農業機械研發制造智能設計技術應用

劉桂華

摘要：智能設計技術是一種新興的技術形態，被逐漸應用在農業機械研發制造領域，體現出了良好的效益和發展勢頭。文章詳細分析了智能設計技術，重點闡述了CAD智能建模技術、知識工程智能技術和虛擬現實智能驗證技術在農業機械研發制造中的應用理論和典型案例，展望了智能設計技術在農業機械研發制造領域的發展趨勢。

關鍵詞：智能設計技術;農業機械研發;應用探討

一、智能設計技術概述

智能設計技術是近年來逐漸興起的技術類型，它在傳統研發設計的基礎上，融入了大數據、智能制造、虛擬現實、智能建模、知識工程等技術形態，并根據行業設計研發的需求，形成適配于行業產品研發生產的一種全新技術形態[1]。換句話說，智能設計技術雖然基于智能制造、大數據、虛擬現實等技術范疇，但在不同行業的應用中卻體現出了差異性。本文主要探討農業機械研發制造中智能設計技術的應用，結合農業機械研發制造行業的具體情況，重點探討了CAD智能建模技術、知識工程智能技術和虛擬現實智能驗證技術三種智能設計技術的應用。

二、農業機械研發制造中智能設計技術的應用

（一）CAD智能建模技術及應用

傳統的CAD設計技術已被廣泛應用在農業機械制造領域，能夠輔助農機產品的設計、研發和三維仿真等設計工作，但在產品設計知識的高效利用領域體現了諸多問題，例如：傳統CAD技術能夠解決農業機械產品研發的結構性問題，但在建模設計知識與建模生成的融合上，存在靈活性、適應性和移植性不強的弊端?；谥R的CAD智能建模技術能夠較好地攻克這一難題，該技術以智能化設計為基礎，涵蓋CAD建模標準規范、材料特性、裝配語義、建模融合等新的技術形態，在農業機械研發制造中的應用體現出了新的價值。國內山東農業大學最新研發了一種基于CAD智能建模技術的農機產品制造模型特征提取方法，該方法將三維小波變換和CAD智能建模技術融合在一起，構建了農機產品設計ESB通用智能模型庫，技術人員在設計農業機械產品時，可以從智能模型庫中直接調取通用的設備模型，并運用三維小波變換進行智能分析，得到匹配性能最佳的產品模型，大大提升了大型復雜農業機械產品研發制造的效率和建模仿真的準確性[2]。

（二）知識工程智能技術及應用

知識工程智能技術源于專家系統的研究分支，貫穿于整個智能設計和制造領域，它以知識設計內容為基礎，通過科學的表示、獲取和推理過程，獲得制造產品的最佳研發方案。以知識推理智能技術為例，它根據待制造產品的設計需求，從已知的知識判斷得出新的設計思維方案，通過基于規則、實例和模型的推理過程，完成制造產品的智能設計過程。近年來，隨著現代農業機械產品功能和性能的多元化發展，設計一款農機產品所需的知識系統越來越復雜，傳統單一的設計推理模式難以滿足產品的設計和研發需求，采用集成的多推理知識工程智能技術能夠更好地解決現代農機產品研發面臨的這一問題。例如：中國農業大學研究了一種基于知識工程的快速設計推理方法，該方法以相似度匹配算法為核心，能夠對履帶式收獲機傳動系的機械構件進行快速推理，有效地縮短了產品設計周期，提升了產品的設計智能性[3]。

（三）虛擬現實智能驗證技術及應用

虛擬現實技術能夠對結構復雜且設計困難的大型農業機械產品研發起到很好的輔助作用，研發人員運用虛擬現實技術能夠實現對農機產品結構、外觀和進行的仿真建模，在虛擬現實系統中構建真實感很強的運作場景，完成對研發農機產品的仿真運行。近年來，在傳統虛擬現實技術的基礎上，一種新的虛擬現實智能驗證技術被逐漸應用在農業機械研發制造中，該技術不僅能夠實現傳統虛擬現實技術的所有功能，還能夠對仿真的效果進行智能驗證，驗證的效果與產品開發出的實際使用效果無限接近。例如：中國農業機械化科學研究院采用虛擬現實智能驗證技術，開發了基于視景仿真的聯合收獲機虛擬研發系統，該系統能夠在虛擬現實情境下建立聯合收獲機輪胎模型，并對聯合收獲機作業過程進行虛擬受力分析，進一步通過對收獲機運行時周邊環境如農田、樹木、草地等地表環境的虛擬建模和仿真，在VegaPrime中設計運動路徑，實現了聯合收獲機作業的3D視景仿真和作業效果測定，結果表明：虛擬環境下的仿真測定結果與后期開發的聯合收獲機運行效果誤差率小于1%[4]。

三、結語

綜上所述，智能設計作為一種新生的技術形態，在農業機械研發制造中的應用仍處于探索和初步嘗試階段，在未來的發展中將朝以用戶需求為導向的個性化設計、以知識為重用的產品建模設計和以分布式計算為支撐的協同管理設計方向發展，對農業機械研發制造的輔助支撐作用也將越來越大。

參考文獻：

[1]辛鵬.簡析機械設備的智能化設計[J].南方農機，2019，50（13）：127.

[2]劉洪豪，趙秀艷，張開興，等.基于三維小波變換的農機CAD模型特征提取與評價方法[J].農業機械學報，2018，49（S1）：338-346+274.

[3]宋正河，畢淑琴，金曉萍，等.履帶式收獲機械傳動系快速設計推理方法[J].農業機械學報，2013，44（S2）：268-272.

[4]楊方飛，閻楚良.基于視景仿真的聯合收獲機虛擬試驗技術[J].農業機械學報，2011，42（1）：79-83.

作者單位：山東省鄄城縣古泉街道辦事處農業綜合服務中心