人工智能技術在機械電子工程領域的應用探討

李萬虎

引言

目前我國機械電子工程領域行業發展迅猛，各個企業間競爭越發激烈，為謀求更長遠的發展，各企業以人工智能技術為新方向，積極探尋機械電子工程領域的人工智能技術應用方向與方法。人工智能技術現已成為機械電子工程領域的研究熱點，加強對其的應用探究能夠推動機械電子工程領域實現跨領域發展的目標實現。[1]

一、機械電子工程領域的人工智能技術簡介

人工智能技術，即AI技術，是一種將多個領域技術有效融合后生成特殊程序，是現代科技發展的集中體現，在多個領域中都展現了極高的應用價值。人工智能技術作為一種特殊的程序技術，其將當下新興的圖像識別技術、信息處理技術等技術集中應用，為人們的生產生活帶來極大的便利。

對于機械電子工程領域而言，人工智能技術的引進對行業發展有著重要的推進作用。人工智能技術的合理應用不僅可以有效促進生產質量與生產效率的提升，還能夠進一步滿足市場對電子機械工程產業的多元化需求。如在當下機械電子產品市場中，變壓器、電抗器、電容器、組合電器、斷路器等電氣設備的智能化需求進一步擴大，智能機械電子產品的廣泛售賣，不僅帶動了相關企業的發展，對人們的生活也形成了巨大的影響。因此，機械電子工程領域企業應緊密結合市場發展要求，了解人工智能技術的應用方向，強化對工作人員的知識培訓，以合理應用人工智能技術推進企業健康發展。[2]

二、機械電子工程領域的人工智能技術應用

（一）人工智能技術在精準化操控中的應用

人工智能技術是一種對人類思維進行模仿的新興技術，這種技術有著與人類思維相似的特點：嚴謹與靈活并存。將人工智能技術應用到機械電子工程領域的各種生產工作中，能夠有效提升生產操作的精準性。在實際生產流程設計中，人工智能系統使得工作人員在操控設備時更加精準，使其獲得的產品數量與質量與實際生產需求相符，為后續的有效作業澆筑堅實的基底[3]。

同時，在機械電子領域的生產工作中，人工智能技術的應用能夠簡化原始的機械化操作，借助模糊推理系統將生產要素進行個性化優化，最后使得在實際生產工作中，工作人員需要進行的操作任務被大幅度簡化，甚至只需要操控幾個按鈕就可以完成復雜的生產流程。

（二）人工智能技術在數據分析中的應用

人工智能技術在機械電子工程領域的應用，極大地改善了目前機械電子產品數據分析不夠全面的問題，可以說數據分析是人工智能技術應用于機械電子工程領域的核心功能之一。具體來說，在進行機械電子產品生產時，可以通過合理運用人工智能技術的邏輯性思維、模糊推理等系統，以添加函數運算的方式，提升機械電子產品中數據分析效率，讓數據運算更加嚴謹，數據分析結果能夠以邏輯語言的形式完整表達，進而使得機械電子產品的數字化程度得到大幅度提升，讓用戶的產品使用感更加優良。[4]

與此同時，機械電子工程領域的設備運行離不開準確的信息指令，只有相關信息指令在最短時間內傳輸至指定設備，設備才能夠在生產中切實發揮其作用。這也是機械電子工程領域設備電子系統研究的重點，以人工智能技術為引導快速有效地完成信息指令所針對的設備的尋找。完成這一目標，需要系統對設備運行中上傳的大量數據資源進行整合，快速篩選出其中有用的數據，為設備選擇提供科學依據。具體而言，人工智能技術常常會以增強函數連接方式來輔助系統完成這一工作，這種方式能進一步地提升系統內進行的數值運算的精確度，提升最終設備選擇結果的邏輯性。工作人員應用人工智能技術的時候，還能夠實現對設備系統空間的不斷優化，系統控制設備操作的水平也能得到全面的提高。

應用人工智能技術能夠使得電子機械領域的數據分析更加高效便捷，但在目前實際的數據分析方面人工智能技術的應用尚不成熟，尤其是模糊推理系統在機械電子產品中的穩定性目前尚難以保障，因此人工智能技術在數據分析中的應用尚存在一定的限制。

