人工智能在機械電子工程中的運用分析

苗廣輝，田　寧，張志忠

人工智能在機械電子工程中的運用分析

苗廣輝1，田寧2，張志忠1

(1.中國電子科技集團公司第十三研究所 河北 石家莊 050051；2.河北工業職業技術大學 河北 石家莊 050091)

機械電子工程行業的飛速發展推動了我國的工業生產向信息化、自動化轉型。機械電子工程是實現我國工業生產智能化的關鍵，因此機械電子工程領域的從業人員應根據機械電子工程的自身特點，針對各個生產環節，將人工智能技術與機械電子工程進行高度融合，以提高機械電子工程設備的作業效率與安全性，為我國機械電子產業的發展奠定堅實基礎。

人工智能；機械電子工程；機械自動化

機械電子工程俗稱機電一體化，是電子技術與機械工程的有機結合，通過應用電子技術、控制技術、通信技術等對機械制造生產進行智能化調控，在數據采集、傳輸與指令控制等方面有明顯優勢[1]。隨著人工智能技術的不斷發展，將人工智能技術應用于機械電子工程中，建立智能化操控體系，可以提升設備運行的效率和安全性；實現數據信息對接形式的基準化檢測，保障電子、電氣設施運行的穩定性；可以對控制體系進行精細調整，提升信息處理的準確率，降低故障率。

1　人工智能技術概述

人工智能又被稱為AI，是借助計算機系統以及精密算法模擬人類的智能、思維幫助人類解決實際問題的前沿技術。人工智能技術具備自主學習能力，可將已有的知識、經驗用于處理不同類別的問題。人工智能技術可以在一定程度上替代人工進行多維度測控和計算，由于具備的高精密、高效率算法等優勢在機械電子工程領域具有較高的應用價值[2]。

2　人工智能在機械電子工程中的應用優勢

目前，機械電子工程在實際運行時存在人力成本過高、操作失誤率高、設備運行穩定性差、生產效率低等問題，難以應對越來越激烈的市場競爭。隨著機械電子產品的精細化和智能化發展，對機械設備的操作流程也提出了更高要求。

2.1　提高操控精度

人工智能的應用為機械電子工程多元操控系統提供了技術支撐，通過模擬人類的思維方式對各類信息進行處理，確保操控系統處理數據的精確性，為后期機械電子工程的操控精度提供保障[3]。

2.2　提高控制系統智能化程度

將人工智能技術應用于機械電子工程之中，結合模糊控制理論、神經網絡算法以及線性運算，能大幅提高機械電子工程控制系統的智能化程度，可增強系統運行時的主體識別性能，將內部數據信息進行合理轉變，保證指令下達的合理性。

3　人工智能在機械電子工程中的運用

機械電子工程涵蓋了與電子信息、機械控制等系統相關聯一系列的電氣設備或控制結構。隨著機械電子工程的不斷發展，相關設備與控制系統之間的數據傳輸量越來越大，借助人工智能技術，可提高各設備之間數據輸送以及傳遞指令的準確率，保證任務運行的精確性，為生產效率與生產安全性提供保障。

3.1　機械設備控制系統

智能化生產是制造行業的主要發展方向，運用人工智能技術對機械電子工程電氣控制系統的自動化程序進行智能化升級，能進一步提升設備的生產效率和操作便捷性。運用人工智能技術可優化設備之間數據傳輸的協控模式、簡化設備之間的數據傳輸機制，極大提升了設備運作效率。經過智能化升級后控制系統還能對電氣運行以及智能化制造過程進行自動跟蹤與監測，并對異常狀況進行及時反饋，確保整個生產流程始終處于可控的狀態。

3.2　電氣系統

電氣系統是機械電子工程中的重要組成部分，將電氣系統與人工智能技術相結合，可為電氣系統智能化管控提供衡量基準，并能對內部數據進行邏輯性對接和處理。借助人工智能技術可在電氣系統中實現對操作過程的故障模擬與故障檢測，以此為終端數據比對提供重要衡量基準并及時生成決策方案，為工作人員提供決策依據。

