基于人工智能的机械远程控制研究

摘要：对于一个机械设计人员来说，在产品设计过程中经常会遇到一些机构设计分析、机械强度分析等问题，需要不断地查找设计手册并进行校核计算，如能将机械设计手册建立成　Web　数据库，放在　Internet　上的话，当设计人员在产品设计过程中遇到问题时，就可以将已知参数提交给服务器，服务器经过分析计算和数据库查询，将结果返回给用户。

关键词：远程 机械设计 计算模式

一、机械设计发展概述

传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。另外，传统设计是一种串行设计，即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。一种产品从设计到正式投产往往要花很多时间，因此开发周期长，并且串行设计过程中，各个环节之间缺乏信息沟通，常导致设计人员之间的合作不协调。

二、国内外远程机械设计发展

2.1远程设计的概念和意义

远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

2.1.1缩短产品的开发周期。

2.1.2避免重复开发。

2.1.3由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

2.2远程设计的国内外研究现状

2.2.1在国外，有关远程协同设计的研究和应用起步较早，主要有：

（1）早在上世纪　80　年代中期，麻省理工学院学者就从事了这方面的研究，并首次提出　T　计算机支持的协同工作的概念。

（2）20　世纪　90　年代中期，美国伯克利加州大学的集成制造实验室在美国国家科学基金、美国国防先进制造计划福特汽车公司的资助下开展了一个名为　Cybercut　的研究项目，建立了世界上第一个基于　WWW　的设计和制造系统。

（3）英国建立的　Edinburgh　Engineering　Virtual　Library　网站，　提供工程设计、制造需要的各种信息，在英国建立了基于　Web　的虚拟制造中心，为企业设计、分析、制造等提供服务，提高了企业特别是中小企业的市场竞争能力。

（4）美国　Microsoft　公司和　Unigraphics　Solutions　公司联合研究面向产品全生命周期的基于知识的协同设计支持网络环境“　Design　Knowledge　Network"　，减少了实际时间，降低了设计成本，在快速获取全球设计知识的基础上，进行产品创新设计。

（5）英国　Liverpool　等大学研究并应用人工智能和　Internet　提供滚动轴承的网络化设计服务。

2.2.2在国内，有关这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：

（1）以西安交通大学理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站　-　现代产品设计与研究开发网络（），旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

（2）清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统　Cdesign，该系统采用了　Client/Serveer　构架，客户与服务器之间通过　VAW　来完成。

（3）上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于　Intemet/web　的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着　CAD　技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。

三、远程设计系统的技术研究

系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任务。系统的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式之后才能进行下一步的设计和开发。而应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的，因此，有必要先对网络计算模式进行分析。

在计算机网络技术的发展过程中，先后出现了以大型机为中心的计算模式、以服务器为中心的计算模式、客户机　/　服务器　（Client/Server）　计算模式，以及随着　Web　技术的成熟而发展起来的浏览器　/　服务器　（Browse/Server）　计算模式。

（1）通过对两种计算模式的研究和分析，　B/S　模式较　US　模式，具有以下优点　：

1.界面风格统一、可移植

US　模式的客户端往往采用不同的开发工具开发，因此界面不统一，一般来说也互不兼容，难以移植到其它的平台上运行，而　B/S　模式的客户端使用统一的　Web　浏览器，根本就不存在移植性的问题，而且使用非常简单。

2.跨平台性

B/S　模式的系统较　US　模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的软、硬件平台，因此跨平台的问题得到解决。

（2）远程设计系统的支撑技术

基于　Web　的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、　Web　技术、数据库技术等。

1.机械科学技术

机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

2.计算机网络技术

远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

3.标准化技术

远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

参考文献：

[1]高福友.　Web　数据库交互式动态访问技术分析与比较.电脑开发与应用.2005

[2]王君．基于　WEB　的变速箱零件标准化及图档信息综合管理系统的研究与开发．浙江大学硕士论文．