基于人工智能的機械遠(yuǎn)程控制研究

陳迎浩

摘要：人工智能是機械電子工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢，加強二者的綜合利用有利于提高機械產(chǎn)品，特別是機械電子類產(chǎn)品的性能?？梢姡磥磉M(jìn)一步加強對機械電子工程與人工智能間關(guān)系的研究，必將在促進(jìn)機械工程產(chǎn)業(yè)自身健康、全面發(fā)展的同時，帶動其他學(xué)科領(lǐng)域的共同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能、機械、遠(yuǎn)程控制、研究

1人工智能概述

1.1人工智能簡介與發(fā)展

人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸人類智能的一種集理論、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)理過了以下四個發(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，自世界上第一部計算器被發(fā)明出后，人類便開始認(rèn)識到人類智慧在機械電子產(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，主要集中在計算機視覺和機械人與專家系統(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，人們也開始發(fā)現(xiàn)人工智能在對人類思維進(jìn)行模仿的過程中還存在著諸多方面的問題，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，我國隨即進(jìn)入了人工智能領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)發(fā)展階段，此階段，部分基于人工智能的機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

網(wǎng)絡(luò)信息時代的到來促使了人工智能技術(shù)在社會各項生產(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，人工智能是一門極富挑戰(zhàn)的學(xué)科，該領(lǐng)域的從事人員不僅需要對機械工程設(shè)計和計算機領(lǐng)域的知識予以較為全面的了解，而且還需要了解心理學(xué)、哲學(xué)等各個相關(guān)方面的知識，由此導(dǎo)致了其自身的挑戰(zhàn)性。其次，人工智能是一門應(yīng)用性較強的學(xué)科。

2國內(nèi)外遠(yuǎn)程機械設(shè)計發(fā)展

2.1遠(yuǎn)程設(shè)計的概念和意義

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

（1）縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

（2）避免重復(fù)開發(fā)。目前企業(yè)或個人進(jìn)行的機械產(chǎn)品設(shè)計，大部分是自己根據(jù)需要來開發(fā)設(shè)計軟件，而不考慮是否有同類軟件在市場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為他人使用等。這就形成了重復(fù)開發(fā)，浪費了大量的人力和物力。

2.2遠(yuǎn)程設(shè)計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）在國外，有關(guān)遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計的研究和應(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，并首次提出計算機支持的協(xié)同工作的概念。

②20世紀(jì)9O年代中期，美國伯克利加州大學(xué)的集成制造實驗室在美國國家科學(xué)基金、美國國防先進(jìn)制造計劃代理福特汽車公司的資助下開展了一個名為Cybercut的研究項目，建立了世界上第一個基于WWW的設(shè)計和制造系統(tǒng)。

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

（2）在國內(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)潤滑理論與軸承研究所為主、國內(nèi)多家企業(yè)和研究機構(gòu)共同參與建立了國內(nèi)第一個支持產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計的網(wǎng)站一現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與研究開發(fā)網(wǎng)絡(luò)（www.chinamodemdesign.tom），旨在推進(jìn)現(xiàn)代設(shè)計，主要提供設(shè)計知識的獲取，參加的單位還有清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、機械科學(xué)研究院、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)等國內(nèi)許多著名的高校和科研院所。

②清華大學(xué)精密儀器及機械系摩擦學(xué)國家重點實驗室開發(fā)出了基于Web的異地合作設(shè)計系統(tǒng)Cdesign，該系統(tǒng)采用了ClienVServeer構(gòu)架，客戶與服務(wù)器之間通過VAW來完成。

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

3遠(yuǎn)程機械設(shè)計的技術(shù)研究

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

3.1B/S模式優(yōu)點

（1）跨平臺性。B/S模式的系統(tǒng)客戶端對軟、硬件的要求低，全面解決了跨平臺的問題。

（2）而B/S模式的客戶端界面風(fēng)格可不統(tǒng)一，完全不存在系統(tǒng)的移植性的問題，而且使用起來相對簡單。

（3）易于管理和維護(hù)。C/S模式的系統(tǒng)針對不同的客戶端需開發(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，則要對客戶端上的應(yīng)用程序一并進(jìn)行修改，因為工作重復(fù)性大，管理與維護(hù)成本相對較高。而B/S模式，應(yīng)用軟件集中在服務(wù)器端的開發(fā)和管理，應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行升級時，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)與升級的成本與工作量。

3.2遠(yuǎn)程機械設(shè)計系統(tǒng)的支撐技術(shù)

基于Web的遠(yuǎn)程機械設(shè)計是一項包括Web技術(shù)、現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等多學(xué)科多功能的綜合活動。

（1）計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。遠(yuǎn)程機械設(shè)計是以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，計算機網(wǎng)絡(luò)是遠(yuǎn)程機械設(shè)計系統(tǒng)的運行平臺。所有的設(shè)計過程中的信息都要通過網(wǎng)絡(luò)來傳遞，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性決定了遠(yuǎn)程機械設(shè)計系統(tǒng)的質(zhì)量，也是實現(xiàn)遠(yuǎn)程機械設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。

（2）機械科學(xué)技術(shù)。機械科學(xué)的理論是遠(yuǎn)程機械設(shè)計的基礎(chǔ)前提，沒有機械科學(xué)的理論，遠(yuǎn)程機械設(shè)計無法進(jìn)行，因此比較加強機械科學(xué)的理論的研究。

（3）數(shù)據(jù)庫技術(shù)?；赪eb的遠(yuǎn)程機械設(shè)計過程中需要用到數(shù)據(jù)庫中的許多信息，如設(shè)計過程中用到的參數(shù)、圖表數(shù)據(jù)等。這些信息的存儲和管理均要數(shù)據(jù)庫作為支持。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是遠(yuǎn)程機械設(shè)計系統(tǒng)的核心技術(shù)。同時，知識庫可以實現(xiàn)知識復(fù)雜問題的求解評價和建議，可有效地進(jìn)行智能推理來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)束語：對于一個機械設(shè)計人員來說，在產(chǎn)品設(shè)計過程中經(jīng)常會遇到一些機構(gòu)設(shè)計分析、機械強度分析等問題，需要不斷地查找設(shè)計手冊并進(jìn)行校核計算，如能將機械設(shè)計手冊建立成Web數(shù)據(jù)庫，放在Internet上的話，當(dāng)設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計過程中遇到問題時，就可以將已知參數(shù)提交給服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過分析計算和數(shù)據(jù)庫查詢，將結(jié)果返回給用戶。

參考文獻(xiàn)：

[1]田海湧.關(guān)于機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.