（三）人工智能技術在故障診斷中的應用

人工智能技術在故障診斷中的應用主要包含兩個方面：首先是人工智能技術在故障診斷的自動化方面的應用。機械電子設備在生產運用過程中出現故障是難以完全避免的，而為了有效地應對故障的發生，切實保障好設備的運行效果，必須高度重視故障診斷工作。人工智能技術能夠幫助工作人員對于故障進行類型判斷，并在故障發生初期就準確快速地找出故障發生部位，進而快速反饋給維修人員，確保故障在第一時間得到維修。人工智能技術的應用不僅減少了故障探查的時間，而且提升了故障維修的效率，讓故障對設備的影響大大減小。

其次，在機械電子設備故障診斷中應用人工智能技術能夠減少故障檢測中的人力資源消耗。由人工智能技術控制機械設備的系統，將設備各個部件的工作參數信息反饋上報，并對收集的信息進行智能判斷分析，推測得出故障診斷結果，切實提升了故障診斷的精確化程度。在人工智能技術應用中，相關技術人員能夠通過搜尋故障案例庫，將當下發生的故障與案例故障進行對比，找到最契合的案例，向工作人員發送故障發生的可能原因及解決措施，提升故障的處理效率與質量。[5]

最后，人工智能技術能夠實現對機械電子產品故障診斷的流程優化。對于機械電子產品而言，其在生產中就需要對產品進行基礎故障診斷，以此保障售出產品的合格性。但機械電子產品本身結構大多較為復雜，在運用過程中還存在系統不穩定等問題，這些情況會嚴重影響產品基礎故障診斷的效率。在這一工作中引入人工智能技術，對常見故障采取針對性解決方案，就能夠有效地解決診斷效率的問題。

（四）人工智能技術在自動化生產中的應用

圖1 人工智能技術自動化生產應用（來源：搜狐網）

在機械電子工程領域中，機械工業生產是其極為重要的一部分，而人工智能技術在機械工業生產中的應用主要在生產的自動化及機械控制的智能化方面。在實際應用中，人工智能的應用能夠降低人工操作安全事故的發生概率，減少機械生產的部分成本，同時人工智能的應用還可以緩解設備工作效率與生產速度要求間不匹配的問題，讓機械工業生產的流程簡化至最優[6]。以人工智能技術作為機械工業生產的技術基礎，能夠對歷史生產經驗進行總結，找尋各個設備的運行特點，在保證全局設備運行效果的前提下，尋找新的優化點。除此之外，人工智能還能夠作為自動化生產指導，對設備出現的各種不同種類的故障，自動進行分析與分類，并選擇相應的處理方法解決故障問題。

（五）人工智能技術在設計優化中的應用

電子機械行業作為中國經濟支柱行業之一，相關技術、產品等的設計研發對于行業發展有著關鍵性的影響。電子機械行業的產品在進行開發設計時，其各個環節的工作展開都與計算機技術、大數據分析技術、人工智能技術等都有著緊密的關系，其中人工智能技術起到的作用主要在設計優化方面。

機械電子產品的用途大多較為專業，在設計產品時可能會涉及較多學科的知識，若設計人員對于其中某一個學科的知識掌握較為有限，則產品的使用感可能會受到影響。要解決這一問題需要企業聘請專業性較強，并且掌握多領域知識的復合型產品設計人才，但考慮到人力資源成本等問題，企業更加傾向于以人工智能技術彌補設計人員知識掌握不夠廣泛的缺陷。將人工智能技術引入機械電子產品設計后，設計人員可以直接利用人工智能技術對產品的設計進行優化，并分析過往收集的大量產品相關數據經驗，對當下產品設計進行優化建議，進而提升產品的質量品質；同時人工智能還能夠以數據仿真的方式，提前對產品進行性能與質量的模擬實驗，讓工作人員對產品的各項數據情況了解更多，并對潛在的質量隱患問題進行糾正。[7]

（六）人工智能技術在信息安全建設中的應用

就目前來看，機械電子工程領域的設備系統大多難以實現對信息安全威脅因素的自動識別與追溯，其真正發揮防護功能的時間大多在安全問題已經發生后，對于已造成的影響也無法有效防控，主觀能動性較低，信息安全保障效果也不盡如人意。因此，為了保證機械電子工程領域的健康安全發展，人們可以通過將人工智能技術應用到配套的生產控制系統信息安全防護建設中，幫助防護系統主動識別、排除、追溯信息安全威脅，增強機械電子工程領域生產作業的穩定性和安全性。 還可以借助人工智能技術針對常見的安全威脅信息進行模擬訓練，建立安全防護系統的黑名單、白名單，使機電一體化信息安全防護系統能夠精準地識別、追溯安全威脅，增強防護系統的主觀能動性，提升機械電子工程領域的發展水平。

