人工智能在制造业中的应用

人工智能在制造业中应用2024/9/241一、人工智能简介2024/9/242引言：2015年5月，国务院发布战略性文件《中国制造2025》，将“智能制造”工程作为文件中的五大工程之一，提出了制造强国的行动。2017年7月国务院发布《新一代人工智能的发展规划》，为抢占全球人工智能制高点，中国将人工智能的融合发展上升至国家战略。2024/9/243由此可见，人工智能技术与制造产业的融合将是推动社会发展的原动力。123人工智能与制造业人工智能之工业机器人的概况（重点阐述）人工智能有哪些核心技术2024/9/244人工智能的概念：人工智能（Artificialintelligence）简称（AI），它是研究开发用于模拟延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，也是计算机科学的一个分支，可以称为机器智能。人工智能与制造业的融合：传统制造业的生产设计模式运作已经不能满足现代科技的发展，为了克服传统生产设计方法的不足，人工智能在现代生产设计领域中逐渐得到重视和发展。人工智能加制造业是制造业发展的新趋势，它的目标就是要实现现代化生产的完全智能化。将人工智能与制造业相融合需要网络化及数字化的支援，对生产数据及供需环境进行实时反馈。2024/9/245123机器学习与深度学习自然语言与人工神经网络机器视觉与人机交互4生物特征识别和VR/AR技术2024/9/2462024/9/247◆2013年，麦肯锡全球研究所发布的《引领全球经济变革的颠覆性技术》的报告，将先进机器人技术列入12项技术之中。2024/9/248工业机器人的基本组成工业机器人是面向工业领域的多关节、自动控制、重复编程及能在三维空间能完成各种作业的机械臂，主要由本体机构（执行机构）、驱动机构和控制系统三个基本部分组成。2024/9/249工业机器人主要技术指标●日本：Fanuc、Yaskawa、Kawaski..........●德国：KUKA..........●瑞士：ABB、Staubli..........●意大利：Camuo..........●中国：新松、博实、埃夫特、新时达、广数..........

主要技术指标主要生产商2024/9/2410工业机器人主要构型2024/9/2411工业机器人国际市场2018年是工业机器人自1961年问世以来销售量最高的一年，年销售量达42.2万台，比2017年增长了6%2024/9/2412我国已成为世界上最大工业机器人市场2018年中国销售量15.4万台，较2017年增加38%，销售量全球第一，占全球市场36%2024/9/2413我国工业机器人市场依然潜力巨大2018年我国制造业工业机器人密度只有140台/万工人，远低于发达国家2024/9/2414工业机器人的主要应用领域汽车、电子产业依然是工业机器人的两大主要应用领域2024/9/2415工业机器人存在的主要问题工业机器人技术主要研发方向：工业机器人运用技术；新一代工业机器人技术二、机械制造的发展历史2024/9/2416制造活动是人类进化、生存、生活和生产活动中一个永恒的主题，是人类建立物质文明和精神文明的基础。与工业化进程和产业革命紧密相联，制造业先后已经历了机械化、电气化和信息化三个阶段，现在正处于智能化发展的第四个阶段，这四个阶段现在普遍被称为四次工业革命。2024/9/24172024/9/24182024/9/2419第一次工业革命，即是工业1.0。是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工劳动的时代。这不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革。2024/9/2420

