人工智能在機械加工領(lǐng)域的研究分析

王振宇 賀長志 安秉政 張建萍 許知雯

摘 ?要：人工智能在機械加工裝備中的應(yīng)用以數(shù)字基礎(chǔ)為依托，通過知識處理、智能數(shù)控加工等 方法，進(jìn)行各類信息的自主分析和控制，確保機械加工裝 備的智能化和穩(wěn)定性高效性。

關(guān)鍵詞：人工智能;機械加工裝備

導(dǎo)言：人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)制造加工設(shè)備的深度集成是目前一個重要的研究課題。人工智能將新的思維方式和技術(shù)方法引入到加工設(shè)備的制造過程中。它不僅可以完成各種復(fù)雜的計算，還可以為決策提供輔助，自動解決問題，實現(xiàn)個性化產(chǎn)品的設(shè)計、定制和精準(zhǔn)營銷。本文探討了人工智能技術(shù)在加工設(shè)備技術(shù)中的應(yīng)用途徑，以更好地實現(xiàn)加工設(shè)備的智能化，從而實現(xiàn)對加工設(shè)備的感知分析和監(jiān)控。

人工智能與加工設(shè)備概述人工智能是一項新興技術(shù)，主要通過計算機模擬人腦的各種思維活動，對復(fù)雜問題進(jìn)行診斷、預(yù)測、分析和規(guī)劃，可以更好地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，實現(xiàn)智能化，社會的自動化和信息化。具體來說，主要包括以下關(guān)鍵技術(shù)：① 機器學(xué)習(xí)。在大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的支持下，利用系統(tǒng)強大的并行計算能力，采用監(jiān)督學(xué)習(xí)和非監(jiān)督學(xué)習(xí)兩種不同的機器學(xué)習(xí)方法，獨立模擬人類學(xué)習(xí)過程，做出智能決策。② 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過該智能操作模型，實現(xiàn)了分布式并行信息的自動處理，獲得了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行為特征和規(guī)律。③ 深度學(xué)習(xí)。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前提，采用層次化、多樣化的感知器進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，從一級特征中提取高層屬性類別和規(guī)律。④ 數(shù)據(jù)挖掘。利用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)在線挖掘、統(tǒng)計、分析和處理海量異構(gòu)數(shù)據(jù)，大大減少人工操作次數(shù)。⑤ 專家系統(tǒng)。借助于具有大量專業(yè)知識和經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，可以對各種信息進(jìn)行獨立的推理和判斷，模擬某一領(lǐng)域?qū)＜业臎Q策活動和過程，實現(xiàn)對復(fù)雜問題的分析和決策。智能加工設(shè)備。將設(shè)備與專家系統(tǒng)集成。為實現(xiàn)加工設(shè)備的智能化、信息化，其特點主要有：① 生產(chǎn)系統(tǒng)化。在智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的前提下，它可以感知、集成和應(yīng)用加工設(shè)備中的不同信息，并自動修改和處理加工設(shè)備生產(chǎn)過程中的偏差和錯誤。② 控制系統(tǒng)化。人工智能在機械加工設(shè)備中的應(yīng)用是以數(shù)字化為基礎(chǔ)的。通過知識處理、智能數(shù)控加工等方法，能夠獨立分析和控制各種信息，確保加工設(shè)備的智能化、穩(wěn)定性和效率。

人工智能在農(nóng)業(yè)機械加工設(shè)備中的應(yīng)用分析農(nóng)業(yè)機械加工設(shè)備正朝著智能化、機械化的方向發(fā)展。在集成電子信息、環(huán)境科學(xué)、現(xiàn)代制造等技術(shù)的條件下，引入人工智能技術(shù)和方法，增強農(nóng)機設(shè)備技術(shù)的適應(yīng)性和精準(zhǔn)操作功能，提高農(nóng)機工作效率，有效保證季節(jié)性人工作業(yè)的可靠性和效率。具體表現(xiàn)在以下幾點：

