《智能制造概论》课件 第五讲：智能产品与服务智能化

智能制造基础与应用高等职业教育“十三五”规划教材

第七章智能化产品与服务智能化一智能化家居二智能化仪器仪表三智能化汽车四智能化穿戴设备五智能化产品的远程服务应用1、智能化家居从个人3D打印设备到智能汽车，各种智能产品在最近几年年份爆发。目前市场上的智能产品主要有智能工业产品、智能交通产品、智能医疗产品、智能终端产品、智能家居产品、智能物流、金融产品、智能电网以及其他智能产品等。无论多炫酷的科技，最终都是要服务于人类、融入日常生活。重点智能产品市场化进程一、智能家居基本概念数字智能家居，又叫智能家居或智能住宅。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居是在家庭产品自动化，智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。二、智能家居国内发展现状1994年-1999年萌芽期开创期徘徊期融合演变期

2011年-2020年2000年-2005年

2006年-2010年三、数字智能家居系统功能简述智能家居系统功能DHS数字影院系统DHS背景音乐系统DHS安防监控系统DHS智能照明系统DHS电器控制系统DHS电动窗帘控制系统DHS网络中心系统四、智能家居系统控制方式2、智能化仪器仪表

在计算机技术和微电子技术的不断发展推动下，仪器仪表技术不断的进步，相继诞生了PC仪器、虚拟仪器等微机化仪器及自动测试系统，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。对智能仪器仪表的结构、特点及应用进行了简单的介绍。一、智能仪器仪表概述微处理器在20世纪70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的发展，电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密，形成了一种全新的微型计算机化仪器。由于这种含微型计算机的电子仪器拥有对数据的存储、运算、逻辑判断、自动化操作及与外界通信的功能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器，以区别于传统的电子仪器。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理方面发展，并具有模糊判断、故障判断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等功能，使智能仪器向更高的层次发展。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。二、智能仪器仪表的结构智能仪器仪表实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路.其中主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出(I/O)接口电路等组成，或者它本身就是一个单片微型计算机；模拟量输入/输出通道用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成；人机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成；通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令，目前生产的智能仪器一般都配有GP-IB等通信接口。三、智能仪器的主要特点与传统的电子仪器相比较，智能仪器具有以下几个主要特点：1.智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋钮式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不在相互限制和牵连。2.微处理器的运用极大地提高了仪器的性能。3.智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自诊断等功能，有力地改善了仪器的自动化测量水平。4.智能仪器具有友好的人-机对话能力，使用人员只需通过键盘输入命令，仪器就能实现某种测量和处理功能。5.智能仪器一般都配有GP-IB或RS232等通讯接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。四、智能化仪器仪表的应用1.在仪器仪表结构、性能改进中的应用；2.在虚拟仪器结构设计中的应用；3.

