人工智能在機械電子工程領域的應用

王風

摘要 隨著信息技術以及網絡技術的飛速發展，人工智能技術已經被廣泛應用于各行各業中，既提高了行業的生產效率，同時對行業產品質量提高有著很大的促進作用。其中，人工智能在機械電子工程領域的應用也相當廣泛，推動了機械電子工程領域信息化和自動控制等方面的發展。基于此，本文首先分析了機械電子以及人工智能的相關概念、特點、作用等內容，然后就人工智能技術在機械電子工程領域應用發展狀況和具體應用情況作了詳細的闡述。

【關鍵詞】人工智能 機械電子 特點 應用

近年來，我國的人工智能產業得到了迅猛的發展，智能芯片、信息處理、深度學習與應用等多項技術都處于世界先進水平。人工智能不僅改變了我們的生活，同時也大大提升了各行各業的生產效率。具體到人工智能在機械電子工程領域的應用來說，由于人工智能科技生產力的變革作用，使得其運用到機械電子工程行業產生了行業的更新換代，使得逐漸從傳統的機械工程向電子智能化機械工程方向發展。人工智能技術的應用提升了機械電子工程的效率和自動管理水平，有效的推動了機械電子工程的高效化、智能化發展步伐。

1 機械電子工程及人工智能的相關概念

1.1 機械電子工程

所謂機械電子工程其實是近幾年新興的一門綜合性學科，主要是指機械工程領域中自動化的應用，概括來說就是“機電一體化”。其涉及的領域較多，比如電子、機械化、信息處理、電氣自動化、自動控制科學及材料科學等相關學科。由于機械電子工程涉及領域廣泛而且所涉及的學科較為前沿，使得機械電子工程成為一個國家科技能力的重要體現和科技實力的集中體現。當前，我國機械電子工程已經取得了舉世矚目的成就，并且在我國的工業化進程中發揮了重要作用。目前機械電子工程的應用已經滲透到工業生產的各個角落，很多大中型企業已經普遍采用機械電子工程系統來提高企業生產效率和經營效益。從我國的機械電子工程發展來看，主要分為三個階段：第一個階段是以手工和人工生產為主的萌芽階段;第二個階段就是通常提到的機電一體化階段，在這個階段只有一些科技實力先進，經濟實力雄厚的企業有能力進行機械自動化改革，實現機械化生產;第三個階段是以智能化為特征的階段。智能化是當前科技革命的核心內容，隨著科學技術的不斷發展，以及信息技術的飛速發展，人類正在步入電子信息時代，在信息化的社會生產中，人工智能技術將普遍應用于機械電子工程領域。這也是我國進行機械電子工程領域科技研究和突破的重要原因之一。

1.2 人工智能技術

人工智能作為一種新興的產業，是建立在計算機技術以及其他前沿科學基礎上的技術，由于人工智能技術能夠大大提高生產效率，并且擁有廣闊的發展前景，使得各行各業乃至世界各國都非常重視人工智能技術的開發與利用。從學科角度來看，人工智能技術是計算機科學的一個分支，在電子信息科學和計算機科學的基礎上，將心理學、語言學、人體科學等相關的科學知識運用到現實的生活和產業生產中，人工智能技術開發利用的目的是為了提高生產力，以取代人力或者人力所不能夠達到的作業水準。基于對人工智能技術的發展方式，可以將人工智能技術的發展分為三個階段：

1.2.1 未成形階段

雖然計算機技術已經出現和被應用到企業管理中，但是互聯網技術仍未成形，手工生產依然是這一階段的主要生產方式。

1.2.2 萌芽階段

在這一階段，互聯網技術得到了較大的普及，計算機科學和其他較前沿科學被廣泛應用到各個領域，人工智能的概念及其應用逐漸得到了人們的認可和重視，但是由于技術限制，大部分領域仍沒有使用人工智能的技術條件和應用環境。

1.2.3 高速發展階段

互聯網大規模的普及，并且隨著電子信息技術的飛速發展，物聯網工程技術逐漸被開發出來并被應用到某些領域的作業環節中，人工智能在這個階段開始影響人們的生活、思維以及生活習慣，在機械電子工程領域也被廣泛應用。