从工业1.0到工业2.0的变化特点是从依赖工人技艺的作坊式机械化生产，走向产品和生产的标准化以及简单的刚性自动化。2024/9/2421从工业2.0发展到工业3.0，则产生了复杂的自动化、数字化和网络化生产。这个阶段相对于工业2.0具有更复杂的自动化特征，追求效率、质量和柔性。2024/9/2422从工业3.0到工业4.0，制造技术发展将面临四大转变2024/9/2423三、人工智能在制造业中应用的实例1、人工智能在汽车行业的应用之自动驾驶2、人工智能在物流行业的应用之智能管理3、人工智能在3D打印中的发展与应用2024/9/24241、人工智能在汽车行业的应用之自动驾驶2024/9/2425自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。2024/9/24262012年5月8日，在美国内华达州允许无人驾驶汽车上路3个月以后，机动车驾驶管理处为Google的无人驾驶汽车颁发了一张合法车牌。2024/9/24271、自动驾驶的实现1、感知系统是实现自动驾驶的前提和基础，常配备多种传感器。[1]陈筱,朱向冰.人工智能技术在自动驾驶中的应用[J].汽车电器,2020(10):4-5+10.2、决策系统具有三个关键功能：任务决策、轨迹规划、异常处理3、控制系统控制模块将决策系统的输出信息转换为各个模块的控制指令，执行模块在接收到指令后，根据指令准确地控制各个底层对象（转向、制动、油门、档位）。2024/9/2428感知系统1.激光雷达向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，做适当处理后获得目标的有关信息。2.视觉传感器能够清楚地辨识物体，准确理解交通信号灯、标识及车道所表达的含义。3.卫星定位系统（北斗系统),主要用于导航4.通过车联网，获取到临近车辆的状态和它们感知到的信息，实现人、路、车、环境之间的智能协同。（5G技术的加入)5.语音控制方便人车交互2024/9/24292、自动驾驶的技术框架自动驾驶是一个完整的软硬件交互系统，自动驾驶核心技术包括硬件（汽车制造技术、自动驾驶芯片）、自动驾驶软件、高精度地图、传感器通信网络等。自动驾驶系统在汽车上的硬件布局2024/9/24303、人工智能应用于汽车驾驶中的优势减少交通事故避免疲劳驾驶“眼观八方”AI预判为真正实现无人驾驶奠定基础自动驾驶不等于无人驾驶，自动驾驶的最高级阶段才是无人驾驶出行更高效以数据智能感知交通网络为基础，及时改变出行路线，避免拥堵030102[2]王长林.自动驾驶汽车中人工智能的应用研究[J].南方农机,2020,51(06):170-171.2024/9/24314、人工智能在自动驾驶应用中面临的挑战我国目前仍处于技术爆发期，要想将人工智能技术充分应用于汽车中，必须借助5G车联网技术来推动。技术攻克挑战目前政府并未出台相关法律允许无人驾驶汽车进入到城市车流中，对技术研发也是一种间接性压制。政府态度交通事故严重威胁到人们的生命财产安全；大部分人认为无人驾驶并不安全，应该消除消费者对于自动驾驶的误解。公信力挑战[3]戴震军.人工智能技术应用于自动驾驶汽车面临的挑战及发展趋势分析[J].无线互联科技,2020,17(06):162-163.2024/9/24322、人工智能在物流行业的应用之智能管理2024/9/2433人工智能在物流行业的应用123人工智能对物流行业的主要影响限制物流行业中人工智能的发展因素人工智能在物流行业的具体应用2024/9/24341人工智能对物流行业的主要影响：人工智能（AI）的技术在物流行业的影响主要聚焦在：智能搜索、推理规划、以及智能机器人等领域。仓储环节库存环节运输路径规划仓库选址的优化-AI技术能够根据现实环境的种种约束条件(

如顾客、供应商和生产商的地理位置、运输经济性、劳动力可获得性、建筑成本、税收制度等)进行充分的优化，给出接近最优解决方案的选址模式。因为AI能够减少人为因素的干预，使选址更为精准，所以物流企业的成本能够大幅降低，企业的利润大幅上涨。AI通过分析历史消费数据，建立相关模型对以往的数据进行解释并预测未来的数据，动态调整库存水平，保持企业存货的有序流通，提升消费者满意度的同时，不增加企业盲目生产的成本浪费，使得企业始终能够提供高质量的生产服务。在降低消费者等待时间的同时使得物流相关功能分离开来，令物流运作更为有效。智能机器人的投递分拣、智能快递柜的泛使用都大大提高了物流系统的效率，大大降低了行业对人力的依赖。随着无人驾驶等技术的成熟，未来的运输将更加快捷和高效。通过实时跟踪交通信息，以及调整运输路径，物流配送的时间精度将逐步提高。而无人监控的智能投递系统也将大大减少包装物的使用，更加环保。2024/9/24352人工智能对物流行业的具体应用：2配送1仓储3装载搬运2024/9/2436自动化立体仓库，是当前无人仓技术水平较高的形式。自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、操作控制系统组成。钢结构的货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作，管理上采用计算机及条形码技术。

1无人仓：具体应用—仓储[1]协同视角下顺丰集团多式联运的效果评价及优化研究[D].李晓阳.中国民航大学

20202024/9/24372穿梭车

穿梭车是一种智能机器人，可以编程实现取货、运送、放置等任务，并可与上位机或WMS系统进行通讯，结合RFID、

条码等识别技术，实现自动化识别、存收等功能。具体应用2024/9/24381配送机器人

配送机器人先是根据目的地自动生成合理的配送路线，然后行进途中避让车辆、过减速带、绕开障碍物，到达配送机器人停靠点后就会向用户发送短信提醒通知收货，用户可直接通过验证或人脸识别开箱取货。具体应用—配送2024/9/24392无人机快递

通过利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶的低空飞行器运载包裹，自动送达目的地，其优点主要在于解决偏远地区的配送问题，提高配送效率，同时减少人力成本。缺点主要在于恶劣天气下无人机会送货无力，在飞行过程中，无法避免人为破坏等，目前未大范围使用。具体应用2024/9/24402装卸机械手

装卸机械手的功能是对自动化机械手的位置、行程、速度、压力、流量等进行检测并反馈给控制系统。装卸机械手产品量大、自动化程度高，机构运动速度高。1智能牵引车

智能牵引车备有电磁或光学等自动导引装置，一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。具体应用—搬运[2]人工智能推动智慧物流发展探究[J].朱珊珊,杨尚霞,邱娜.

