智能技术与KBE技术应用-课件.ppt

1、智能技术与KBE技术的应用文献：董会芳.浅谈未来汽车的智能安全技术.科技创新导报.2019 NO.17 汽车安全设计的最早理念是将车身结构、钣金件制作得更加坚固可靠些,使汽车在受到碰撞时能够有效地保护车内乘客的安全。随着汽车科技的日益进步,特别是近些年来计算机技术,设计理论、新型材料、工艺技术、汽车电子等方面的大力发展和广泛应用,汽车的安全技术逐渐向电子化、智能化方向发展，如在车内添设了安全气袋、雷达探测系统，该系统能够自动识别红绿灯、交通标志;探测前方道路上的障碍物、道路状况,能够实现自动驾驶,具有很高的人工智能。报警监控系统(ARTS GPS)ARTSGPS是一种较为先进的安全报警系统,它

2、采用先进的卫星定位技术和计算机技术,对运动目标进行全天候、全地区跟踪和监测。车辆遇到突发事件(如失去控制、急救等),驾驶员只要轻轻按下身边的按键,控制中心便会根据实际情况迅速采取相应处理措施;当车辆遭劫时,控制中心还可遥控运行车辆中的防劫装置,将车内电源切断而使车辆停驶，即便犯罪分子将车弄到手,也终因汽车的不走而罢休。济南警方日前研制开发出一套与“110”报警电话联动的GPS卫星定位系统。该系统包括空中定位、地面监控、车载移动和无线通信等多个子系统,其主要功能是:警力调度、车辆报警及目标监控。该系统启用后,重要警车的地理位置和工作状态不仅可以全方位动态显示,而且还可以随时调往案发地点。安全气囊

3、n安全气囊与分布在车内的传感器是密切合作的(车内传感器通常被安装在车辆撞车时的易损部位,如翼子板等处),当这些传感器受到撞击时,控制系统就会很快将这些信号发出,及时将气囊引爆弹出,从而起到有效的保护作用。（我个人认为这种技术安全系数不高，受撞击才发出引爆信号有点迟，最好是在两辆车接触存在速度时引爆气囊）智能轮胎智能轮胎一般都是通过在外胎内嵌入特殊的带有计算机芯片的传感器而获得智能的。传感器由车内的收发器控制,收发器利用无线电天线将无线电讯号发射至传感器芯片,传感器芯片再将承载着温度和压力数据的电子信号发射至车内的收发器,收发器接收到该信号后便可取得温度和压力等数据。功能：在汽车正常行驶时,当温

4、度过高或轮胎气压太低时,及时向驾驶员发出警报,以防止发生事故；使轮胎在不同行驶条件下保持最佳运行状况,提高安全系数，如感知光滑的冰面,探测出结冰路面后而使轮胎自动变软,增大轮胎与路面的附着力;在探测出路面潮湿后,自动改变轮胎的花纹,以防打滑。智能玻璃智能化汽车玻璃有许多种类:包括防光防雨玻璃、电热融雪玻璃、影像显示玻璃、防碎裂安全玻璃、调光玻璃,以及光电遮阳顶篷玻璃等。具有影像显示功能的玻璃,是在风挡玻璃上的某一部分涂上透明反射膜,在膜片上可根据需要显示从投影仪传来的仪表板上的图像和数据,便于驾驶员观察,驾驶员在行车时勿需低头察看仪表。影像显示智能玻璃如果与红外线影像显示系统配合,可使驾驶员在

5、雾天看清前方2km左右的物体。车载智能化技术专家预言：汽车驾驶的智能化将是21世纪汽车发展的一个重要方向。目前,已研制成功的车载智能化技术主要有以下几种:卫星电话系统:驾驶员按一个键,就可以同他人通话。这一系统主要用于紧急救援服务。它与现在的导航系统的差别是,可以通过一个车内手机连接到达4 小时报务中心,由于有全球定位系统的辅助,接线员知道你目前所处的确切位置。据统计,该系统将成为汽车的标准设备。交通阻塞指示仪：该产品为英国通用逻辑控制设备公司推出。长15.24cm,高1 2.7cm,可安装在汽车仪表盘上。司机只要按下电钮便可接收到由交通控制中心发出的各种信息,随时了解道路的阻塞情况,从而选择