1.內(nèi)燃機設(shè)計中智能軟件的應(yīng)用

摩擦學(xué)設(shè)計問題內(nèi)燃機摩擦學(xué)設(shè)計問題一直是工業(yè)制造領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。自1876年第一臺四沖程內(nèi)燃機問世以來，人們依靠實驗尋找合適的減摩耐磨材料和潤滑劑。內(nèi)燃機摩擦學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)研究已成為內(nèi)燃機設(shè)計的重要內(nèi)容。研究人員積極探索內(nèi)燃機摩擦學(xué)系統(tǒng)的運行機理和潤滑模式，不斷降低內(nèi)燃機的摩擦功耗，提高內(nèi)燃機的機械效率和磨損壽命，減少環(huán)境污染。無論是巴頓的模型還是基于現(xiàn)代內(nèi)燃機實驗數(shù)據(jù)的內(nèi)燃機摩擦預(yù)測模型。都離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用和幫助。我國學(xué)者張向軍、桂長林將符號模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、基因模型等人工智能技術(shù)與內(nèi)燃機摩擦學(xué)設(shè)計方法相結(jié)合，構(gòu)建了基于基因模型進(jìn)化的專家知識輔助的混合進(jìn)化設(shè)計方法，并通過層次協(xié)調(diào)機制進(jìn)行復(fù)雜機械的綜合計算與設(shè)計。在內(nèi)燃機摩擦學(xué)的綜合設(shè)計決策和優(yōu)化方法上取得了突破。學(xué)者戴旭東利用計算機數(shù)值模擬和虛擬現(xiàn)實技術(shù)初步實現(xiàn)了內(nèi)燃機虛擬樣機，并建立了氣缸-活塞-連桿-曲軸的快速實現(xiàn)方案。虛擬樣機包括內(nèi)燃機的摩擦學(xué)行為，為設(shè)計提供了實驗室方案。人工智能的應(yīng)用增強了計算機對發(fā)動機性能和動力傳動系部件形狀參數(shù)的快速計算能力，能夠更準(zhǔn)確地對假設(shè)方案進(jìn)行系統(tǒng)評估，并根據(jù)確定的設(shè)計要求計算動力傳動系部件的幾何尺寸，不僅可以在短時間內(nèi)生成內(nèi)燃機單個部件的虛擬模型，還可以在短時間內(nèi)完成系統(tǒng)部件的虛擬裝配。

2.無人技術(shù)和信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)備運行中的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)和電子信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)內(nèi)燃機在動力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等指標(biāo)上取得了突破。農(nóng)業(yè)內(nèi)燃機主要與田間作業(yè)機械、植保機械、排灌機械等配套使用，因為這些機械和內(nèi)燃機經(jīng)常在陽光、雨水、灰塵等惡劣環(huán)境下工作，無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。在農(nóng)業(yè)拖拉機、收割機等機械設(shè)備中，可以利用傳感器和定位技術(shù)進(jìn)行自動駕駛和控制，通過位置感知和路徑規(guī)劃實現(xiàn)自主駕駛，實現(xiàn)全局路徑規(guī)劃和自動控制，能夠準(zhǔn)確識別和檢測農(nóng)機建設(shè)中的障礙物。在農(nóng)業(yè)施肥、噴施等作業(yè)過程中，可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)噴施和施肥，實現(xiàn)農(nóng)作物病蟲害的準(zhǔn)確檢測、分析和防治。

依托物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，實時采集分析農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的位置信息和運行狀況，提前預(yù)測農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的運行狀態(tài)、故障位置、故障程度和故障原因，并準(zhǔn)確提出了農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的故障改進(jìn)策略。機器學(xué)習(xí)算法、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)可以準(zhǔn)確規(guī)劃和優(yōu)化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的運行路徑，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)度和管理。例如，隨著農(nóng)業(yè)機械和設(shè)備的品種越來越多，農(nóng)業(yè)內(nèi)燃機也在向多樣化發(fā)展，以更好地適應(yīng)機械操作。例如，在辣椒加工設(shè)備中，計算機和電子控制技術(shù)智能控制內(nèi)燃機，有效地改善了振動和噪聲，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。人工智能技術(shù)利用智能和自動化技術(shù)進(jìn)行精確控制、檢測和動態(tài)管理。總之，智能技術(shù)的應(yīng)用可以使農(nóng)用內(nèi)燃機的節(jié)能減排控制更加準(zhǔn)確，電控匹配度更高，振動、噪聲、聲振粗糙度NVH等方面得到明顯優(yōu)化。作為移動電源設(shè)備，它將充分發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢

綜上所述，人工智能在機械加工設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人機交互、信息獲取、建模和決策的支持下，可以更好地實現(xiàn)人工智能技術(shù)與加工設(shè)備的深度集成。結(jié)合不同的特點

參考文獻(xiàn)：

[1]戴認(rèn)之.人工智能技術(shù)在工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)智能運營維護(hù)的 應(yīng)用[J].中國信息化，2020（07）：52-53.

[2]劉朝宇.信息化背景下農(nóng)業(yè)機械裝備需求及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 [J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2021，41（12）：49-51.

[3]李杰，李響，許元銘，楊紹杰，孫可意.工業(yè)人工智能及應(yīng)用 研究現(xiàn)狀及展望[J].自動化學(xué)報，2020，46（10）：31-44

作者簡介：王振宇，女，生于2002年6月，山東淄博人，漢族，青島理工大學(xué)專科在讀，研究方向：工程造價