智能的机械发展史

智能机械发展史

机械12-3班

石景凯

学号：3120644330

摘要：智能机械的出现是机械发展史上的一座里程碑。智能机械不同于传统机械，对于传统机械，智能机械是新兴事物，智能机械拥有很多优点，它可以实现自动化控制。本文简要介绍智能机械发展的进程，从开始出现到大量运用以及其发展趋势。

关键词：智能机械、自动化、技术、柔性化

The Development of Intelligent Machinery

Abstract: the intelligent machinery is a milestone in the history of the development. Intelligent machines are different from traditional machines, for the traditional mechanical, intelligent machine is the emerging things, intelligent machine has many advantages，it can realize automatic control. In this paper，briefly introducing the development of intelligent mechanical process，from start to appear to apply and its development trend.

Keywords:Intelligent machinery, automation, intelligence, flexibility

正文

自有机械以来，机械都是按照力学原理设计的，没有生命，也没有智能。因此，在环境的变化和人为因素的影响下，会使机械的运行难以预测，可能会使机械损坏，甚至使人民生命财产受到严重威胁，但它却能给人类带来一些提高生产效率的收益。

那什么是智能机械？智能机械是相对于传统机械而言，智能机械与传统机械不同，智能机械应该具备以下几种基本结构：

1、智能结构，就是在基体中嵌入或粘贴传感器和致动器，并具有对致动器有控制作用的控制装置，从而能感知外界环境的变化及自身的实际状态，并能通过自身的感知，做出判断，发出指令，执行和完成动作，实现动态或在线状态下的自检测、自诊断、自监控、自修复及自适应等多种功能[2]。

2、智能机械和结构主要由驱动元件、传感元件、信息处理方法和控制系统等组成，目前的应用主要是在智能控制、智能诊断和智能修复等方面，尤其是在减振降噪，智能机械结构，智能表层结构特性控制，智能自适应机械等方面的研究很活跃

3、传感器、致动器和控制器是智能机械结构重要的三个组成部分。传感器要求具有高度感受结构力学状态的能力，能够将应变或位移直接转换成电信号输出，它担负着感知外界环境变化，收集外界信息的任务。传感器有光纤传感器、电阻应变片传感器、压电材料传感器等。致动器的功能是执行信息处理单元发出的控制指令，并按照规定的方式对外界或内部状态与特性变化做出合理的反应，能直接将控制器输出的电信号转变为结构的应变或位移，具有改变智能结构形状、刚度、位置、固有频率、阻尼及其它机械特性的能力。致动器有压电材料致动器、电致伸缩材料致动器、磁致伸缩材料致动器、形状记忆合金致动器、电流变体致动器等。控制器是智能结构的神经中枢，智能结构的控制器集成于结构之中，其控制对象是结构本身[4]。

可以看出，智能机械与传统机械的区别非常显著，有许多传统机械不具有的某此特性。而恰恰是这此特性使智能机械在高科技领域中占有一席之地，成为众人瞩目的焦点。智能机械是机械发展的前沿领域，所以说它的出现使机械发展的历史跨越了一座里程碑。

机械的产生已经有几千年的历史了，从古代石器的使用开始，机械就开始出现在人们的生活中。自古以来，人类就力图根据认识水平和当时的技术条件，企图用智能机械代替人的部分脑力活动，以提高征服自然的能力。从原来简单的机械机构到复杂的机械机构，机械本

身的复杂程度在变化，机械的动力也由人力逐渐转向自然力，机械的操作也由直接操作向间接操作转变。但是机械结构还是很庞大，机械效率还是很低。而机械实现真正的自动控制，还是等到智能机械出现之后。智能机械的真正形成阶段是在20世纪50年代之后，而在1946年，美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院物理学家莫旗勒和电气工程师埃克特等发明的第一台电子数字计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer电子数字积分机和计算机)，揭开了现代计算机发展阶段的序幕。计算机逐渐发展之后，计算机不但能够进行信息存储处理、语音图形识别、而且正向定理证明、基因克隆运算、DNA密码解读和探索、联想、自然语言理解等智能化方向发展。计算机的运用，可以使用计算机系统控制机械的运行，使得近代机械行业逐渐转向智能化控制[5]。

机械智能化最初的设计，是在20世纪90年代，工程设计的“智能化”趋势表现得特别明显，由此提出了知识结构优化的问题。工程设想目标是满足人类的需要。随着科学技术的发展，电子计算机的出现使得人脑的某些功能得以扩大或者被代替，人们进入了“智力解放”的时代，工程设计发展的趋势之一是通过人的各种功能的研究，设计出“拟人化”、“智能化”的物质产品，以解放人的体力和智力。当智能化的趋势不断加强，机械的设计便开始向智能化转变，在机械的更新换代中，机械不再是体积庞大而动作笨重的了，智能化使得机械的设计突破传统的设计观念。机械的智能化则是开始实现智能控制，智能控制就是要在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。随着人工智能和计算机技术的发展，已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支（如系统工程、系统学、运筹学、信息论）结合起来，建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。智能控制正是在这种条件下产生的，它是自动控制技术的最新发展阶段，也是用计算机模拟人类智能进行控制的研究领域。

智能机械的出现，大大减少了人力物力的消耗。在机械制造领域，数控机床的出现体现了制造技术的智能化。数控技术的核心技术及控制系统，它是数控机床的“大脑”。智能化数控系统是指具有拟人智能特征，例如自适应、自识别、自修复等。智能加工是基于神经网络控制、模糊控制理论的加工和数字化网络技术，它模拟人类专家的智能活动，来解决加工过程中许多不确定的、要由人工干预才能解决的问题。智能化的内容包括：为了追求加工效率和加工质量智能化；为了提高驱动性能及使用连接方便的智能化；简化操作、简化编程的智能化等[8]。

从智能机械在现实中的应用可以知道，智能机械正在以很快的速度取代传统机械的地位，逐渐成为机械发展的主力。