3.仪器仪表网络化中的应用。智能仪器仪表是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器仪表向小型化、多功能化、人工智能化方向发展的动力。可以预见,不久的将来,各种智能化仪器仪表会应用于社会的各个领域。3、智能化汽车智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能汽车首先有一套导航信息资料库，存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料；其次是GPS定位系统，利用这个系统精确定位车辆所在的位置，与道路资料库中的数据相比较，确定以后的行驶方向；道路状况信息系统，由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息，如堵车、事故等，必要时及时改变行驶路线；车辆防碰系统，包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统，控制与其他车辆的距离，在探测到障碍物时及时减速或刹车，并把信息传给指挥中心和其他车辆；紧急报警系统，如果出了事故，自动报告指挥中心进行救援；无线通信系统，用于汽车与指挥中心的联络；自动驾驶系统，用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。智能汽车较为成熟的和可预期的功能和系统主要是包括智能驾驶系统、生活服务系统、安全防护系统、位置服务系统以及用车服务系统等，各个参与企业也主要是围绕上述这些功能系统进行发展的。智能汽车是一种正在研制的新型高科技汽车，不需要人去驾驶，人只舒服地坐在车上享受这高科技的成果就行了。这种汽车上装有相当于汽车的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些装置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物。在复杂多变的情况下，它的“大脑”能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。智能汽车的“眼睛”是装在汽车右前方、上下相隔50厘米处的两台电视摄像机，摄像机内有一个发光装置，可同时发出一条光束，交汇于一定距离，物体的图像只有在这个距离才能被摄取而重叠。“眼睛”能识别车前5——20米之间的台形平面、高度为10厘米以上的障碍物。如果前方有障碍物，“眼睛”就会向“大脑”发出信号，“大脑”根据信号和当时当地的实际情况，判断是否通过、绕道、减速或紧急制动和停车，并选择最佳方案，然后以电信号的方式，指令汽车的“脚”进行停车、后退或减速。智能汽车的“脚”就是控制汽车行驶的转向器、制动器。我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研制开发，国内中国科学院合肥研究院、清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学、天津军交学院等都有过无人驾驶汽车的研究项目。特别是北京理工大学和中国科学院合肥研究院，在无人车技术上已取得全国领先的水平，在国内的多个无人车比赛中经常受邀以表演队的身份参加。1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速13Okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。清华大学在中国科学院院士张钹主持下研制的新一代智能移动机器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。分别完成激光测距信息处理、定位信息处理、通讯管理、驾驶控制等功能。设计车速高速公路为80km/h，一般道路为20km/h。已能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。汽车的智能化可以减轻驾驶员的疲劳，适应复杂的天气条件，减少交通事故的发生。西安交通大学搭建了智能车实验平台，于2005年10月成功完成在敦煌“新丝绸之路”活动中的演示。同济大学2006年研发了一辆无人驾驶清洁能源电动游览车，最高时速为50km/h，可应用于人们观光旅游。吉林大学和中科院沈阳自动化所在无人驾驶智能车方面也研究较早，取得不少成果。世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶近五十万公里，其中最后八万公里是在没有任何人为安全干预措施下完成的。一、.无人驾驶汽车技术不少国家在开发无人驾驶汽车技术。这样的汽车并非科幻电影中的道具，英国2010年就在部分机场投放这种无人驾驶汽车。在不久的将来，英国政府将修建专门的无人驾驶汽车公路：或者在一般公路上开辟无人驾驶汽车快速通道。有关专家表示，在解决城市交通问题上，无人驾驶汽车因不用司机而成本更低，而且这些汽车采用电力驱动，更加环保。无人驾驶汽车可和城市交通指挥中心联网，选择最好的路线，有效避免塞车。英国无人驾驶汽车法国无人驾驶汽车当今的无人驾驶汽车德国无人驾驶汽车谷歌无人驾驶汽车当今的无人驾驶汽车二、汽车导航技术1.基本组成汽车GPS导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交通情况。GPS导航示意图2.基本功能整个汽车导航系统起码有两大功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位。汽车导航系统框图3.GPS工作原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。GPS卫星示意图三、新能源汽车技术新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。电动汽车原理图电动汽车充电空气动力汽车飞行汽车

飞行汽车Avrocar飞行汽车AirCar飞行汽车X-Hawk飞行汽车PAL-V4、智能化穿戴设备“智能化穿戴设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出的可以穿戴的设备的总称，如手表、手环、眼镜、服饰等。广义的智能穿戴设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能（例如智能手表或智能眼镜等），以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备（如智能手机）配合使用（如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等）设备。随着技术的进步以及用户需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态与应用热点也在不断变化。智能化穿戴设备的特点1.iwatch苹果智能手表iwatch苹果智能手表采用曲面玻璃设计，可以平展或弯曲，内部拥有通信模块，用户可通过它完成多种工作，支持电话，语音回短信，连接汽车，天气、航班信息，地图导航，播放音乐，测量心跳、计步等几十种功能，是一款全方位的健康和运动追踪设备。于2014年9月10日公布的一款智能手表，有AppleWatch、AppleWatchSport

和AppleWatchEdition

三种风格不同的系列。AppleWatch采用人造蓝宝石水晶屏幕与ForceTouch触摸技术，有多种颜色可供选择。AppleWatchSport共10款：起价为2588元，最高2988元；Apple