6、最佳的行车路线。目前,该产品在英国伦敦已经投入使用。绿色能源:未来的智能汽车将启用绿色能源。其中,电动汽车将被消费者广泛接受。通用、福特、大众、戴姆勒 克莱斯勒、丰田、本田等汽车制造商都在积极研制可以利用无线电技术充电的小型电动汽车。电能将被转化成特殊的激光束或微波束,通过天线接收,人们不必停车补充能源就可以开车环游世界。文献：张珍.智能机器人语音识别技术J.现代电子技术.年月日第卷第期 本文给出了一种由说话者说出控制命令，机器人进行语音识别理解，并执行相应动作的实现技术。语音控制的基础是语音识别技术，而语音识别技术是试图使机器能“听懂”人类语音的技术。1、语音识别概述 语音的能量来源于正常呼

7、气时肺部呼出的稳定气流，喉部的声带既是阀门，又是振动部件。语音信号可以看作是一个时间序列，可以由隐马尔可夫模型（）进行表征。语音信号经过数字化及滤噪处理之后，进行端点检测得到语音段。对语音段数据进行特征提取，语音信号就被转换成为了一个向量序列，作为观察值。在训练过程中，观察值用于估计 的参数。这些参数包括观察值的概率密度函数及其对应的状态，状态转移概率等。当参数估计完成后，估计出的参数即用于识别。此时经过特征提取后的观察值作为测试数据进行识别，由此进行识别准确率的结果统计。语音识别系统结构框图2、实现语音识别 为了能实时控制机器人，首先需要考虑的是能够实现实时地语音识别。考虑到 的巨大计算量以

8、及成本因素，采用了数据处理能力强大，成本相对较低的定点数字信号处理器，即定点。机器人识别软件框图3、机器人控制o 3.1硬件结构 机器人由自然条件下的语句进行控制。这些语句描述了动作的方向，以及动作的幅度。为了简单起见，让机器人只执行简单命令。由手机进行遥控，模块识别出语音命令，送控制命令到 模块，驱动左右机械轮执行相应动作。机器人硬件结构主要有大模块，一个是基于的语音识别模块；另一个是基于 的控制模块，其机械足为两滑轮。由语音识别模块识别语音，由控制模块控制机器人动作。o 3.2语音控制 语音的训练模板库由个命令加个阿拉伯数字共个组成，如下所示。命令：“前”、“后”、“左”、“右”；数字：“

9、”。命令代表动作的方向，数字代表动作的幅度。语音“左”表示的含义为向左转弯，“前”表示向前直行。机器人各状态之间的转移关系图，其中，等待状态为默认状态，当每次执行前后或左右转命令后停止，即回到等待状态，此时为静止状态。文献：韩花丽,刘裕,钟展,张琼丹.基于KBE的工程设计J.机械研究与应用.第19卷第1期 2019年2月 KBE的概述的概述.KBE的发展的发展.知识工程(Knowledge Engineering,简称KE)是美国斯坦福大学的E.A.Feigenbaum教授于1977年在第五届国际人工智能会议上提出的。他认为:“知识工程是人工智能的一种技艺。他运用人工智能的运力和方法,对那些需

10、要专家知识才能解决的应用难题提供求解手段。恰当地运用专家知识的获取、表达和推理过程的构成与解释,是设计基于知识系统的重要技术问题。本质就是知识的再利用。.20世纪90 年代开始,以CAD/CAE/CAM/PDM/A I技术的集成作为典型特征的知识工程(Knowledge Based Engi2neering,简称KBE)技术开始在工业领域广泛应用,主要体现在航空、汽车、船舶、机床、模具等行业。知识工程的主要内容是知识的获取、推理机制和知识库。KBE的关键技术lKBE的关键技术包括:知识获取,知识表示和知识推理。l知识获取:就是从人类专家获取领域知识并将其转化为知识库,主要通过3种方式:从书本获

11、取知识,如国标、设计规范、图表等;与专家交流获取知识;通过学习或数据挖掘的方式获得新知识。l知识表示:主要研究用什么样的方式将解决问题所需的知识存储在计算机中,便于计算机处理。有3种:框架-规则处理,基于实例的推理和神经网络处理。l知识推理:从事例库中提取相似的案例进行设计,即从已有的知识中推导出所需要的结论和知识。知识推理主要有以下4 种方式:基于规则的推理RBR、基于事例的推理CBR和基于模型的推理MBR、混合推理(Hybrid Reasoning)和基于人工神经网络的推理(ANN-Based Reasoning)。KBE的使用方法的使用方法l(1)进行工程配置首先确定整个产品各个部件之间

