人工智能技術及其在機械設計中的應用與發(fā)展趨勢

何秀穎

摘 要： 當前機械設計中的應用識別結構一般設定為目標式，難以確保設備的穩(wěn)定和安全，導致最終設計應用時的運行功率大幅度下降，為此提出對人工智能技術及其在機械設計中的應用與發(fā)展趨勢。根據(jù)當前需求，簡述人工智能技術及其發(fā)展趨勢，明確機械設計智能應用需求，進行數(shù)據(jù)采集，通過多層級的方式，確保設備運行的穩(wěn)定和安全，構建神經網絡智能機械設計模型，采用集成處理的方式來實現(xiàn)機械應用。

關鍵詞： 人工智能技術 機械設計 機械應用 發(fā)展趨勢

中圖分類號： TP393文獻標識碼： A文章編號： 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）已經深入到各個領域，尤其在機械設計中的應用，帶來了前所未有的變革。AI技術以其強大的數(shù)據(jù)處理能力和深度學習能力，為機械設計提供了更高效、精確的方法，極大地推動了機械制造業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展[1]。AI技術的引入，使計算機成為了“設計師”。通過機器學習和知識圖譜等技術，AI能夠自主學習和優(yōu)化設計，減少人為因素帶來的誤差，提高設計的可靠性和效率[2]。同時，AI還可以幫助企業(yè)實現(xiàn)智能制造，提高生產效率和產品質量，推動機械制造業(yè)的轉型升級，為社會的發(fā)展帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。

1 人工智能技術及其發(fā)展趨勢

人工智能（AI）一般是通過模擬人類的思維過程，讓機器具備學習和解決問題的能力。隨著技術的不斷發(fā)展，AI正逐漸從實驗室走向實際應用，成為推動社會進步的重要力量。AI的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）深度學習技術的廣泛應用使機器能夠更好地理解和分析大量數(shù)據(jù)。通過神經網絡的訓練，AI可以自動提取出有用的信息，為各個領域提供強大的支持[3]。（2）自然語言處理技術的進步使機器能夠更好地與人類交流。從語音識別到機器翻譯，AI正在逐步取代傳統(tǒng)的文本處理方式，為跨語言溝通提供了便利。（3）計算機視覺技術的快速發(fā)展使機器能夠“看懂”圖像和視頻。這不僅在安防、醫(yī)療等領域有廣泛應用，還為智能駕駛等新興領域提供有力支持[4]。

2 構建機械設計中人工智能應用方法

2.1 機械設計智能應用需求明確

在機械設計中引入人工智能技術，一定程度上可以進一步強化機械應用的效果，營造初始的應用環(huán)境[5]。因此，明確實際的應用需求是必要的，結合當前的機械設計要求進行需求設定，如下所示。

（1）從功能性需求出發(fā)，設計師需要明確機械裝置需要實現(xiàn)的動作和功能。例如：是否需要高精度、高效率、長壽命等。AI可以通過分析大量的歷史數(shù)據(jù)，提供對功能實現(xiàn)的預測和建議。（2）考慮設計過程的優(yōu)化。傳統(tǒng)的機械設計往往依賴于設計師的經驗和直覺，而AI可以通過智能優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群算法等，自動尋找最優(yōu)設計方案，大大提高設計的效率。（3）安全性也是不容忽視的需求。機械設計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可以通過對歷史故障數(shù)據(jù)的分析，預測潛在的安全隱患，并提供相應的解決方案。

2.2 數(shù)據(jù)采集與多層級智能識別結構設計

在構建機械設計中的人工智能應用方法時，數(shù)據(jù)采集和多層級智能機械識別結構設計是兩個核心環(huán)節(jié)。在機械設計中，采集各種類型的數(shù)據(jù)，包括結構數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等；與此同時，需建立完善的數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行清洗、標注、整合等預處理操作，以待后續(xù)使用。隨后，基于機械設計的應用要求，結合人工智能技術，設計多層級的智能識別結構，如圖1所示。

