人工智能技术在机械电子工程领域的应用探讨

李万虎

引言

目前我国机械电子工程领域行业发展迅猛，各个企业间竞争越发激烈，为谋求更长远的发展，各企业以人工智能技术为新方向，积极探寻机械电子工程领域的人工智能技术应用方向与方法。人工智能技术现已成为机械电子工程领域的研究热点，加强对其的应用探究能够推动机械电子工程领域实现跨领域发展的目标实现。[1]

一、机械电子工程领域的人工智能技术简介

人工智能技术，即AI技术，是一种将多个领域技术有效融合后生成特殊程序，是现代科技发展的集中体现，在多个领域中都展现了极高的应用价值。人工智能技术作为一种特殊的程序技术，其将当下新兴的图像识别技术、信息处理技术等技术集中应用，为人们的生产生活带来极大的便利。

对于机械电子工程领域而言，人工智能技术的引进对行业发展有着重要的推进作用。人工智能技术的合理应用不仅可以有效促进生产质量与生产效率的提升，还能够进一步满足市场对电子机械工程产业的多元化需求。如在当下机械电子产品市场中，变压器、电抗器、电容器、组合电器、断路器等电气设备的智能化需求进一步扩大，智能机械电子产品的广泛售卖，不仅带动了相关企业的发展，对人们的生活也形成了巨大的影响。因此，机械电子工程领域企业应紧密结合市场发展要求，了解人工智能技术的应用方向，强化对工作人员的知识培训，以合理应用人工智能技术推进企业健康发展。[2]

二、机械电子工程领域的人工智能技术应用

（一）人工智能技术在精准化操控中的应用

人工智能技术是一种对人类思维进行模仿的新兴技术，这种技术有着与人类思维相似的特点：严谨与灵活并存。将人工智能技术应用到机械电子工程领域的各种生产工作中，能够有效提升生产操作的精准性。在实际生产流程设计中，人工智能系统使得工作人员在操控设备时更加精准，使其获得的产品数量与质量与实际生产需求相符，为后续的有效作业浇筑坚实的基底[3]。

同时，在机械电子领域的生产工作中，人工智能技术的应用能够简化原始的机械化操作，借助模糊推理系统将生产要素进行个性化优化，最后使得在实际生产工作中，工作人员需要进行的操作任务被大幅度简化，甚至只需要操控几个按钮就可以完成复杂的生产流程。

（二）人工智能技术在数据分析中的应用

人工智能技术在机械电子工程领域的应用，极大地改善了目前机械电子产品数据分析不够全面的问题，可以说数据分析是人工智能技术应用于机械电子工程领域的核心功能之一。具体来说，在进行机械电子产品生产时，可以通过合理运用人工智能技术的逻辑性思维、模糊推理等系统，以添加函数运算的方式，提升机械电子产品中数据分析效率，让数据运算更加严谨，数据分析结果能够以逻辑语言的形式完整表达，进而使得机械电子产品的数字化程度得到大幅度提升，让用户的产品使用感更加优良。[4]

与此同时，机械电子工程领域的设备运行离不开准确的信息指令，只有相关信息指令在最短时间内传输至指定设备，设备才能够在生产中切实发挥其作用。这也是机械电子工程领域设备电子系统研究的重点，以人工智能技术为引导快速有效地完成信息指令所针对的设备的寻找。完成这一目标，需要系统对设备运行中上传的大量数据资源进行整合，快速筛选出其中有用的数据，为设备选择提供科学依据。具体而言，人工智能技术常常会以增强函数连接方式来辅助系统完成这一工作，这种方式能进一步地提升系统内进行的数值运算的精确度，提升最终设备选择结果的逻辑性。工作人员应用人工智能技术的时候，还能够实现对设备系统空间的不断优化，系统控制设备操作的水平也能得到全面的提高。

应用人工智能技术能够使得电子机械领域的数据分析更加高效便捷，但在目前实际的数据分析方面人工智能技术的应用尚不成熟，尤其是模糊推理系统在机械电子产品中的稳定性目前尚难以保障，因此人工智能技术在数据分析中的应用尚存在一定的限制。

