基于慧鱼模型的人工智能设计

唐菲蔓　刘玉婷　周晨曦

摘 要：慧鱼模型诞生于1964年的德国，作为一种新的教学体系，为创新教育和实验创新提供了最佳载体。基于慧鱼模型，在不影响模型组合精度的前提下，保证反复的拆装;组件工业由燕尾槽专利设计，六面拼接，独特设计，可实现任意组合和展开。因此慧鱼模型可以广泛用于机械设计制造方面。信息时代以来，人工智能开始迅猛发展，得益于慧鱼模型的独特设计，其在人工智能的应用也越来越广泛。本文将对基于慧鱼模型的人工智能设计予以阐述，希望能够为之后用于人工智能提供参考。

1 引言

模块化的慧鱼模型，又称工程积木，是一种具有可组装性、灵活性和系统性的创新性教学型工具。其具有一般工程机械制造所需的各种不同型号和尺寸的零件。慧鱼模型由机械部件、微型电机、传感器（光、热、磁、触敏等）、气动部件、计算机接口板和控制软件等组成，具有简单、稳定、系统、灵活的优点。该模型是展示科学原理和技术过程的理想型教学工具，为创新教育和创新实验提供了最佳载体。除此之外，随着生活水平的提高，人民的生活开始发生着翻天覆地的变化，新的生活习惯逐渐养成，而这种生活习惯也带来了新的不便利、比如停车位紧张等等，本文将阐述基于慧鱼模型设计下的人工智能是如何应用于这些方面的，为之后的人工智能设计提供参考和支持。

2 在运动方面的应用

越来越多的人开始在业余时间选择各种各样的体育活动。高尔夫一直被认为是一种高雅的体育活动，因为它对球场的要求很苛刻，普通人很难玩。为了让更多的人接触到这项运动，近年来室内高尔夫垫变得流行起来。由于其设备简单、折叠方便等诸多优点，得到了广泛的应用。但是，每次击球时都不方便捡起球。针对这种不方便，通过慧鱼模型而专门设计了此机器人，它的功能是把洞内或洞外的球捡起来，再把球放回原处。

2.1高尔夫机器人的工作机制

首先在孔上安装了一个光电传感器。当球落入洞内时，光电传感器被覆盖，控制系统得到信号放下驱动块臂。然后机器人会停下来执行程序，即捡起洞中的球。高尔夫球最终将被拿起并送回起始点。如果球不在洞中，光电传感器将不会接受机器人执行程序沿轨迹寻找球的任何指令。机器人上有一个磁传感器，当它感受到来自球的磁信号时，机器人会停下来执行捡球的程序。然后机器人把它送回初始点。最后控制系统将回到初始状态。这就是高尔夫智能机器人的工作机制。

2.2机械臂机制

机械臂的总长度为510毫米，包括横梁、机械臂前面的夹持器、机械臂后面的电池和终端磁传感器。与两指的机械夹持结构相比，四指夹持结构要重一些。为了避免机器人向后或向前倾斜，我们将较重的电池放在手臂的后部，使其能够保持手臂的稳定。机械手通过升降结构的传动沿垂直方向移动，行走距离为135毫米。

3 在采摘水果中的应用

目前，我国水果采摘以手工采摘为主。利用各种采摘的辅助设备，可以极大的提高采摘效率，降低水果的损坏率，节约劳动力成本，显著的提高果农的经济效益。为了提高采摘效率，通过设计基于慧鱼模型的采摘机机械臂可以有效地解决采摘效率低、损坏严重的问题。

3.1机械臂的整体结构设计

在将捡拾器准确地送到拾取物体位置的整个过程中，机械臂需要牢固的稳定而不晃动，快速准确定位，可以为后续的拣选工作奠定基础。拣选作业中最耗时的环节即是机械手的运动过程是。机械手的自由度越高，结构越复杂，控制系统的控制难度越大，成本也越高。因此，除了机械手的强度和刚度外，还应尽可能的考虑减少机械手的自由度，而采摘器可以避免树枝和未成熟果实到采摘对象的位置。设计的机械臂分为主支架、转臂、传动系统和控制单元。

3.2机械臂主支架结构设计

机械臂的主要支撑是旋转臂在拣选过程中驱动机器的载体，对整个机械臂起支撑作用。为了减少设备的整体空间和自重，主支架采用两段式设计，每段主支架采用4个20cm长的铝合金型材。两机械臂主支撑中心传动部分选用传动精度高的丝杠。第二节主支架与第一节主支架中间的螺钉、转臂底端与第二节主支架中的螺钉通过螺母连接，并组合成具有自锁功能的螺钉螺母结构。

3.3机械臂旋转臂结构设计

为了保证整个装置在拣选过程中的稳定性，选择了重量轻、强度高的气动装置作为旋转臂的驱动部分。由气泵电机驱动，两侧导轨支撑引导，实现旋转臂20-25cm伸缩运动。两侧导轨在拣选作业中形成一对力，平衡旋转臂运动时产生的弯矩。转臂底部的蜗轮与第二主支架上的转臂运动的蜗杆结合，形成具有自锁功能的蜗轮蜗杆机构，防止运行中停电造成安全隐患。

总结

除了上述所表明的例子以外，其他应用实例还有很多。比如应用于仿生机器人，利用慧鱼的创新组合模型进行了六足昆虫仿生机器人的仿真设计，并开发了相应的支持程序，使其完成了预定的功能和动作，能够满足教学和科研实践的需要。此外，解决了现有公交投币机无法扩展和排列纸币、无法识别纸币真伪的问题，在慧鱼模型的基础上，设计了一种智能化的公交投币机，它具有纸币自动开发、硬币分类高效、真伪智能识别和硬币应急一体化等优点，具有广阔的应用前景。纽扣电池作为一种电池，具有不可替代的地位和广泛的应用。但传统的纽扣电池检测方法单一，效率低下，不合格电池利用率高。为了提高电池检测的工作效率，降低不合格电池的利用率，改进电池的检测模式，可以通过慧鱼设计一种替代传统电池检测方法的工作。整个系统的工作是利用送料装置、测试装置和接收装置三个分支来完成的，从而达到测试的目的。通过本系统的设计，可以降低电池测试过程中的不合格率，提高测试的连续性，消除手工測试的弊端。总之，基于慧鱼的机械设计总类繁多，广阔的应用于各方面，能使机械水平更加提升，促进人工智能的发展。

参考文献

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