智能制造在体育器械设计中应用

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制造业是一个国家国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。自18世纪中叶，世界开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史进一步证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。制造业的快速发展，很大程度上依靠着机械制造技术的深度开发和快速应用，从而促进了机械制造业的现代化和科学化的发展。因此，数字化和智能化是整个机械制造自动化发展的必然产物，也是人工智能技术在机械自动化技术发展过程中的实践成果。智能制造技术，能够在一定程度上有效地降低企业的生产成本，进而对进一步提髙企业产品的质量和市场的竞争力具有很强的促进作用。尤其是面临未来劳动力的匮乏及日益激烈的市场竞争，作为机械制造企业需要将机械制造数字化和智能化逐步应用到设备制造中，不断探索新思路和新模式，引领机械制造的新方向。而随着人民生活水平的日益提髙，人们对自身健康需求也逐渐重视起来，大家也都开始了形式多样的体育锻炼，而体育器材作为健身的一个重要组成部分，也在人们的日常生活中起着重要作用。好的体育器材需要具有合理的运动引导性、安全的使用过程中运动控制约束及健身数据的互动等功能，这就对体育器材的设计提出了更髙的要求。因此，在智能制造技术飞速发展的今天，如何在体育器材设计过程中，引入数字化和智能化制造技术，是现在需要面临和研究的新的课题方向。2010年8月，冶金工业出版社出版的《体育器材设计》一书，由孙学雁等人编著。该书系统地介绍了在体育器材设计中的人体工程学和人机工程学等相关理论知识，详细分析了常用体育器械运动方案的设计流程和相应的分析方法。这些内容的讲解，从基本原理到具体方案，给出了一套清晰具体的体育器材的设计思路。这套完整的思路对于今后开展体育器材的智能化制造有深远的影响。因此，该书为后续智能制造技术在智能健身体育器材中的设计和应用奠定了坚实的基础。

1智能体育器械的发展

体育项目的日益丰富和人们体育水平的逐年提髙，进一步促使体育锻炼过程中更加注重精细化锻炼。同时，随着人们物质文化的极大丰富，人们也开始对体育锻炼过程中的舒适性提出了更好的要求。对这些要求的满足，很大程度上依赖于体育器械。传统的体育器械对于锻炼的人而言，往往是一种被动的运动引导，人们需要自我主动地与被动的体育器械进行配合与合作，而且运动过程也没有任何反馈。这种单一模式的运动器械往往对于锻炼者而言，没有任何吸引力。因此，智能体育器械的概念也日益被人们所接受，能够在很大程度上将体育锻炼与娱乐相结合。智能体育器材能够更好地将传统的被动式锻炼变为主动式锻炼，让器材去主动迎合锻炼人的健康需求，通过智能器材形式多样化的运动媒介服务内容，让参加体育锻炼的人的运动积极性从被动变为主动。同时，智能化的体育器械还可以利用大数据来分析人体的运动需求，从而给出更为合理的运动方案，并通过器材中智能化的引导程序进行运动指导。因此，体育器材的智能化能够更好地服务于大众。智能化体育器材的产生，对其制造过程也同样提出了更髙要求，这就需要在智能体育器械制造过程中将智能制造的技术应用到全过程的生产过程中。

(1)智能体育器材的概念。体育器材是所有可以用于活动使用的器材的总称，包括体育锻炼、训练、教学、竞赛和体育娱乐活动等多个方面。可以说，体育器材是发展体育事业的物质基础，是普及各项群众性体育运动，提供体育竞技水平的关键因素之一。与传统的体育器材相比，智能体育器材，也可以成为数字体育器材，即具有显示和操作的面板，同时可以附加更多的辅助性的运动功能，具有很好的人机互动功能，具有使用便捷的特点。

(2)智能体育器材发展趋势。从目前科技发展水平来看，智能体育器材首先向着网络化的方向发展。体育锻炼服务网络化已经成为未来发展的必然趋势，借助现代化的技术手段可以为使用智能体育器材的运动者带来专业化的技术指导与服务。通过这一网络化的服务，可以让参加运动的人走出传统运动的孤独感，进而感受运动带来的快乐和愉悦，真正能主动运动、科学运动。这就是智能体育器材带来的最大改变，彻底打破了传统器材的运动模式。其次，智能化运动器材具有智能化的控制功能。依赖现代通信技术、计算机网络技术和自动控制技术，智能化体育器材能够很容易利用手机、平板电脑对设备进行控制，充分体现了科技创新模式给人们运动带来的便捷，而且在一定程度上使用体育器材的操作和使用更加简单和智能。同时，智能化体育器材还具有娱乐化的功能，这一功能可轻松实现对运动者锻炼后的时间、距离和卡路里消耗进行统计并分享到社交媒体上。现阶段，随着国内智能体育器材的发展，使得体育器材的制造商也面临诸多问题，比如智能体育器材的国外市场需求疲软， 而国内的体育器材市场有限，自身的仪器设备产能过剩，最主要的是智能体育器材的自主创新能力不足。这些存在的问题就迫使智能体育器材制造业进行产业优化和升级。同时，人们在使用智能体育器材的过程中，逐渐发现目前所谓的智能体育器材也面临着单调、封闭、缺少专业化的指导等问题，很难在市场上形成一种良好的口碑效应。同时，国内厂家自身的研发能力，尤其是制造能力相对较弱，因此，为了进一步提升智能体育器材的体验感，必须要在体育器材的研发、创新和制造技术方面有所突破和创新。