3.3　信息輸入/輸出系統

機械電子工程系統結構復雜、運行環境一般都比較惡劣，數據信息的輸入量較高，容易導致系統負荷過載，影響系統運行的可靠性。通過將神經網絡算法、模糊控制理論應用于系統數據庫以及主體驅動功能之中，即便是傳輸海量數據，也可通過固定處理機制對數據信息進行價值挖掘以及處理，實現對數據信息的精準識別。除此之外，神經網絡算法還可模擬人類思維模式，深度解析系統內部的資源，然后按照既定的語義邏輯以及信號對操控系統內部的數據信息進行精準測量與推演，大幅提高了數據信息傳輸的時效性[4]。

3.4　工業機器人

工業機器人是目前工業產業中實現自動化、智能化、精細化以及批量化生產的重要設備。將人工智能應用于工業機器人中，例如為焊接機器人安裝各種傳感器及其控制系統，使其可以收集外界信息并反饋至主系統中，最后根據主系統下達的驅動指令進行焊接作業。除此之外，焊接機器人還具備自動檢測功能，進一步保障了焊接質量。

3.5　數控系統

將人工智能技術應用在數控系統中，可對操控模式進行智能化調整，可有效提高數控加工程序的運行精度，能實時比對與分析運行時存在的問題，然后界定不同操控位列下存在的誤差，并及時進行修正，保證數控系統的正常運行。

3.6　優化產品設計

在機械電子工程自動化控制領域應用人工智能技術，能夠有效解決產品設計和優化過程中的部分難題，輔助設計人員完成復雜程度更高的設計工作。在人工智能技術與計算機互聯網技術的支撐下，設計人員可以極大拓展自己的設計思路，為所設計產品的科學性和合理性提供技術保障。此外，設計人員還可以運用人工智能技術對所設計的產品進行模擬運行與檢測，為進一步提高產品的功能性與質量提供堅實的技術保障[5]。

4　結語

智能化是機械電子工程的發展方向，在機械電子工程中應用人工智能技術，可以進一步提升機械加工、制造、檢測、維修等環節的智能化水平。加快推進人工智能技術在機械電子工程領域的應用，有助于提高我國高端工業制造的整體水平，對我國實體產業的轉型與升級有重大的意義。

[1] 田豐.探析人工智能技術在機械電子工程領域的應用[J].江蘇建材,2022(1):62-63.

[2] 陳亮.人工智能技術應用于機械電子工程領域的作用分析[J].內燃機與配件,2022(2):221-223.

[3] 盛青山.機械電子工程行業現狀及發展趨勢分析[J].農業工程與裝備,2021,48(3):36-38.

[4] 張希斌.智能機器人技術在機械電子工程領域的應用[J].造紙裝備及材料,2021,50(6):108-110.

[5] 張麗娟.機械電子工程與人工智能的相關性分析[J].信息記錄材料,2021,22(6):144-146.

Application of artificial intelligence in mechanical and electronic engineering

MIAO Guanghui1, TIAN Ning2, ZHANG Zhizhong1

(1.The 13th Research Institute of China Electronics Technology Corporation, Shijiazhuang, Hebei 050051, China; 2. Hebei Polytechnic University, Shijiazhuang, Hebei 050091, China)

The rapid development of the mechanical and electronic engineering industry has promoted the transformation of China's industrial production to informatization and automation. Mechanical and electronic engineering is the key to realizing the intelligence of China's industrial production, so the practitioners in the field of mechanical and electronic engineering should, according to their characteristics of mechanical and electronic engineering, highly integrate artificial intelligence technology with mechanical and electronic engineering for each production link, to improve the operational efficiency and safety of mechanical and electronic engineering equipment and lay a solid foundation for the development of China's mechanical and electronic industry.

artificial intelligence; mechanical and electronic engineering; mechanical automation

TP18

A

2096–8736(2022)06–0044–02

苗廣輝(1972—)，男，吉林磐石人，大學本科，高級工程師，主要研究方向為電子機械制造和微波結構件設計制造。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：唐琦軍