現代人工智能技術在機械電子工程中的應用

李巨遠 駱佳錄 李 晨 張邁迪 李宏林

（1.西安科技大學，西安 710054；2.西安理工大學，西安 710048）

在社會科技迅猛發展的背景下，現代人工智能技術迅速進入人們的視野。在機械電子工程發展中，加強了對人工智能技術的應用，從而提升了機械電子工程自動化、智能化發展的水平。加快機械電子工程技術變革，促使機械電子系統控制的高精度化與機械電子設備的高穩定性是機械電子工程行業建設向新的更高的臺階邁進的核心[1-2]。因此，在現代人工智能技術在機械電子工程領域的應用研究中，相關技術人員應正確認識現代人工智能技術在機械電子工程發展中的技術核心地位，找準技術應用關鍵點，為推進機械電子工程現代化建設與發展奠定重要基礎。

1 現代人工智能技術在機械電子工程中應用的重要意義

1.1 滿足對機械電子系統的高精度控制需求

現代機械電子工程模塊優化設計要求實現精確化數據控制，但在機械電子系統正常運行過程中，外部客觀數據變化等因素會影響機械電子系統運行的安全穩定。因此，結合機械電子系統運行，不斷優化調整系統功能中的數據信息非常重要。應用現代人工智能技術后，可以利用人工智能技術高精度地控制機械電子系統的功能數據信息，從而實現數據的優化調整，提升機械電子工程的工作質量和工作效率。

1.2 提高機械電子設備穩定性

機械電子設備運行的穩定性會直接影響其工作質量，而設備的穩定性是由機械電子系統穩定性決定的。在傳統的工作模式中，技術人員往往需要通過傳統解析方法控制系統穩定，但其作用發揮不大，無法實現對整個系統的全面性、精確性控制。利用現代人工智能技術，則可以實現對數據的快速分析處理，即使系統輸入輸出的信息具有極強的復雜性和海量性，技術人員也可以利用人工智能技術實現數據的高效處理，從而充分保障系統穩定、提高機械電子設備運行效率。

2 現代人工智能技術在機械電子工程中的應用

2.1 基于超聲波傳感技術智能識別作業對象

在機械電子工程領域中，應用基于超聲波傳感技術的智能識別技術能夠實現對作業對象的精準化智能識別，從而加快機械電子工程的作業速度，提高作業效率。超聲波傳感技術能夠借助超聲波實現直接測距，從而獲取作業對象精確化的距離數據。同時，該技術能夠以計算機中的智能化控制系統為平臺，應用自動識別技術完成對作業環節的控制并發出指令，從而實現對作業對象的智能精準識別。例如：印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）是現代智能機器設備的重要核心，具有高敏感度的特點；在PCB的生產過程中，利用超聲波傳感器能夠通過對其進行精準識別，有效控制其生產過程，從而滿足處理精度要求。PCB輸送線如圖1所示。

2.2 基于導航系統的作業環境智能適應性

導航系統通過利用傳感器組合定位導航目標，能夠實現規劃機械電子產品運行方向、合理調節運行速度的功能。同時，通過與傳感器協作，能夠有效提高獲取各項數據的準確性，確保分析作業環境的精準度，提高導航規劃的準確性，從而為順利開展機械電子產品作業提供有力的技術支撐。在機械電子工程領域中運用導航系統，能夠在作業過程中實時檢測運行軌跡并進行記憶，從而及時規避存在的障礙或移動錯誤位置，保障設備的正常運轉。這一功能提高了設備對作業環境的智能適應性，改善了設備的作業環境，大幅降低了設備運轉失誤。例如：在智能掃地機中，運用搭載激光雷達與人工智能攝像頭聯動定位導航系統，通過結合激光識別與攝像頭識別，能夠使掃地機更加智能主動地適應作業環境，從而規劃最佳清掃路線，提高清潔覆蓋程度。

2.3 基于專家系統的故障診斷

在機械電子工程應用過程中，首先應分析傳統意義上人工智能系統的設計原理，探討其組成及應用，然后進一步與現代先進的人工智能技術相結合，并以此為基礎，整合已有的機械電子工程制造設備的故障案例數據，構建專家系統，從而形成基于專家系統的故障診斷系統，實現在機械電子工程設備運行過程中，通過設備信息采集系統對運行數據信息進行采集與快速分析，挖掘設備運行中存在的故障問題。機械電子工程中存在具有較高復雜性的非線性動力學數學模型，在對其故障進行診斷分析的過程中，運用人工智能技術能夠大幅提升系統對數據的處理效率。同時，借助專家系統能夠快速準確地診斷出故障類型，精確定位故障位置，并給出故障排查與檢修建議[3]。故障診斷專家系統構成如圖2所示。