（三）人工智能技术在故障诊断中的应用

人工智能技术在故障诊断中的应用主要包含两个方面：首先是人工智能技术在故障诊断的自动化方面的应用。机械电子设备在生产运用过程中出现故障是难以完全避免的，而为了有效地应对故障的发生，切实保障好设备的运行效果，必须高度重视故障诊断工作。人工智能技术能够帮助工作人员对于故障进行类型判断，并在故障发生初期就准确快速地找出故障发生部位，进而快速反馈给维修人员，确保故障在第一时间得到维修。人工智能技术的应用不仅减少了故障探查的时间，而且提升了故障维修的效率，让故障对设备的影响大大减小。

其次，在机械电子设备故障诊断中应用人工智能技术能够减少故障检测中的人力资源消耗。由人工智能技术控制机械设备的系统，将设备各个部件的工作参数信息反馈上报，并对收集的信息进行智能判断分析，推测得出故障诊断结果，切实提升了故障诊断的精确化程度。在人工智能技术应用中，相关技术人员能够通过搜寻故障案例库，将当下发生的故障与案例故障进行对比，找到最契合的案例，向工作人员发送故障发生的可能原因及解决措施，提升故障的处理效率与质量。[5]

最后，人工智能技术能够实现对机械电子产品故障诊断的流程优化。对于机械电子产品而言，其在生产中就需要对产品进行基础故障诊断，以此保障售出产品的合格性。但机械电子产品本身结构大多较为复杂，在运用过程中还存在系统不稳定等问题，这些情况会严重影响产品基础故障诊断的效率。在这一工作中引入人工智能技术，对常见故障采取针对性解决方案，就能够有效地解决诊断效率的问题。

（四）人工智能技术在自动化生产中的应用

图1 人工智能技术自动化生产应用（来源：搜狐网）

在机械电子工程领域中，机械工业生产是其极为重要的一部分，而人工智能技术在机械工业生产中的应用主要在生产的自动化及机械控制的智能化方面。在实际应用中，人工智能的应用能够降低人工操作安全事故的发生概率，减少机械生产的部分成本，同时人工智能的应用还可以缓解设备工作效率与生产速度要求间不匹配的问题，让机械工业生产的流程简化至最优[6]。以人工智能技术作为机械工业生产的技术基础，能够对历史生产经验进行总结，找寻各个设备的运行特点，在保证全局设备运行效果的前提下，寻找新的优化点。除此之外，人工智能还能够作为自动化生产指导，对设备出现的各种不同种类的故障，自动进行分析与分类，并选择相应的处理方法解决故障问题。

（五）人工智能技术在设计优化中的应用

电子机械行业作为中国经济支柱行业之一，相关技术、产品等的设计研发对于行业发展有着关键性的影响。电子机械行业的产品在进行开发设计时，其各个环节的工作展开都与计算机技术、大数据分析技术、人工智能技术等都有着紧密的关系，其中人工智能技术起到的作用主要在设计优化方面。

机械电子产品的用途大多较为专业，在设计产品时可能会涉及较多学科的知识，若设计人员对于其中某一个学科的知识掌握较为有限，则产品的使用感可能会受到影响。要解决这一问题需要企业聘请专业性较强，并且掌握多领域知识的复合型产品设计人才，但考虑到人力资源成本等问题，企业更加倾向于以人工智能技术弥补设计人员知识掌握不够广泛的缺陷。将人工智能技术引入机械电子产品设计后，设计人员可以直接利用人工智能技术对产品的设计进行优化，并分析过往收集的大量产品相关数据经验，对当下产品设计进行优化建议，进而提升产品的质量品质；同时人工智能还能够以数据仿真的方式，提前对产品进行性能与质量的模拟实验，让工作人员对产品的各项数据情况了解更多，并对潜在的质量隐患问题进行纠正。[7]

（六）人工智能技术在信息安全建设中的应用

就目前来看，机械电子工程领域的设备系统大多难以实现对信息安全威胁因素的自动识别与追溯，其真正发挥防护功能的时间大多在安全问题已经发生后，对于已造成的影响也无法有效防控，主观能动性较低，信息安全保障效果也不尽如人意。因此，为了保证机械电子工程领域的健康安全发展，人们可以通过将人工智能技术应用到配套的生产控制系统信息安全防护建设中，帮助防护系统主动识别、排除、追溯信息安全威胁，增强机械电子工程领域生产作业的稳定性和安全性。 还可以借助人工智能技术针对常见的安全威胁信息进行模拟训练，建立安全防护系统的黑名单、白名单，使机电一体化信息安全防护系统能够精准地识别、追溯安全威胁，增强防护系统的主观能动性，提升机械电子工程领域的发展水平。