12、的关系,包括装配关系、几何关系和参数关系等,然后收集、整理、归纳出设计过程中所要用到的工程知识,以数据库的形式存放,并定义出所有影响产品性能的工程参数。l(2)定义工程规则利用工程库中的知识,定义用来计算产品性能的工程规则,然后根据用户需要建立由这些规则组成的设计过程工程向导,从而实现由工程参数到几何参数的驱动过程。l(3)实现几何造型最后用工程知识和工程规则所确定的几何参数来进行几何造型,当用户修改产品参数或更新知识时,系统能重新设计产品,更新几何造型。文献：郭 涛,杨化林,童水光.基于KBE 的产品设计中广义知识库创建研究J.制造业自动化.第28 卷第9 期2019-09n结合基于KBE的

13、透平膨胀机设计，以广义知识库概念为理论基础，阐述了设计中知识的获取、分类到推理、应用等一系列过程的工作，分析了建立的深层和浅层知识系统，在传统知识工程的基础上，提出了将广义知识库与大型CAD软件知识熔接工具（KF）相结合的设计框架。以对象框架语言描述产品的相关设计知识，以SQL Server 为平台构建广义知识库，以NX KF 为工具实现在CAD软件中的知识熔接。在设计中建立专门的广义知识库，实现了与知识熔接工具NX KF 的结合，证明在基于KBE的机械产品设计中广义知识库构建的可行与必要。透平膨胀机是空气分离设备及天然气（石油气）液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键部机,其主要原

14、理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。1扩压器 2涡壳 3喷嘴 4膨胀轮 5滑动轴承 6增压涡壳 7增压轮 8测速器 9机体 10主轴1、基于KBE的透平膨胀机设计中广义知识库建立实现n1、1透平膨胀机设计结构模块化分析n一般包括总体结构设计膨胀轮和制动风机轮设计、轴承转子系统、管线设计、绝热设计等部分。其中结构部分又分为冷端、热端、中间体等部分，进行主要包括转子系统、蜗壳、扩压器的设计。对于特定类型的机器，所有组成部分结构相似，并形成系列化，适于在知识库中建立，分类，推理，做出决策。将其结构细分，针对每一部分

15、建立其知识体系。为此，对透平膨胀机建立如下的结构框图1、2基于KBE的透平膨胀机设计n为了利用上述知识进行透平机设计，本系统建立了基于框架的设计方法，使知识系统与CAD 系统达到无缝集成。该设计方法将工程师的设计思路和过程融入到系统中，通过几个关键参数的输入，即可自动执行，设计出透平机的原型。n通过知识熔接方式（KF）的引入，可以将通用设计规范、经验、分析结果等多种信息综合起来进行产品设计的表达，其主要特征是可以继承其他框架的特征，适用于透平膨胀机类型的部件结构相近的产品设计。框架是知识库中最基本的单元，规则与方法隶属于框架，作为框架行为处理的描述。框架提供了一种结构，里面的新数据利用从已有经

16、验中获得的数据来解释。规则集作为槽值直接表达在框架结构中，而方法则是以方法名与框架产生关联。文献：Enhancing product developmentthrough knowledge-based engineering(KBE)A case study in the aerospace industryJournal of Manufacturing TechnologyManagementVol.20 No.8,2009pp.1070-1083 Emerald Group Publishing Limited1741-038XDOI 10.1108/17410380910997218

17、Purpose The purpose of this paper is to show with figures the potentialities of knowledge-based engineering(KBE)methods in new product development(NPD).It estimates the business value generated by a tool which integrates the handoff between engineering groups of a large aerospace company.Design/meth

18、odology/approach The paper is based on three years of observation and interviews at a leading Italian firm.A process-based approach is used for assessing business value.Findings The KBE application automated the preparation of data transferred to computer-aided engineering engineers for analysis by

19、computer-aided design engineers and reduced the time required by more than 90 percent.This allowed time savings which contributed to enhance product quality.Research limitations/implications The paper is based on a single case,though its findings are consistent with prior studies.Future research wil

20、l implement like applications in other contexts at the subject firm and other firms.Practical implications The paper helps managers to understand the uses and potential value of KBE applications,enhancing the awareness of NPD practitioners in a field which is still partially untapped.Originality/value The paper combines discussion of the technical aspects of implementing a KBE tool with estimates of performance improvement achieved.It can be a useful illustration of a good practice and a proof-of-concept for further implementations in complex engineering settings.Paper type Technical paper