之路”活動中的演示。同濟大學2006年研發(fā)了一輛無人駕駛清潔能源電動游覽車，最高時速為50km/h，可應(yīng)用于人們觀光旅游。吉林大學和中科院沈陽自動化所在無人駕駛智能車方面也研究較早，取得不少成果。世界上最先進的無人駕駛汽車已經(jīng)測試行駛近五十萬公里，其中最后八萬公里是在沒有任何人為安全干預(yù)措施下完成的。一、.無人駕駛汽車技術(shù)不少國家在開發(fā)無人駕駛汽車技術(shù)。這樣的汽車并非科幻電影中的道具，英國2010年就在部分機場投放這種無人駕駛汽車。在不久的將來，英國政府將修建專門的無人駕駛汽車公路：或者在一般公路上開辟無人駕駛汽車快速通道。有關(guān)專家表示，在解決城市交通問題上，無人駕駛汽車因不用司機而成本更低，而且這些汽車采用電力驅(qū)動，更加環(huán)保。無人駕駛汽車可和城市交通指揮中心聯(lián)網(wǎng)，選擇最好的路線，有效避免塞車。英國無人駕駛汽車法國無人駕駛汽車當今的無人駕駛汽車德國無人駕駛汽車谷歌無人駕駛汽車當今的無人駕駛汽車二、汽車導航技術(shù)1.基本組成汽車GPS導航系統(tǒng)由兩部分組成：一部分由安裝在汽車上的GPS接收機和顯示設(shè)備組成；另一部分由計算機控制中心組成，兩部分通過定位衛(wèi)星進行聯(lián)系。計算機控制中心是由機動車管理部門授權(quán)和組建的，它負責隨時觀察轄區(qū)內(nèi)指定監(jiān)控的汽車的動態(tài)和交通情況。GPS導航示意圖2.基本功能整個汽車導航系統(tǒng)起碼有兩大功能：一個是汽車蹤跡監(jiān)控功能，只要將已編碼的GPS接收裝置安裝在汽車上，該汽車無論行駛到任何地方都可以通過計算機控制中心的電子地圖上指示出它的所在方位。汽車導航系統(tǒng)框圖3.GPS工作原理24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星示意圖三、新能源汽車技術(shù)新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。電動汽車原理圖電動汽車充電空氣動力汽車飛行汽車

飛行汽車Avrocar飛行汽車AirCar飛行汽車X-Hawk飛行汽車PAL-V4、智能化穿戴設(shè)備“智能化穿戴設(shè)備”是應(yīng)用穿戴式技術(shù)對日常穿戴進行智能化設(shè)計、開發(fā)出的可以穿戴的設(shè)備的總稱，如手表、手環(huán)、眼鏡、服飾等。廣義的智能穿戴設(shè)備包括功能全、尺寸大、可不依賴智能手機實現(xiàn)完整或者部分的功能（例如智能手表或智能眼鏡等），以及只專注于某一類應(yīng)用功能，需要和其它設(shè)備（如智能手機）配合使用（如各類進行體征監(jiān)測的智能手環(huán)、智能首飾等）設(shè)備。隨著技術(shù)的進步以及用戶需求的變遷，可穿戴式智能設(shè)備的形態(tài)與應(yīng)用熱點也在不斷變化。智能化穿戴設(shè)備的特點1.iwatch蘋果智能手表iwatch蘋果智能手表采用曲面玻璃設(shè)計，可以平展或彎曲，內(nèi)部擁有通信模塊，用戶可通過它完成多種工作，支持電話，語音回短信，連接汽車，天氣、航班信息，地圖導航，播放音樂，測量心跳、計步等幾十種功能，是一款全方位的健康和運動追蹤設(shè)備。于2014年9月10日公布的一款智能手表，有AppleWatch、AppleWatchSport

和AppleWatchEdition

三種風格不同的系列。AppleWatch采用人造藍寶石水晶屏幕與ForceTouch觸摸技術(shù)，有多種顏色可供選擇。AppleWatchSport共10款：起價為2588元，最高2988元；Apple

Watch

共20款，起價為4188元，最高8288元；AppleWatchEdition共8款，起價為74800元，最高126800元。2.智能手環(huán)智能手環(huán)是新興起的一個科技領(lǐng)域。它可以跟蹤用戶的日?；顒?、可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機、平板、ipodtouch同步，起到通過數(shù)據(jù)指導健康生活的作用，幫助用戶了解和改善自己的健康狀況，分享運動心得。如動動手環(huán)、FashionCommL28-C運動手環(huán)等皆屬該列。3.谷歌眼鏡谷歌眼鏡本質(zhì)上屬于微型投影儀+攝像頭+傳感器+存儲傳輸+操控設(shè)備的結(jié)合體。它可以將眼鏡、智能手機、攝像機集于一身，通過電腦化的鏡片將信息以智能手機的格式實時展現(xiàn)在用戶眼前。它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，以及上網(wǎng)沖浪、處理文字信息和電子郵件等。主要結(jié)構(gòu)包括，在眼鏡前方懸置的一臺攝像頭和一個位于鏡框右側(cè)的寬條狀的電腦處理器裝置，配備的攝像頭像素為500萬，可拍攝720p視頻。鏡片上配備了一個頭戴式微型顯示屏，它可以將數(shù)據(jù)投射到用戶右眼上方的小屏幕上。顯示效果如同2.4米外的25英寸高清屏幕。重量只有幾十克，內(nèi)存為682MB