結合圖1，實現(xiàn)對多層級智能識別結構的設計與實踐與驗證。機械設計過程中，增設多種傳感器和執(zhí)行器，實現(xiàn)多層級機械感知與動作控制。

2.3 構建神經網絡智能機械設計模型

結合神經網絡人工智能技術，構建機械設計的應用模型，以確保更好地實現(xiàn)機械裝置的智能化設計和優(yōu)化。先收集大量的機械設計數(shù)據(jù)，包括結構數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等。將其成為訓練神經網絡的基石。并通過神經網絡學習設計的規(guī)律和特征，為后續(xù)的設計提供指導。接下來，選擇合適的神經網絡程序，建立神經網絡機械應用原理，如圖2所示。

結合圖2，實現(xiàn)對神經網絡機械應用原理的設計和執(zhí)行。

3 實驗

此次主要是對人工智能技術及其在機械設計中的應用與發(fā)展趨勢進行分析與驗證研究，考慮到最終測試結果的真實性與可靠性，采用對比的方式展開分析，結合實際的測定需求，利用專業(yè)的設備和裝置進行基礎數(shù)據(jù)、信息的采集，匯總整合之后，以待后續(xù)使用。接下來，進行基礎測試環(huán)境的關聯(lián)與搭建。

3.1 實驗準備

結合人工智能技術，對機械設計的應用測試環(huán)境進行預設與搭建。首先，明確該機械的設計需求，同時在應用范圍之內部署一定數(shù)量的節(jié)點，節(jié)點之間互相搭建，形成多維的數(shù)據(jù)采集程序。隨機標定出機械的測試周期，共3個周期，每一個周期的測試環(huán)境均是不同的。接下來，進行基礎測試參數(shù)的設定，如表1所示。

結合表1，實現(xiàn)對基礎測試參數(shù)的設定。基于此，結合人工智能技術，建立機械設計的應用聯(lián)系，形成穩(wěn)定的測試環(huán)境。接下來進行具體測定和驗證。

3.2 實驗過程與結果分析

在上述搭建的測試環(huán)境中，結合人工智能相關技術，對機械設計的實況進行測定與展開驗證研究。設置4項機械設計目標作為測試的主要應用任務，先明確各個機械設計的實際應用需求，通過人工智能技術與神經網絡技術制定對應的執(zhí)行環(huán)節(jié)與程序。導入預設的執(zhí)行任務，通過智能平臺對機械的設計情況進行監(jiān)測和把控，采集對應的數(shù)據(jù)、信息。構建對應的執(zhí)行流程，如圖3所示。

結合圖3，實現(xiàn)對輔助機械設計執(zhí)行流程的設計與實踐執(zhí)行。按照此環(huán)節(jié)，基本實現(xiàn)對機械設計任務的處理，結合當前測定，實現(xiàn)對結果數(shù)據(jù)的比對分析，如表2所示。

結合表2，得出最終的測試結果：針對隨機選定的4臺應用設計機械，經過3個周期的測定，最終得出的運行功率提升比均可以達到5.5以上，說明此次結合人工智能技術，所設計的機械應用設計方法針對性更強，具有實際的應用價值。

4 結語

總之，人工智能技術為機械設計帶來了前所未有的變革，使設計更加高效、精確。未來，隨著技術的不斷進步和應用領域的擴大，AI在機械設計中的作用將更加重要。然而，過程中也應關注其發(fā)展中的挑戰(zhàn)，包括如何確保設計的可靠性和安全性、如何處理倫理問題等。結合實際的應用需求及發(fā)展，推動機械制造業(yè)的轉型升級，強化最終的機械應用效果。

參考文獻

[1]冀永曼.人工智能技術及其在機械設計中的應用與發(fā)展趨勢[J].農機使用與維修，2023（9）：76-78.

[2]李紅.人工智能技術在機械設計制造及其自動化中的實踐[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2023，59（7）：182-184.

[3]郭仁貴.人工智能在機械設計制造及其自動化中的應用[J].機械管理開發(fā)，2022，37（12）：323-324.

[4]夏付欣.人工智能技術在機械設計制造及其自動化中的應用[J].造紙裝備及材料，2022，51（4）：111-113.

[5]劉涵，梁家勛.人工智能在機械設計制造及其自動化中的應用分析[J].新型工業(yè)化，2021，11（11）：250-251，253.