系統工作過程中，要先對機械電子工程設備故障案例數據庫中的相關案例數據進行統計分析，然后在數據處理過程中挖掘案例數據中的信息，再根據計算結果得出案例故障數據在神經網絡判斷中的占比，從而為后續故障類型及故障發生可能性的計算奠定基礎。在系統運行過程中，用戶可以通過人機交互屆界面獲取設備運行數據。同時，系統通過實時監測設備運行情況，能夠判斷設備是否發生故障，若發生故障，則及時輸出設備故障類型及故障位置等信息，向用戶展示診斷結果。

2.4 模糊推理系統與神經網絡系統的協調運用

現階段，通過人工智能技術在機械電子工程中的應用，形成了機械電子技術中的模糊推理系統。該系統能夠實現全面化的信息處理，具有清晰的結構，在實際應用中適應性良好，而且能夠根據數據實際情況，基于語言分析下達指令，從而實現數據的有效處理，并形成信息指令的相對性函數。目前，該技術已經廣泛應用于機械電子技術實現信息自動化控制和數據處理中[4]。模糊推理系統中的模糊化交叉率相關取值范圍如表1所示，其中lower、low、medium high、higher是模糊交叉率的5個取值范圍。

表1 模糊化交叉率相關取值范圍

然而，模糊推理系統是映射域，在機械電子工程中的應用存在一定的局限性，對于更復雜、海量的數據計算存在一定的限制，且連接固定性存在一定的缺陷，可能會對數據處理效果產生一定的影響。因此，在實際應用中，模糊推理系統往往要與神經網絡系統協調運用。

神經網絡系統又稱人工神經系統，是使電子信息系統模仿人類神經系統，采取遍布式的信息存儲方式，通過神經元作用實現智能化的系統。神經網絡系統應用過程中，通過運用模擬結合方式對數據進行分析處理，并根據分析結果得出參與價值，從而形成獲取具體關聯函數的基礎。神經元系統結構穩定，為人工神經網絡系統智能化發展奠定了重要基礎。與模糊推理系統相比，神經網絡是該系統的映射點，它能夠完成規模龐大的數據計算，從而提供更加準確的數據[5]。因此，在機械電子工程應用中，協調運用模糊推理系統與神經網絡系統，能夠有效滿足其多元數據處理的需求，大幅提升工作效率。

3 現代人工智能在機械電子工程領域的實踐應用

3.1 在大型商場智能監控系統中的應用

商場是人員密集場所，在商場中安裝監控系統對于做好商場安全管理具有重要意義。目前，大型商場的監控需求不斷提升。在人工智能技術的支持下，可以在商場監控系統中加入智能識別技術，這對高效識別商場攝像頭所采集的圖像信息，從而掌控商場情況具有重要作用。同時，通過機械電子設備采集信息，可以將信息傳遞至監控中心處理設備，然后利用人工智能進行數據的分析、統計并輸出結果，能夠形成數據表或智能化曲線、動態圖像等，以供商場管理人員、安保人員查看。通過智能監控技術，極大地降低了大型商場的管理難度，提高了商場管理質量和安全保障能力，從而為人們提供安心、安全的商場環境。

3.2 在煤礦開采中的應用

現代人工智能技術在機械電子工程的實際應用中，煤礦開采是重要的應用領域。在現代技術發展的背景下，煤礦開采不斷向自動化、智能化方向發展。借助智能化的機械電子設備，能夠實現對煤礦開采過程的智能化操控，在有效滿足生產需求的同時，有效提高煤礦開采施工的安全性。在人工智能技術的支持下，可以通過下達一系列智能化的生產操控指令，將開采設備在運行過程中產生的信息數據通過無線設備傳輸至計算機中，并對信息數據進行智能分析和整理，從而充分了解生產現狀及生產需求，并且能夠以此為依據進行設備狀態的自動化、智能化調控，確保設備保持最佳生產狀態，提高生產效率。

4 結語

在時代發展與科技進步背景下，人工智能技術擁有廣闊前景，它在機械電子工程領域的應用也將是帶動機械電子工程順應時代發展的必然路徑。現階段，人工智能技術在機械電子工程領域的應用呈現出了巨大優勢，但其實現成熟發展與普及應用仍舊有一段距離。因此，相關技術人員應當加強對機械電子工程人工智能技術應用的研究，使人工智能技術在該領域發揮更高的實踐應用價值。