何秀穎

摘 要： 當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用識(shí)別結(jié)構(gòu)一般設(shè)定為目標(biāo)式，難以確保設(shè)備的穩(wěn)定和安全，導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)的運(yùn)行功率大幅度下降，為此提出對(duì)人工智能技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)當(dāng)前需求，簡(jiǎn)述人工智能技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，明確機(jī)械設(shè)計(jì)智能應(yīng)用需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過多層級(jí)的方式，確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能機(jī)械設(shè)計(jì)模型，采用集成處理的方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 人工智能技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械應(yīng)用 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）06-0016-03

Artificial Intelligence Technology and Its Application and Development Trends in Mechanical Design

HE Xiuying

Huaan Testing Group Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Piovince， 250014 China

Abstract： The current application recognition structure in mechanical design is generally set as a target type， which is difficult to ensure the stability and safety of equipment， resulting in a significant decrease in the operating power of the final design during application， so this paper proposes to explore artificial intelligence technology and its appli‐cation and development trends in mechanical design. Based on current needs， this paper briefly describes artificial intelligence technology and its development trends， clarifies intelligent application requirements for mechanical de‐sign， collects data ， ensures the stability and safety of equipment operation through a multi-level approach， builds an intelligent mechanical design model of neural networks， and realizes mechanical applications through integrated processing.

Key Words： Artificial intelligence technology； Mechanical design； Mechanical applications； Development trends

人工智能（AI）已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，尤其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，帶來了前所未有的變革。AI技術(shù)以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和深度學(xué)習(xí)能力，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了更高效、精確的方法，極大地推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展[1]。AI技術(shù)的引入，使計(jì)算機(jī)成為了“設(shè)計(jì)師”。通過機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)圖譜等技術(shù)，AI能夠自主學(xué)習(xí)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少人為因素帶來的誤差，提高設(shè)計(jì)的可靠性和效率[2]。同時(shí)，AI還可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，為社會(huì)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 人工智能技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

人工智能（AI）一般是通過模擬人類的思維過程，讓機(jī)器具備學(xué)習(xí)和解決問題的能力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，AI正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要力量。AI的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）深度學(xué)習(xí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用使機(jī)器能夠更好地理解和分析大量數(shù)據(jù)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，AI可以自動(dòng)提取出有用的信息，為各個(gè)領(lǐng)域提供強(qiáng)大的支持[3]。（2）自然語(yǔ)言處理技術(shù)的進(jìn)步使機(jī)器能夠更好地與人類交流。從語(yǔ)音識(shí)別到機(jī)器翻譯，AI正在逐步取代傳統(tǒng)的文本處理方式，為跨語(yǔ)言溝通提供了便利。（3）計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的快速發(fā)展使機(jī)器能夠“看懂”圖像和視頻。這不僅在安防、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，還為智能駕駛等新興領(lǐng)域提供有力支持[4]。

2 構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)中人工智能應(yīng)用方法

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)智能應(yīng)用需求明確

在機(jī)械設(shè)計(jì)中引入人工智能技術(shù)，一定程度上可以進(jìn)一步強(qiáng)化機(jī)械應(yīng)用的效果，營(yíng)造初始的應(yīng)用環(huán)境[5]。因此，明確實(shí)際的應(yīng)用需求是必要的，結(jié)合當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)要求進(jìn)行需求設(shè)定，如下所示。

（1）從功能性需求出發(fā)，設(shè)計(jì)師需要明確機(jī)械裝置需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作和功能。例如：是否需要高精度、高效率、長(zhǎng)壽命等。AI可以通過分析大量的歷史數(shù)據(jù)，提供對(duì)功能實(shí)現(xiàn)的預(yù)測(cè)和建議。（2）考慮設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)往往依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和直覺，而AI可以通過智能優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群算法等，自動(dòng)尋找最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，大大提高設(shè)計(jì)的效率。（3）安全性也是不容忽視的需求。機(jī)械設(shè)計(jì)必須確保裝置在使用過程中的安全，避免任何可能的故障或事故。AI可以通過對(duì)歷史故障數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)潛在的安全隱患，并提供相應(yīng)的解決方案。