4.BrainLink智能頭箍BrainLink是由深圳宏智力專為IOS系統(tǒng)研發(fā)的配件產(chǎn)品，它是一個安全可靠，佩戴簡易方便的頭戴式腦電波傳感器。它可以通過藍牙無線鏈接手機、平板電腦、手提電腦、臺式電腦或智能電視等終端設(shè)備。配合相應(yīng)的應(yīng)用軟件就可以實現(xiàn)意念力互動操控。它能讓手機或平板電腦即使了解到您的大腦狀態(tài)，例如是否專注、緊張、放松或疲勞等。您也可以通過主動調(diào)節(jié)自己的專注度和放松度來給予手機平板電腦指令，從而實現(xiàn)神奇的“意念力操控”。BrainLink可以通過影響當前腦波狀態(tài)，直接影響人體的壓力感知

，進而釋放壓力。是一種高效的減壓方式。另外，可以通過腦電波采集技術(shù)，將人體的腦電波進行數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)換，進而可以使使用者通過意念來進行游戲控制。在游戲的過程中達到提高自控力的作用。5.太陽能比基尼（SolarBikini）太陽能比基尼看上去像一件非常普通的比基尼泳衣，但卻具有太陽能充電功能，可對你隨身攜帶的任何電子設(shè)備進行充電。太陽能比基尼能直接地將能量傳輸，意味著它們并不存儲能量，使用起來將十分安全。該比基尼充電模式下有5伏電壓，是人體所察覺不到的。太陽能比基尼將成為女性朋友夏季最好的朋友，當她們享受日光浴時將手機或者相機充電端插在比基尼端口上即可充電。它是使用電傳導線將光-電流面板縫合在一起形成的比基尼，設(shè)計者是布魯克林公司的安德魯-施耐德(AndrewSchneider)，每件比基尼都是量身訂做的，大概需要手工縫合80個小時，因此太陽能比基尼的價格也較為昂貴，每件達到120英鎊以上，同時依據(jù)量身者的身材而定。6.社交牛仔褲SocialDenim這款具有社交功能的牛仔褲，由意大利牛仔褲公司Replay推出。支持藍牙功能，可以將牛仔褲跟智能手機進行連接。牛仔褲獨有一個塑料口袋裝著可以通過專用手機程序發(fā)送社交信息的裝置。當買家穿上這條褲子，輕碰裝置就能夠發(fā)送自己的心情與地理位置到twitter或者facebook，可選的心情則有8種?？梢詫崟r你的情緒，追蹤、分享個人的幸福感。7.衛(wèi)星導航鞋

英國設(shè)計師多米尼克威爾考克斯發(fā)明了這款帶有GPS功能的皮鞋。這雙鞋的腳后跟處內(nèi)置了一個一個非常先進的無線全球定位GPS芯片，類似于汽車衛(wèi)星導航系統(tǒng)，對使用者所在位置精確定位。一個微控制器和一對天線。左腳鞋的鞋頭上裝有一圈LED燈，形狀像一個羅盤，右鞋鞋頭也有一排LED燈。出發(fā)前，你需要在你的電腦中設(shè)計好旅行路線，用數(shù)據(jù)線通過USB將其傳輸至到鞋中，然后同時叩擊雙腳鞋跟開始旅程。而啟動后就能看見裝在鞋子前段的LED燈會亮起來，一只鞋是表示距離目的地的遠近，而另一只鞋為用戶指明方向。這種導航鞋目前只接受定制，價格約1，750美元，我們只能希望有一天它能批量生產(chǎn)。8.可佩戴式多點觸控投影機

微軟研究院推出了一款新的可佩戴式多點觸控投影機，可將任一平面變成可觸控顯示器。有三個主要組成部分,攝像頭、投影和(交互信息)接收器。該系統(tǒng)不需要任何傳統(tǒng)的顯示器和輸入設(shè)備,具有圖形化交互功能。用戶可將核心內(nèi)容投影到附近的任一平面上，并進行點擊、滑動以及縮放操作。該設(shè)備略顯笨拙、粗糙，但其觸摸式輸入的整體效果十分不錯。在視頻中，微軟的HrvojeBenko向大家展示了這個投影機是如何將一個類智能機用戶界面投影到墻上的，并且只需簡單輕松的點擊一下墻面就可以激活這個投