農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造智能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

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摘要：智能設(shè)計(jì)技術(shù)是一種新興的技術(shù)形態(tài)，被逐漸應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造領(lǐng)域，體現(xiàn)出了良好的效益和發(fā)展勢(shì)頭。文章詳細(xì)分析了智能設(shè)計(jì)技術(shù)，重點(diǎn)闡述了CAD智能建模技術(shù)、知識(shí)工程智能技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)智能驗(yàn)證技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中的應(yīng)用理論和典型案例，展望了智能設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)計(jì)技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)；應(yīng)用探討

1智能設(shè)計(jì)技術(shù)概述

智能設(shè)計(jì)技術(shù)是近年來(lái)逐漸興起的技術(shù)類(lèi)型，它在傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，融入了大數(shù)據(jù)、智能制造、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能建模、知識(shí)工程等技術(shù)形態(tài)，并根據(jù)行業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)的需求，形成適配于行業(yè)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的一種全新技術(shù)形態(tài)[1]。換句話(huà)說(shuō)，智能設(shè)計(jì)技術(shù)雖然基于智能制造、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)范疇，但在不同行業(yè)的應(yīng)用中卻體現(xiàn)出了差異性。本文主要探討農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中智能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造行業(yè)的具體情況，重點(diǎn)探討了CAD智能建模技術(shù)、知識(shí)工程智能技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)智能驗(yàn)證技術(shù)三種智能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用。

2農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中智能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

2.1CAD智能建模技術(shù)及應(yīng)用

傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域，能夠輔助農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)和三維仿真等設(shè)計(jì)工作，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)的高效利用領(lǐng)域體現(xiàn)了諸多問(wèn)題，例如：傳統(tǒng)CAD技術(shù)能夠解決農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，但在建模設(shè)計(jì)知識(shí)與建模生成的融合上，存在靈活性、適應(yīng)性和移植性不強(qiáng)的弊端。基于知識(shí)的CAD智能建模技術(shù)能夠較好地攻克這一難題，該技術(shù)以智能化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，涵蓋CAD建模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、材料特性、裝配語(yǔ)義、建模融合等新的技術(shù)形態(tài)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中的應(yīng)用體現(xiàn)出了新的價(jià)值。國(guó)內(nèi)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)最新研發(fā)了一種基于CAD智能建模技術(shù)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品制造模型特征提取方法，該方法將三維小波變換和CAD智能建模技術(shù)融合在一起，構(gòu)建了農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)ESB通用智能模型庫(kù)，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，可以從智能模型庫(kù)中直接調(diào)取通用的設(shè)備模型，并運(yùn)用三維小波變換進(jìn)行智能分析，得到匹配性能最佳的產(chǎn)品模型，大大提升了大型復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)制造的效率和建模仿真的準(zhǔn)確性[2]。

2.2知識(shí)工程智能技術(shù)及應(yīng)用

知識(shí)工程智能技術(shù)源于專(zhuān)家系統(tǒng)的研究分支，貫穿于整個(gè)智能設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，它以知識(shí)設(shè)計(jì)內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過(guò)科學(xué)的表示、獲取和推理過(guò)程，獲得制造產(chǎn)品的最佳研發(fā)方案。以知識(shí)推理智能技術(shù)為例，它根據(jù)待制造產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，從已知的知識(shí)判斷得出新的設(shè)計(jì)思維方案，通過(guò)基于規(guī)則、實(shí)例和模型的推理過(guò)程，完成制造產(chǎn)品的智能設(shè)計(jì)過(guò)程。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品功能和性能的多元化發(fā)展，設(shè)計(jì)一款農(nóng)機(jī)產(chǎn)品所需的知識(shí)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)單一的設(shè)計(jì)推理模式難以滿(mǎn)足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)需求，采用集成的多推理知識(shí)工程智能技術(shù)能夠更好地解決現(xiàn)代農(nóng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)面臨的這一問(wèn)題。例如：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種基于知識(shí)工程的快速設(shè)計(jì)推理方法，該方法以相似度匹配算法為核心，能夠?qū)β膸绞斋@機(jī)傳動(dòng)系的機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行快速推理，有效地縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提升了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)智能性[3]。

2.3虛擬現(xiàn)實(shí)智能驗(yàn)證技術(shù)及應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且設(shè)計(jì)困難的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)起到很好的輔助作用，研發(fā)人員運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外觀(guān)和進(jìn)行的仿真建模，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中構(gòu)建真實(shí)感很強(qiáng)的運(yùn)作場(chǎng)景，完成對(duì)研發(fā)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的仿真運(yùn)行。近年來(lái)，在傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新的虛擬現(xiàn)實(shí)智能驗(yàn)證技術(shù)被逐漸應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中，該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的所有功能，還能夠?qū)Ψ抡娴男ЧM(jìn)行智能驗(yàn)證，驗(yàn)證的效果與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出的實(shí)際使用效果無(wú)限接近。例如：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院采用虛擬現(xiàn)實(shí)智能驗(yàn)證技術(shù)，開(kāi)發(fā)了基于視景仿真的聯(lián)合收獲機(jī)虛擬研發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)情境下建立聯(lián)合收獲機(jī)輪胎模型，并對(duì)聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行虛擬受力分析，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)收獲機(jī)運(yùn)行時(shí)周邊環(huán)境如農(nóng)田、樹(shù)木、草地等地表環(huán)境的虛擬建模和仿真，在VegaPrime中設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)的3D視景仿真和作業(yè)效果測(cè)定，結(jié)果表明：虛擬環(huán)境下的仿真測(cè)定結(jié)果與后期開(kāi)發(fā)的聯(lián)合收獲機(jī)運(yùn)行效果誤差率小于1%[4]。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能設(shè)計(jì)作為一種新生的技術(shù)形態(tài)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造中的應(yīng)用仍處于探索和初步嘗試階段，在未來(lái)的發(fā)展中將朝以用戶(hù)需求為導(dǎo)向的個(gè)性化設(shè)計(jì)、以知識(shí)為重用的產(chǎn)品建模設(shè)計(jì)和以分布式計(jì)算為支撐的協(xié)同管理設(shè)計(jì)方向發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)制造的輔助支撐作用也將越來(lái)越大。

參考文獻(xiàn)：

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[4]楊方飛，閻楚良.基于視景仿真的聯(lián)合收獲機(jī)虛擬試驗(yàn)技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42(1)：79-83.

作者：周志博 王豐 單位：江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院