基于人工智能的機(jī)械遠(yuǎn)程控制研究

陳迎浩

摘要：人工智能是機(jī)械電子工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)二者的綜合利用有利于提高機(jī)械產(chǎn)品，特別是機(jī)械電子類(lèi)產(chǎn)品的性能。可見(jiàn)，未來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)機(jī)械電子工程與人工智能間關(guān)系的研究，必將在促進(jìn)機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)自身健康、全面發(fā)展的同時(shí)，帶動(dòng)其他學(xué)科領(lǐng)域的共同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能、機(jī)械、遠(yuǎn)程控制、研究

1人工智能概述

1.1人工智能簡(jiǎn)介與發(fā)展

人工智能是研究和開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸人類(lèi)智能的一種集理論、方法和技術(shù)于一體的新型綜合科學(xué)。人工智能的發(fā)展較早，且至今為止，其已經(jīng)理過(guò)了以下四個(gè)發(fā)展階段：

（1）萌芽階段，人工智能的萌芽階段為17世紀(jì)中葉，自世界上第一部計(jì)算器被發(fā)明出后，人類(lèi)便開(kāi)始認(rèn)識(shí)到人類(lèi)智慧在機(jī)械電子產(chǎn)品中的重大作用。

（2）發(fā)展階段，“人工智能”一詞在上世紀(jì)五十年代被正式提出，此后，人工智能領(lǐng)域便進(jìn)入了理論研究階段，主要集中在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)械人與專(zhuān)家系統(tǒng)方面的研究。

（3）挫折階段，在人工智能研究工作不斷推進(jìn)的背景下，人們也開(kāi)始發(fā)現(xiàn)人工智能在對(duì)人類(lèi)思維進(jìn)行模仿的過(guò)程中還存在著諸多方面的問(wèn)題，例如，上世紀(jì)70年代前，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能研究大都是建立在較為簡(jiǎn)單的映射方法的基礎(chǔ)上，由此導(dǎo)致產(chǎn)品的人工智能化程度也處于驕傲地水平。

（4）二次發(fā)展階段，在人工智能領(lǐng)域取得初步成就后，我國(guó)隨即進(jìn)入了人工智能領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)發(fā)展階段，此階段，部分基于人工智能的機(jī)械電子工程理論也得到了良好的應(yīng)用。

1.2人工智能特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的到來(lái)促使了人工智能技術(shù)在社會(huì)各項(xiàng)生產(chǎn)、生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，就現(xiàn)階段而言，人工智能的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在兩方面，分別為挑戰(zhàn)性和應(yīng)用型。首先，人工智能是一門(mén)極富挑戰(zhàn)的學(xué)科，該領(lǐng)域的從事人員不僅需要對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的知識(shí)予以較為全面的了解，而且還需要了解心理學(xué)、哲學(xué)等各個(gè)相關(guān)方面的知識(shí)，由此導(dǎo)致了其自身的挑戰(zhàn)性。其次，人工智能是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科。

2國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展

2.1遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的概念和意義

遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)即讓設(shè)計(jì)人員通過(guò)客戶(hù)端瀏覽器輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，服務(wù)器自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算和選擇，并根據(jù)確定的參數(shù)返回產(chǎn)品的規(guī)格或設(shè)計(jì)圖形。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，它縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期和節(jié)省了設(shè)計(jì)成本，真正意義上地釋放了工程技術(shù)人員。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

（2）避免重復(fù)開(kāi)發(fā)。目前企業(yè)或個(gè)人進(jìn)行的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，大部分是自己根據(jù)需要來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軟件，而不考慮是否有同類(lèi)軟件在市場(chǎng)中存在或者將自己的研究成果在允許的情況下租賃或免費(fèi)為他人使用等。這就形成了重復(fù)開(kāi)發(fā)，浪費(fèi)了大量的人力和物力。

2.2遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）在國(guó)外，有關(guān)遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用起步較早，主要有：

①早在上世紀(jì)80年代中期，麻省理工學(xué)院學(xué)者就從事了這方面的研究，并首次提出計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作的概念。

②20世紀(jì)9O年代中期，美國(guó)伯克利加州大學(xué)的集成制造實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金、美國(guó)國(guó)防先進(jìn)制造計(jì)劃代理福特汽車(chē)公司的資助下開(kāi)展了一個(gè)名為Cybercut的研究項(xiàng)目，建立了世界上第一個(gè)基于WWW的設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)。