图2 人工智能技术信息安全建设应用（来源：搜狐网）

除此之外，人们还可以借助人工智能技术对数据进行安全存储，其主要使用的是人工智能技术的代表性系统——神经网络系统。神经网络系统可以帮助企业在最短时间内获取各项网络信息，并且将所获取的数据信息安全存储起来，执行动态电子设计数据，经过协同处理，可以对神经系统中的神经元进行响应，这样信息就可以得到有效的防护与安全保障。

（七）人工智能技术在系统维护中的应用

在机械电子工程领域中，机械电子系统是大多数机械设备的必备品之一。而机械电子系统在实际工作中是存在一定的不稳定性的，这是由于大多数工厂中多台电子机械设备会使用同一电子系统，但不同电子机械设备的工作环境状况是不同的，最终电子系统中被输入的信息种类繁多复杂，电子系统稳定性下降，使得系统可能会出现输入信息与输出信息无法一一对应的情况，如设备名称与其使用次数、维护次数等信息无法对应。长此以往，可能会导致设备的损坏或产品生产不达标等问题。为了解决这一问题，过往的机械电子系统往往会通过设置规则库、经验知识的学习、数学公式引导等多种方法进行优化改善，这些方法的确在一定程度上提升了系统的稳定性，但若机械电子系统管理的机械设备数量进一步增加或产品生产速率进一步提升，此时数据的流通难度也会加大，设置规则库等过往常见的方法就无法满足系统稳定性维护需求。[8]引入人工智能技术后，机械电子系统可以通过人工智能技术对收集的信息进行识别，并在短时间内对这些信息进行数据化处理，将同类信息以关键字进行整合，保证系统数据流通的稳定性。同时人工智能技术还能够根据用户需求，对特定的资源进行分析查找，使得数据收集水平与数据本身质量都得到提高，为系统使用用户创造更大的便利。

（八）人工智能技术在智能化生产中的应用

智能化生产是近年来新兴的机械电子工程研究领域，其对人工智能技术的应用更加广泛，有效地提升了机械生产机器人的智能性，减少了生产制造的基础成本。以焊接机器人为例，这种机器人在机械电子产品生产中较为常见，使用了人工智能技术的焊接机器人能够通过接触传感或电感传感的方式进行感知，对生产的工件进行快速检测，提升生产效率，还能够在工作中对焊缝进行控制，使得产品的焊缝更加饱满。同时，人工智能技术还能够辅助焊接机器人应用超声波等技术降低焊接缺陷的发生可能性，避免后期工件出现未熔合的情况。当工作中意外出现拼焊误差时，应用了人工智能技术的焊接机器人能够及时检测出误差，并自动对误差进行修改，为最终产品的质量提供保障。除此之外，焊接机器人还能够通过人工智能技术对自身焊接头进行定时分析，自动判断是否出现损坏，保持焊接头表面的完整光滑，减少机器人工作期间的焊接飞溅问题，提升作业质量。[4]

图3 人工智能技术智能生产应用（来源：搜狐网）

结语

人工智能技术是新时代发展最快的技术之一，其实现了模拟人类思维的智能技术的快阶层提升。以计算机模拟人类，这在机械电子工程中已经广泛应用，为推进机械电子工程产业的发展有着极其关键的影响。在数字化时代，机械电子工程领域对于人工智能技术的应用越发成熟，并在其影响下生产出了越来越多高质量、高精度的机械电子相关产品。本研究在此背景下对人工智能技术在机械电子工程领域的应用进行了探讨，对人工智能技术进行了简介，并分别阐述了人工智能技术在精准化操控、数据分析、故障诊断、自动化生产、设计优化、信息安全建设、系统维护、智能化生产等多个方面的应用，以期为我国机械电子工程领域的人工智能技术应用新方向开发提供参考。