农业机械研发制造智能设计技术应用

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摘要：智能设计技术是一种新兴的技术形态，被逐渐应用在农业机械研发制造领域，体现出了良好的效益和发展势头。文章详细分析了智能设计技术，重点阐述了CAD智能建模技术、知识工程智能技术和虚拟现实智能验证技术在农业机械研发制造中的应用理论和典型案例，展望了智能设计技术在农业机械研发制造领域的发展趋势。

关键词：智能设计技术；农业机械研发；应用探讨

1智能设计技术概述

智能设计技术是近年来逐渐兴起的技术类型，它在传统研发设计的基础上，融入了大数据、智能制造、虚拟现实、智能建模、知识工程等技术形态，并根据行业设计研发的需求，形成适配于行业产品研发生产的一种全新技术形态[1]。换句话说，智能设计技术虽然基于智能制造、大数据、虚拟现实等技术范畴，但在不同行业的应用中却体现出了差异性。本文主要探讨农业机械研发制造中智能设计技术的应用，结合农业机械研发制造行业的具体情况，重点探讨了CAD智能建模技术、知识工程智能技术和虚拟现实智能验证技术三种智能设计技术的应用。

2农业机械研发制造中智能设计技术的应用

2.1CAD智能建模技术及应用

传统的CAD设计技术已被广泛应用在农业机械制造领域，能够辅助农机产品的设计、研发和三维仿真等设计工作，但在产品设计知识的高效利用领域体现了诸多问题，例如：传统CAD技术能够解决农业机械产品研发的结构性问题，但在建模设计知识与建模生成的融合上，存在灵活性、适应性和移植性不强的弊端。基于知识的CAD智能建模技术能够较好地攻克这一难题，该技术以智能化设计为基础，涵盖CAD建模标准规范、材料特性、装配语义、建模融合等新的技术形态，在农业机械研发制造中的应用体现出了新的价值。国内山东农业大学最新研发了一种基于CAD智能建模技术的农机产品制造模型特征提取方法，该方法将三维小波变换和CAD智能建模技术融合在一起，构建了农机产品设计ESB通用智能模型库，技术人员在设计农业机械产品时，可以从智能模型库中直接调取通用的设备模型，并运用三维小波变换进行智能分析，得到匹配性能最佳的产品模型，大大提升了大型复杂农业机械产品研发制造的效率和建模仿真的准确性[2]。

2.2知识工程智能技术及应用

知识工程智能技术源于专家系统的研究分支，贯穿于整个智能设计和制造领域，它以知识设计内容为基础，通过科学的表示、获取和推理过程，获得制造产品的最佳研发方案。以知识推理智能技术为例，它根据待制造产品的设计需求，从已知的知识判断得出新的设计思维方案，通过基于规则、实例和模型的推理过程，完成制造产品的智能设计过程。近年来，随着现代农业机械产品功能和性能的多元化发展，设计一款农机产品所需的知识系统越来越复杂，传统单一的设计推理模式难以满足产品的设计和研发需求，采用集成的多推理知识工程智能技术能够更好地解决现代农机产品研发面临的这一问题。例如：中国农业大学研究了一种基于知识工程的快速设计推理方法，该方法以相似度匹配算法为核心，能够对履带式收获机传动系的机械构件进行快速推理，有效地缩短了产品设计周期，提升了产品的设计智能性[3]。

2.3虚拟现实智能验证技术及应用

虚拟现实技术能够对结构复杂且设计困难的大型农业机械产品研发起到很好的辅助作用，研发人员运用虚拟现实技术能够实现对农机产品结构、外观和进行的仿真建模，在虚拟现实系统中构建真实感很强的运作场景，完成对研发农机产品的仿真运行。近年来，在传统虚拟现实技术的基础上，一种新的虚拟现实智能验证技术被逐渐应用在农业机械研发制造中，该技术不仅能够实现传统虚拟现实技术的所有功能，还能够对仿真的效果进行智能验证，验证的效果与产品开发出的实际使用效果无限接近。例如：中国农业机械化科学研究院采用虚拟现实智能验证技术，开发了基于视景仿真的联合收获机虚拟研发系统，该系统能够在虚拟现实情境下建立联合收获机轮胎模型，并对联合收获机作业过程进行虚拟受力分析，进一步通过对收获机运行时周边环境如农田、树木、草地等地表环境的虚拟建模和仿真，在VegaPrime中设计运动路径，实现了联合收获机作业的3D视景仿真和作业效果测定，结果表明：虚拟环境下的仿真测定结果与后期开发的联合收获机运行效果误差率小于1%[4]。

3结语

综上所述，智能设计作为一种新生的技术形态，在农业机械研发制造中的应用仍处于探索和初步尝试阶段，在未来的发展中将朝以用户需求为导向的个性化设计、以知识为重用的产品建模设计和以分布式计算为支撑的协同管理设计方向发展，对农业机械研发制造的辅助支撑作用也将越来越大。

参考文献：

[1]辛鹏.简析机械设备的智能化设计[J].南方农机，2019，50(13)：127.

[2]刘洪豪，赵秀艳，张开兴，等.基于三维小波变换的农机CAD模型特征提取与评价方法[J].农业机械学报，2018，49(S1)：338-346+274.

[3]宋正河，毕淑琴，金晓萍，等.履带式收获机械传动系快速设计推理方法[J].农业机械学报，2013，44(S2)：268-272.

[4]杨方飞，阎楚良.基于视景仿真的联合收获机虚拟试验技术[J].农业机械学报，2011，42(1)：79-83.

作者：周志博 王丰 单位：江西工业职业技术学院