Watch

共20款，起价为4188元，最高8288元；AppleWatchEdition共8款，起价为74800元，最高126800元。2.智能手环智能手环是新兴起的一个科技领域。它可以跟踪用户的日常活动、可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipodtouch同步，起到通过数据指导健康生活的作用，帮助用户了解和改善自己的健康状况，分享运动心得。如动动手环、FashionCommL28-C运动手环等皆属该列。3.谷歌眼镜谷歌眼镜本质上属于微型投影仪+摄像头+传感器+存储传输+操控设备的结合体。它可以将眼镜、智能手机、摄像机集于一身，通过电脑化的镜片将信息以智能手机的格式实时展现在用户眼前。它具有和智能手机一样的功能，可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向，以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。主要结构包括，在眼镜前方悬置的一台摄像头和一个位于镜框右侧的宽条状的电脑处理器装置，配备的摄像头像素为500万，可拍摄720p视频。镜片上配备了一个头戴式微型显示屏，它可以将数据投射到用户右眼上方的小屏幕上。显示效果如同2.4米外的25英寸高清屏幕。重量只有几十克，内存为682MB

4.BrainLink智能头箍BrainLink是由深圳宏智力专为IOS系统研发的配件产品，它是一个安全可靠，佩戴简易方便的头戴式脑电波传感器。它可以通过蓝牙无线链接手机、平板电脑、手提电脑、台式电脑或智能电视等终端设备。配合相应的应用软件就可以实现意念力互动操控。它能让手机或平板电脑即使了解到您的大脑状态，例如是否专注、紧张、放松或疲劳等。您也可以通过主动调节自己的专注度和放松度来给予手机平板电脑指令，从而实现神奇的“意念力操控”。BrainLink可以通过影响当前脑波状态，直接影响人体的压力感知

，进而释放压力。是一种高效的减压方式。另外，可以通过脑电波采集技术，将人体的脑电波进行数据化转换，进而可以使使用者通过意念来进行游戏控制。在游戏的过程中达到提高自控力的作用。5.太阳能比基尼（SolarBikini）太阳能比基尼看上去像一件非常普通的比基尼泳衣，但却具有太阳能充电功能，可对你随身携带的任何电子设备进行充电。太阳能比基尼能直接地将能量传输，意味着它们并不存储能量，使用起来将十分安全。该比基尼充电模式下有5伏电压，是人体所察觉不到的。太阳能比基尼将成为女性朋友夏季最好的朋友，当她们享受日光浴时将手机或者相机充电端插在比基尼端口上即可充电。它是使用电传导线将光-电流面板缝合在一起形成的比基尼，设计者是布鲁克林公司的安德鲁-施耐德(AndrewSchneider)，每件比基尼都是量身订做的，大概需要手工缝合80个小时，因此太阳能比基尼的价格也较为昂贵，每件达到120英镑以上，同时依据量身者的身材而定。6.社交牛仔裤SocialDenim这款具有社交功能的牛仔裤，由意大利牛仔裤公司Replay推出。支持蓝牙功能，可以将牛仔裤跟智能手机进行连接。牛仔裤独有一个塑料口袋装着可以通过专用手机程序发送社交信息的装置。当买家穿上这条裤子，轻碰装置就能够发送自己的心情与地理位置到twitter或者facebook，可选的心情则有8种。可以实时你的情绪，追踪、分享个人的幸福感。7.卫星导航鞋

英国设计师多米尼克威尔考克斯发明了这款带有GPS功能的皮鞋。这双鞋的脚后跟处内置了一个一个非常先进的无线全球定位GPS芯片，类似于汽车卫星导航系统，对使用者所在位置精确定位。一个微控制器和一对天线。左脚鞋的鞋头上装有一圈LED灯，形状像一个罗盘，右鞋鞋头也有一排LED灯。出发前，你需要在你的电脑中设计好旅行路线，用数据线通过USB将其传输至到鞋中，然后同时叩击双脚鞋跟开始旅程。而启动后就能看见装在鞋子前段的LED灯会亮起来，一只鞋是表示距离目的地的远近，而另一只鞋为用户指明方向。这种导航鞋目前只接受定制，价格约1，750美元，我们只能希望有一天它能批量生产。8.可佩戴式多点触控投影机

微软研究院推出了一款新的可佩戴式多点触控投影机，可将任一平面变成可触控显示器。有三个主要组成部分,摄像头、投影和(交互信息)接收器。该系统不需要任何传统的显示器和输入设备,具有图形化交互功能。用户可将核心内容投影到附近的任一平面上，并进行点击、滑动以及缩放操作。该设备略显笨拙、粗糙，但其触摸式输入的整体效果十分不错。在视频中，微软的HrvojeBenko向大家展示了这个投影机是如何将一个类智能机用户界面投影到墙上的，并且只需简单轻松的点击一下墙面就可以激活这个投