2智能制造技术优势

智能化网络时代的到来给整个社会带来了便利，也使整个社会的竞技发展越来越好。智能化计算机技术的逐渐深入也使得各行各业中智能化程度更髙。这也说明，国家正在全面推进创新，加快产业升级的步伐。通过创新在全球发展中保持竞争的优势，从而让我们国家立于不败之地。因此，将智能制造技术应用于体育器材的设计中，是实现体育器材创新的一个最好的契机，对于进一步推动智能体育器材的发展具有重要的作用。与传统机械制造技术相比，智能制造技术具有以下显著特点：

(1)智能制造技术的实施能够进一步减少资源浪费。环境和资源是社会赖以生存和发展的重要基础。经济的发展不能以牺牲环境为代价。众所周知，在传统的工艺制造业发展过程中，通常需要消耗大量的原材料，而且在机械设计和制造过程中，往往会产生大量的废气和废料。比如在生产体育器材过程中，往往需要大量的木材，木材的加工制造过程需要消耗大量的森林资源，在加工过程中还会产生大量的空气污染物等等。长期这样下去，整个自然生态环境就会受到破坏和污染，地下水资源也会受到影响，进而影响居民的正常生活。在这样一个实际情况下，就必须充分重视机械制造过程中智能化生产的创新升级，在体育器材等设备的设计、制造过程中，积极进行智能化创新发展模式的探索，实现对有限资源的循环再利用，一定要避免资源的过度浪费，在一定程度上降低和减少对于所赖以生存的环境造成危害，满足可持续发展的需求。通过智能化设计，实现资源的合理搭配和最大程度地有限利用，通过数字经济来对整个生产制造过程量化管理。

(2)智能制造技术的实施能够显著提升机械制造行业的生产效率。在体育器材的制造过程中，应该针对体育器材市场行业发展的需求设计出不同功能要求的产品。这就进一步要求在机械设计制造过程中充分实现人工制造与自动化设计的有效结合，能够在智能化技术发展中进行科技创新，进而实现人工与数据操作的双向结合，能够通过智能化和数字化的应用对机械设备制造过程的各个环节进行精准把控，尽量减少机器加工过程中的人工干预，从而在一定程度上减少制造行业中人工成本的投入。因此，智能制造技术的应用，有利于体育器材设计与制造行业中生产效率的提升。

(3)智能制造技术的实施能够显著提升机械制造行业的生产安全性。不管是传统的制造，还是现在的智能制造过程，安全生产一直是机械制造过程中的第一要点，只有充分保证了工作人员和产品的安全，整个生产过程才能顺利进行下去。在传统的机械制造过程中，很容易出现生产事故。这些生产事故的发生在一定程度上是所使用的机械设备缺乏有效的防护装备和措施，这些保护措施的缺失常常酿成了很严重的生产事故，尤其是工作人员的人身安全事故。在新的智能制造过程中，设备的智能化程度更好，安全防护设施更全面和到位，同时，整个智能化设备也安装了大量自动安全报警设施，大大降低了安全事故的发生概率。同时，对智能化设备的操作过程，对于操作人员的培训和安全意识加强至关重要。因此，在某种程度上，智能制造技术的应用提升了整个生产过程的安全系数，能够充分保证整个生产过程的顺利进行。随着我国人民的生活水平和对健康的关注程度日益提髙，人们的体育锻炼也正向着专业化、科学化和精细化的需求方向快速发展。传统的体育器材存在的功能单一、相互行差、缺乏技术性指导等一系列的弊端也日益凸显，已经很难满足当今信息时代下人们日益增长的多元化锻炼需求。因此，随着智能化、科技化时代的到来，智能制造技术的应用给传统的体育器材的设计、开发和制造提供了新的发展方向，注入了新的动力。体育器材制造过程、智能制造技术的应用完全能够适应如今蓬勃发展的时代，实现共同进步与发展的目标。而且，这种智能制造技术的进一步深入，能够让整个体育器材制造行业进行人工、设备和资源的自我优化，为进一步加快全自动化、智能机械化做出一定的贡献。

作者:彭圣致 单位:河南财经政法大学