就我國人工智能在機械電子工程領域的應用狀況分析，我國當前正處在第三個階段。目前這種綜合性的應用型技術處在蓬勃發展時期，由于受到技術和開發成本等因素的影響，仍然有很多技術應用沒有走出實驗室實現批量生產。但是隨著電子計算機的更新換代，大規模的人工智能新技術將會誕生，同時將應用于各行各業以及人們的生活中。

2 機械電子工程和人工智能的特點

2.1 機械電子工程特點分析

機械電子工程是電子工程、機械工程以及自動化工程結合起來的綜合性學科，現階段機械電子工程主要具有以下幾個方面的特點：首先，機械電子產品結構相對簡單。相對于傳統意義上的機械電子來說，現階段的機械電子產品擁有構造簡單、空間占用小的特點;其次，機械電子工程學科理論體系逐漸成熟。從電子工程、機械工程以及自動化工程來看，三者相互融合產生的機械電子工程學科，培養出來的設計人員都具有全面決策設計的能力，能夠保障機械電子產品在運作過程中的科學和準確性。

2.2 人工智能的特點分析

人工智能作為計算機科學的重要分支，是一種結合人類智能發展起來的智能機器，現階段的人工智能產品具有圖像識別、語言識別等多種能力。歸納人工智能的特點主要包括：

2.2.1 人工智能能夠改變人們的思維和觀念

人工智能是綜合計算機科學、電子信息科學以及其他相關的人文科學的綜合性科學，從某種意義上來說，人工智能技術能夠促進人們的溝通交流，能夠實現與不同群體的溝通更便捷，同時在人工智能環境的影響下，人類的依賴性以及思維習慣都會因此而受到影響。

2.2.2 人工智能是第一生產力

人工智能應用于工業領域，如機械電子工程領域，能夠促進機械電子產品的應用范圍、工作效率，這對于促進企業發展和實現經濟的快速增長都具有重要的意義。未來的人工智能會進一步縮小人力管理的空間，人們只要在家就能夠實現對于企業生產、管理以及銷售等方面的作業流程。

3 人工智能技術在機械電子工程領域應用發展狀況

人工智能在機械電子工程中，最直觀的展示要屬美國大片中對于人工智能應用的科幻技術應用了。由于歐美文藝界慣有的未來意識的思維特點，這種發散性思維也成就了美國大片引領人工智能行業的先鋒角色。當然，電影是虛構的，但是也不是空穴來風的，電影中很多關于人工智能的機械電子工程應用已經在實驗室被研發出來，但是由于技術水平限制或者開發利用成本較高的緣故，很多技術應用仍然走出實驗室，實現批量生產。

回到我們的現實世界，人工智能技術在機械電子工程領域應用最廣泛的當屬德國和日本的機器人工業了。早在上世紀八十年代，德國和日本就已經著手開始了機器人的研發和應用，但是在人工智能萌芽階段，機器人僅僅被用來代替人工的操作機械手臂或者部分智能家居，由于機械電子產業工作的重復性特點，使得人工智能在機械電子產業中取代人工操作有很高的應用前景，并且隨著機械電子工程領域對于人工智能技術的需求越來越多，人工智能逐漸成為了一個緊緊依托技術面向各企業的產業。

在目前，中國許多大中型機械電子工廠已經大量使用人工智能機器人代替人工作業，不光是產業內部生產正在更新換代，同樣，對于人工智能技術的專利收購也在逐漸增加，例如2016年我國小家電行業制造巨頭美的集團成功收購了德國機器人制造商Kuka，以此邁出了我國機械電子行業進入高端機器人市場的第一步。國內有實力的大學和研究機構一直致力于人工智能技術的研發工作，并且在機械電子工程的人工智能技術處在世界領先地位，在國家的大力支持下，很多高校、企業等研發機構都開始了機器人的智能技術的開發研究工作，人工智能在機械電子工程行業的逐步應用必將會推動人工智能技術的進一步發展，實現機械電子企業的“人力”到“智能”的改變。

