浅析机械电子工程与人工智能的关系

张伟

摘 要：进入二十一世纪以来，随着半导体技术不断突破，机械电子设备的成本不断压缩，机械电子工程已经逐步渗透进入各行各业，包括智能家电、交通运输、航空航天、国防科技等。学电子工程已经成为工业生产的主要动力之一，传统机械电子工程柔性差、智能化程度低，已经难以适应智能化、规模化的工业生产，人工智能在机械电子工程中的应用将给生产制造业带来新的变革。目前，我关于机械电子工程与人工智能的融合研究较少，很多研究成果不能直接用于实际应用，本文将深入地分析人工智能在机械电子工程中的应用，为机械电子工程的智能化发展提供参考。

关键词：机械电子工程；人工智能；应用；关系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.124

0 引言

传统机械工程偏重于机械结构、运动空间、结构稳定性等方面的设计，传统机械工程一般包括动力研究与制造工艺，动力研究的主要对象机械传动基本原理，制造工艺包括了机械零部件的加工、装配等生产过程。机械电子工程将传统的机械工程与电子信息技术进行完美的融合，早期的机械电子工程以分离模式研究电子工程与机械工程相关性，但随着现代科技的不断突破，机械工程与电子工程已经具备较高的融合度。现有的机械电子工程的智能化程度较低，严重制约了科技生产力的发展。

1 机械电子工程简介

1.1 机械电子工程的发展史

上世纪40年代，二次世界世界大战极大地推动了全球科技研究的发展，为了将研究成果快速应用于战争，学科之间的交叉已经成为实际工程需求。机械电子工程的发展主要经历了三个阶段，包括手工加工阶段、流水线生产阶段以及集约化生产阶段：（1）手工加工阶段，手工加工阶段主要依靠人力生产，人力资源直接决定了产品的生产效率，这种情况迫使人们通过技术手段提高生产力，极大地促进了机械工程的发展；（2）流水线生产阶段，该阶段的标志就是以流水线模式进行生产加工，极大地提升了产品生产效率，促进了规模化生产模式的发展，但流水线生产对零部件的标准化程度较高，生产柔性较差，已经难以满足社会群体个性化的需求；（3）集约化生产阶段，集约化生产阶段也是目前加工制造业正在发展模式，集约化生产柔性高、灵活性强，企业生产周期短，可以快速适应市场发展，除此之外，集约化生产阶段的产品具有较高的技术含量，提高了企业的核心竞争力。

1.2 机械电子工程的特征

机械电子工程中的各个学科不仅具有物理上的关联性，同时具备信息与功能的协整性。智能化机械电子工程与传统机械电子工程相相比，主要具备两个方面的优势。一是设计差异，传统机械设计注重机械结构与力学设计，智能化机械电子工程设计需要以机械与电子为核心进行扩展性设计，在设计中融合其他学科的研究理论，包括制造技术、管理技术等，设计人员需要根据功能自上而下进行设计。二是产品特征的区别，机械电子产品具备模块化、集成化的特点，因此产品结构相对简单，但内部运转机理比较复杂，这种设计可以有效控制产品体积，提高产品的综合性能。

2 人工智能介绍

2.1 人工智能的概念

人工智能主要用于研究、开发用于扩展人类思维的技术，人工智能实质上属于计算机技术的重要分支，人工智能的核心是通过计算机模拟人类的思维方式，从而帮助人类处理实际问题，人工智能的研究范围十分广泛，包括语言识别、专家系统、图像识别等等。人工智能是目前计算机领域的主要发展方向，研发的必须同时具备计算机专业知识、哲学理论知识、心理学语言知识等，人工智能实质上是提升机器处理复杂任务的能力，人工智能已经成为世界三大尖端技术之一。

2.2 人工工程的发展史

人工智能的发展主要经历了五个阶段：（1）萌芽阶段，上世纪50年代，以申农为首的科学家共同研究了机器模拟的相关问题，人工智能正式诞生；（2）第一发展期，上世纪60年代是人工智能的第一个发展黄金阶段，该阶段的人工智能主要以语言翻译、证明等研究为主；（3）瓶颈阶段，上世纪70年代经过科学家深入的研究，发现机器模仿人类思维是一个十分庞大的系统工程，难以用现有的理论成果构建模型；（4）第二发展期，已有人工智能研究成果逐步应用于各个领域，人工智能技术在商业领域取得了巨大的成果；（5）平稳发展阶段，上世纪90年代以来，随着互联网技术的逐渐普及，人工智能已经逐步发展成为分布式主体，为人工智能的发展提供了新的方向。

3 机械电子工程与人工智能的融合

机械电子工程领域的应用系统一般属于非线性系统，该系统具有一定局限性，难以处理多变量复杂问题。如果在实际工程应用中遇到类似问题，一般有三种解决方案，一是建立数学模型，二是建立经验公式，三是将时间规律总结成理论知识。以上方法具有较高的精度，但难以应用于多变的复杂系统中。针对上述工程应用问题，可以通过神经网络系统与模糊逻辑系统有效解决，以上两种系统都是对人类思维模型进行模拟，通过规则与规则之间的关联性，解决多变量的工程应用问题。人工智能技术在机械电子工程中的应用可以有效弥补传统系统的缺陷，为机械电子工程的发展提供新的路径。

4 总结

智能化的机械电子工程具备传统机械电子工程无法比较的优势，智能化的机械电子工程将成为工业制造的主要趋势。随着科学技术的发展，各个学科不断细化、深化，学科之间的交叉也越来越频繁，学科之间的交叉可以有效扩展知识的延展度，为科学技术提供多元化的发展空间。除此之外，智能化的机械电子工程可以有效提高生产效率，最大限度降低生产制造业的人力成本。本文从机械电子工程的概念与特点、人工智能的概念与特点以及机械电子工程与人工智能的融合途径等三个方面，分析了智能化机械电子工程的可行性与发展趋势，希望本文的研究有利于我国智能化机械电子工程的发展。

参考文献：

[1]田海湧.关于机械电子工程与人工智能的相关性分析[J].电子技术与软件工程，2014（11）：104-105.

[2]张长弓.浅谈机械电子工程与人工智能的整合思路构建[J].神州，2014（03）：41.

[3]吴昊年，杨文.刍议机械电子工程与人工智能之间的关系[J]. 电子技术与软件工程，2015（15）：130.