2.2 數(shù)據(jù)采集與多層級(jí)智能識(shí)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)中的人工智能應(yīng)用方法時(shí)，數(shù)據(jù)采集和多層級(jí)智能機(jī)械識(shí)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是兩個(gè)核心環(huán)節(jié)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，采集各種類型的數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等；與此同時(shí)，需建立完善的數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)注、整合等預(yù)處理操作，以待后續(xù)使用。隨后，基于機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用要求，結(jié)合人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)多層級(jí)的智能識(shí)別結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

結(jié)合圖1，實(shí)現(xiàn)對(duì)多層級(jí)智能識(shí)別結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐與驗(yàn)證。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，增設(shè)多種傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)多層級(jí)機(jī)械感知與動(dòng)作控制。

2.3 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能機(jī)械設(shè)計(jì)模型

結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工智能技術(shù)，構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用模型，以確保更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的智能化設(shè)計(jì)和優(yōu)化。先收集大量的機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等。將其成為訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基石。并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的規(guī)律和特征，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。接下來，選擇合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)械應(yīng)用原理，如圖2所示。

結(jié)合圖2，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)械應(yīng)用原理的設(shè)計(jì)和執(zhí)行。

3 實(shí)驗(yàn)

此次主要是對(duì)人工智能技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析與驗(yàn)證研究，考慮到最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，采用對(duì)比的方式展開分析，結(jié)合實(shí)際的測(cè)定需求，利用專業(yè)的設(shè)備和裝置進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息的采集，匯總整合之后，以待后續(xù)使用。接下來，進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試環(huán)境的關(guān)聯(lián)與搭建。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

結(jié)合人工智能技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用測(cè)試環(huán)境進(jìn)行預(yù)設(shè)與搭建。首先，明確該機(jī)械的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)在應(yīng)用范圍之內(nèi)部署一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間互相搭建，形成多維的數(shù)據(jù)采集程序。隨機(jī)標(biāo)定出機(jī)械的測(cè)試周期，共3個(gè)周期，每一個(gè)周期的測(cè)試環(huán)境均是不同的。接下來，進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試參數(shù)的設(shè)定，如表1所示。

結(jié)合表1，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)測(cè)試參數(shù)的設(shè)定?；诖耍Y(jié)合人工智能技術(shù)，建立機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用聯(lián)系，形成穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境。接下來進(jìn)行具體測(cè)定和驗(yàn)證。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析

在上述搭建的測(cè)試環(huán)境中，結(jié)合人工智能相關(guān)技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)況進(jìn)行測(cè)定與展開驗(yàn)證研究。設(shè)置4項(xiàng)機(jī)械設(shè)計(jì)目標(biāo)作為測(cè)試的主要應(yīng)用任務(wù)，先明確各個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用需求，通過人工智能技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制定對(duì)應(yīng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)與程序。導(dǎo)入預(yù)設(shè)的執(zhí)行任務(wù)，通過智能平臺(tái)對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和把控，采集對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)、信息。構(gòu)建對(duì)應(yīng)的執(zhí)行流程，如圖3所示。

結(jié)合圖3，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)執(zhí)行流程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐執(zhí)行。按照此環(huán)節(jié)，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)的處理，結(jié)合當(dāng)前測(cè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的比對(duì)分析，如表2所示。

結(jié)合表2，得出最終的測(cè)試結(jié)果：針對(duì)隨機(jī)選定的4臺(tái)應(yīng)用設(shè)計(jì)機(jī)械，經(jīng)過3個(gè)周期的測(cè)定，最終得出的運(yùn)行功率提升比均可以達(dá)到5.5以上，說明此次結(jié)合人工智能技術(shù)，所設(shè)計(jì)的機(jī)械應(yīng)用設(shè)計(jì)方法針對(duì)性更強(qiáng)，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，人工智能技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了前所未有的變革，使設(shè)計(jì)更加高效、精確。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，AI在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用將更加重要。然而，過程中也應(yīng)關(guān)注其發(fā)展中的挑戰(zhàn)，包括如何確保設(shè)計(jì)的可靠性和安全性、如何處理倫理問題等。結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用需求及發(fā)展，推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，強(qiáng)化最終的機(jī)械應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]冀永曼.人工智能技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2023（9）：76-78.

[2]李紅.人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的實(shí)踐[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2023，59（7）：182-184.

[3]郭仁貴.人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2022，37（12）：323-324.

[4]夏付欣.人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].造紙裝備及材料，2022，51（4）：111-113.

[5]劉涵，梁家勛.人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J].新型工業(yè)化，2021，11（11）：250-251，253.