4 人工智能技術在機械電子工程領域的應用研究

4.1 精確的系統操作

人工智能系統最大的優勢是本身的邏輯性能和強大的計算能力，由于機械電子工程本身是一個十分復雜的系統工程，這就使得其自身操作方面存在著很高的技術要求。但是如果將人工智能系統嵌入到機械電子工程系統中去，能夠使復雜不易操作的機械電子工程系統簡單化或者人性化，在操作過程中，只要根據人工智能系統的操作要求和目的通過模糊推理和神經網絡系統完成自行設計和選擇，從而使機械電子模型的控制和使用處于一個按鈕或者幾個按鈕的簡單操作上，以此實現最佳的操作效果。

4.2 優化機械電子產品的診斷流程

隨著現代信息技術的不斷發展，人工智能技術在優化機械電子產品診斷流程上有著不俗的表現。由于機械電子產品自身系統的復雜性，使得其穩定性上存在一定的隱患和缺陷，傳統的解決辦法包括建立示范庫、推導數學方程和學習生成知識等三個主要方面，而在現代機械電子產品應用中，人工智能技術能夠使這種機械電子工程系統的輸入和輸出更具有操作性和便捷性，能夠大幅度的提高檢測的科學性和準確性。從而大大提高了機械電子產品的使用性能，縮短了機械電子產品的診斷流程所占用的時間、提高了工作效率。

4.3 對系統的詳細研究

一般來說，機械電子工程領域的系統研究主要集中反映在模糊推理和神經網絡系統中，具體順序是通過模糊推理技術對人腦功能的描述能力，將所獲得的信息轉化為機用語言數據;然后通過神經網絡系統對人腦結構的模擬數據進行整合分析，在此基礎上將兩者進行對比，然后在相應的數據參考下進行操作控制和管理。把模糊推理技術和神經網絡系統技術應用到機械電子產品的輸入和輸出中來，能夠使產品系統實現高精度的操作和控制，二者相互結合能夠使機械電子的信息能夠在不同網絡層次中找到最合適的表達空間。

4.4 找到最合適的表達空間

人工智能在機械電子工程領域能夠根據數據信息找到最合適的表達空間，這種空間表達對于系統數據的有效整合和優化有著十分重要的意義，具體來說其主要體現在兩個方面：第一，增強函數連接方式。增強函數連接方式是人工智能在機械電子進行空間表達最重要的方式之一，由于增強函數連接方式能夠實現數值高速運算的過程中保證精度，這使得這種空間表達方式在語言表達能力上使語言表達系統更加嚴謹和富有邏輯性，同時在系統的大規模運算中起到非常重要的作用。另外，人工智能函數連接技術還能夠增強對于整個網絡系統的空間構建，以此實現機械電子工程更簡便性的操作和控制。

4.5 模糊系統與神經網絡系統的融合方式上

模糊系統與神經網絡系統的融合主要體現在人工智能在機械電子工程中的融合功能上，這種融合功能可以分為功能互補融合以及功能相似融合。具體來說，功能互補融合是將神經網絡系統中嵌入模糊系統，在神經網絡系統的計算和邏輯推演能力作用下，更大效果的發揮模糊系統的學習能力和規律總結能力。兩者一個認識對象，一個總結對象特征，兩者功能相互補充和融合，形成和發揮更強大的整體功能，使得整個系統的智能化程度進一步提升，這對于實際的操作有很重要的意義;另一方面，功能相似的融合主要是指利用模糊系統最大算子和最小算子與神經網絡系統在算子中的相似性進行融合分析和使用的描述。通過兩者的融合和分析能夠極大地提高系統的整體運算性能。這對于簡化機械電子工程的計算過程，增加系統中的信息量來提高使用效率有著很重要意義。

5 結語

總之，人工智能技術應用于現代機械電子工程中，極大地提高了機械電子工程的發展，進行關于人工智能在機械電子工程領域的應用研究，能夠讓我們看到人工智能在機械電子工程領域應用的時代發展趨勢。因此，現代機械電子工程設計必須以人工智能技術的合理運用為基礎，在這個過程中，加大對于技術瓶頸的研發力度，不斷開拓全新的機械電子工程人工智能技術，實現兩者共同發展和共同進步的研究目的。

參考文獻

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