圖2 人工智能技術信息安全建設應用（來源：搜狐網）

除此之外，人們還可以借助人工智能技術對數據進行安全存儲，其主要使用的是人工智能技術的代表性系統——神經網絡系統。神經網絡系統可以幫助企業在最短時間內獲取各項網絡信息，并且將所獲取的數據信息安全存儲起來，執行動態電子設計數據，經過協同處理，可以對神經系統中的神經元進行響應，這樣信息就可以得到有效的防護與安全保障。

（七）人工智能技術在系統維護中的應用

在機械電子工程領域中，機械電子系統是大多數機械設備的必備品之一。而機械電子系統在實際工作中是存在一定的不穩定性的，這是由于大多數工廠中多臺電子機械設備會使用同一電子系統，但不同電子機械設備的工作環境狀況是不同的，最終電子系統中被輸入的信息種類繁多復雜，電子系統穩定性下降，使得系統可能會出現輸入信息與輸出信息無法一一對應的情況，如設備名稱與其使用次數、維護次數等信息無法對應。長此以往，可能會導致設備的損壞或產品生產不達標等問題。為了解決這一問題，過往的機械電子系統往往會通過設置規則庫、經驗知識的學習、數學公式引導等多種方法進行優化改善，這些方法的確在一定程度上提升了系統的穩定性，但若機械電子系統管理的機械設備數量進一步增加或產品生產速率進一步提升，此時數據的流通難度也會加大，設置規則庫等過往常見的方法就無法滿足系統穩定性維護需求。[8]引入人工智能技術后，機械電子系統可以通過人工智能技術對收集的信息進行識別，并在短時間內對這些信息進行數據化處理，將同類信息以關鍵字進行整合，保證系統數據流通的穩定性。同時人工智能技術還能夠根據用戶需求，對特定的資源進行分析查找，使得數據收集水平與數據本身質量都得到提高，為系統使用用戶創造更大的便利。

（八）人工智能技術在智能化生產中的應用

智能化生產是近年來新興的機械電子工程研究領域，其對人工智能技術的應用更加廣泛，有效地提升了機械生產機器人的智能性，減少了生產制造的基礎成本。以焊接機器人為例，這種機器人在機械電子產品生產中較為常見，使用了人工智能技術的焊接機器人能夠通過接觸傳感或電感傳感的方式進行感知，對生產的工件進行快速檢測，提升生產效率，還能夠在工作中對焊縫進行控制，使得產品的焊縫更加飽滿。同時，人工智能技術還能夠輔助焊接機器人應用超聲波等技術降低焊接缺陷的發生可能性，避免后期工件出現未熔合的情況。當工作中意外出現拼焊誤差時，應用了人工智能技術的焊接機器人能夠及時檢測出誤差，并自動對誤差進行修改，為最終產品的質量提供保障。除此之外，焊接機器人還能夠通過人工智能技術對自身焊接頭進行定時分析，自動判斷是否出現損壞，保持焊接頭表面的完整光滑，減少機器人工作期間的焊接飛濺問題，提升作業質量。[4]

圖3 人工智能技術智能生產應用（來源：搜狐網）

結語

人工智能技術是新時代發展最快的技術之一，其實現了模擬人類思維的智能技術的快階層提升。以計算機模擬人類，這在機械電子工程中已經廣泛應用，為推進機械電子工程產業的發展有著極其關鍵的影響。在數字化時代，機械電子工程領域對于人工智能技術的應用越發成熟，并在其影響下生產出了越來越多高質量、高精度的機械電子相關產品。本研究在此背景下對人工智能技術在機械電子工程領域的應用進行了探討，對人工智能技術進行了簡介，并分別闡述了人工智能技術在精準化操控、數據分析、故障診斷、自動化生產、設計優化、信息安全建設、系統維護、智能化生產等多個方面的應用，以期為我國機械電子工程領域的人工智能技術應用新方向開發提供參考。