③英國(guó)建立的Edinburgh Engineering Virtual Library網(wǎng)站，提供工程設(shè)計(jì)、制造需要的各種信息，在英國(guó)建立了基于Web的虛擬制造中心，為企業(yè)設(shè)計(jì)、分析、制造等提供服務(wù)，提高了企業(yè)特別是中小企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

（2）在國(guó)內(nèi)，有關(guān)這方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：

①以西安交通大學(xué)潤(rùn)滑理論與軸承研究所為主、國(guó)內(nèi)多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同參與建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)支持產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)的網(wǎng)站一現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)（www.chinamodemdesign.tom），旨在推進(jìn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)，主要提供設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取，參加的單位還有清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、機(jī)械科學(xué)研究院、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)等國(guó)內(nèi)許多著名的高校和科研院所。

②清華大學(xué)精密儀器及機(jī)械系摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了基于Web的異地合作設(shè)計(jì)系統(tǒng)Cdesign，該系統(tǒng)采用了ClienVServeer構(gòu)架，客戶(hù)與服務(wù)器之間通過(guò)VAW來(lái)完成。

③上海先進(jìn)制造工程技術(shù)研究中心和上海飛機(jī)制造公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Intemet/web的異地設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)，利用其進(jìn)行跨企業(yè)、跨地域的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。

3遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)研究

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展潮流中，逐步形成了以大型機(jī)器為中心的計(jì)算模式，以服務(wù)器為中心的計(jì)算模式、客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器計(jì)算模式，及隨Web技術(shù)發(fā)展起來(lái)的瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式。

3.1B/S模式優(yōu)點(diǎn)

（1）跨平臺(tái)性。B/S模式的系統(tǒng)客戶(hù)端對(duì)軟、硬件的要求低，全面解決了跨平臺(tái)的問(wèn)題。

（2）而B(niǎo)/S模式的客戶(hù)端界面風(fēng)格可不統(tǒng)一，完全不存在系統(tǒng)的移植性的問(wèn)題，而且使用起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。

（3）易于管理和維護(hù)。C/S模式的系統(tǒng)針對(duì)不同的客戶(hù)端需開(kāi)發(fā)不同的應(yīng)用程序，工作量很大。如果系統(tǒng)要進(jìn)行修改或升級(jí)，則要對(duì)客戶(hù)端上的應(yīng)用程序一并進(jìn)行修改，因?yàn)楣ぷ髦貜?fù)性大，管理與維護(hù)成本相對(duì)較高。而B(niǎo)/S模式，應(yīng)用軟件集中在服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)和管理，應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)時(shí)，只需更新服務(wù)器端的軟件，因此大大減少了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本與工作量。

3.2遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)的支撐技術(shù)

基于Web的遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)包括Web技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等多學(xué)科多功能的綜合活動(dòng)。

（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)。所有的設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳遞，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性決定了遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)的質(zhì)量，也是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

（2）機(jī)械科學(xué)技術(shù)。機(jī)械科學(xué)的理論是遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)前提，沒(méi)有機(jī)械科學(xué)的理論，遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)無(wú)法進(jìn)行，因此比較加強(qiáng)機(jī)械科學(xué)的理論的研究。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。基于Web的遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用到數(shù)據(jù)庫(kù)中的許多信息，如設(shè)計(jì)過(guò)程中用到的參數(shù)、圖表數(shù)據(jù)等。這些信息的存儲(chǔ)和管理均要數(shù)據(jù)庫(kù)作為支持。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心技術(shù)。同時(shí)，知識(shí)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)復(fù)雜問(wèn)題的求解評(píng)價(jià)和建議，可有效地進(jìn)行智能推理來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)：對(duì)于一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析、機(jī)械強(qiáng)度分析等問(wèn)題，需要不斷地查找設(shè)計(jì)手冊(cè)并進(jìn)行校核計(jì)算，如能將機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)建立成Web數(shù)據(jù)庫(kù)，放在Internet上的話，當(dāng)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，就可以將已知參數(shù)提交給服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過(guò)分析計(jì)算和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)，將結(jié)果返回給用戶(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]田海湧.關(guān)于機(jī)械電子工程與人工智能的相關(guān)性分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（11）：104-105.