科技资讯.

2019(25)2024/9/24413限制物流行业中人工智能的发展因素：机器人技术：无人仓对于拣选机器人的挑战更大，既要保证读取信息的及时准确，又要适用于不同包装、不同大小、不同材质的海量商品，对机器人拣货技术而言不得不说是个巨大的挑战。

123人工智能算法：商品如何布局、拣选区如何分布、机器人如何调度和定位都需要有先进的算法。例如，当成百上千台智能搬运机器人同时作业时，如何依赖优化的算法避免拥堵和碰撞也是一大技术难点。

国家政策：仓库环境相对封闭简单，应用人工智能技术和自动化设备的门槛较低，而户外环境则要复杂得多，除了技术尚不成熟，监管问题也是一条难以逾越的鸿沟，用机器人大规模取代人类派送员，短期内还不太现实。[3]人工智能应用对物流企业影响的调查研究[J].蒋安康,姜倩倩,陶晓燕.

市场周刊.

2019(02)2024/9/24423、人工智能在3D打印中的发展与应用2024/9/2443人工智能3D打印中的发展与应用1233D打印技术与人工智能的联系人工智能在3D打印中的具体应用人工智能在3D打印中的发展趋势2024/9/24441、3D打印技术与人工智能的联系：3D打印，学术名称为“增材制造”，是全球20年来震撼制造业的一种制造技术，其发源于20世纪80年代中期的机械制造学，在发展过程中不断融合了计算机学、材料学、精密机械等多学科相关技术，具有生产周期短，制造过程简单，可以实现个性化、多样性制造等特性。人工智能应大数据而生，给大数据提供了一个深度思考的大脑，而3D打印则给了智能数字化一个强健的躯体，大数据时代，3D打印技术与人工智能的联手，必然带来新一轮智能制造时代的浪潮。2024/9/24452、人工智能在3D打印中的具体应用金属3D打印粉末鉴定打印机智能纠错医疗器械的打印2024/9/2446具体应用1—金属3D打印粉末鉴定[1]3D打印在人工智能的发展与应用[D].张坤.山西农业大学2020

人工智能领域的机器视觉技术可应用于3D打印上，实现金属3D打印粉末的鉴定。在金属熔化的过程中，每个激光点都可以创建一个微型熔池，从粉末熔化到冷却成为固体结构的过程中，多种因素会对最终产品的质量产生影响。卡内基梅隆大学工程学院的研究人员开发了针对金属3D打印材料的机器视觉技术，可自动识别和分类不同种类的3D打印金属粉末，准确率达95%以上，从而实现金属3D打印粉末的鉴定。2024/9/2447具体应用2—打印机智能纠错

将人工智能融入3D打印工厂的设计中，可以实现打印机的智能纠错。位于英国伦敦的AIBuild公司，开发了一种基于人工智能的自动化3D打印平台，设备中配备了智能挤出机，可以检测到任何问题，同时做出自主应对决策，使用该产品能够实现自行决定并打印出可行零件而没有任何问题，是机械臂和自动臂的真正革命方向。01

人工智能可以帮助改善打印过程并避免错误，改进打印工艺，以便获得最好的零件。通用电气位于纽约的GE实验室开始开发一种计算机视觉技术该技术可以发现机器零件中的细微裂纹。在3D打印机打印过程中，人工智能也会进行自主学习，它可以分析出打印过程中发现的问题，并不断改善3D打印零件的质量控制。02[2]吕东旭.3D打印的特点及应用分析[J].科健园地，2020（03）.2024/9/2448具体应用3—医疗器械的打印

人工智能可以实现与三维扫描的结合而体现出巨大的价值。布朗大学的迈克尔.布莱克（MichaelBlack）教授创立了BodyLabs，并开发了一种技术能够将人体用更精确的方式数据化。与普通的人像扫描不同的是，BodyLabs能够通过人工智能技术实现自我学习，可以收集、数据和和整理关于人体外形、姿势和运动时的动态数据。更精准的数据意味着能够通过3D打印技术制作人体假肢或其他医疗器械。2024/9/24493、人工智能在3D打印中的发展趋势人工智能和3D打印的结合能够创造更美好的未来，是未来的发展趋势，将为第四次工业革命带来新的机遇和挑战，它能够有效地实现制造业的加速智能化发展