智能制造在體育器械設(shè)計中應(yīng)用

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制造業(yè)是一個國家國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。自18世紀(jì)中葉，世界開啟工業(yè)文明以來，世界強(qiáng)國的興衰史和中華民族的奮斗史進(jìn)一步證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強(qiáng)盛。制造業(yè)的快速發(fā)展，很大程度上依靠著機(jī)械制造技術(shù)的深度開發(fā)和快速應(yīng)用，從而促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化和科學(xué)化的發(fā)展。因此，數(shù)字化和智能化是整個機(jī)械制造自動化發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是人工智能技術(shù)在機(jī)械自動化技術(shù)發(fā)展過程中的實(shí)踐成果。智能制造技術(shù)，能夠在一定程度上有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，進(jìn)而對進(jìn)一步提髙企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和市場的競爭力具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。尤其是面臨未來勞動力的匱乏及日益激烈的市場競爭，作為機(jī)械制造企業(yè)需要將機(jī)械制造數(shù)字化和智能化逐步應(yīng)用到設(shè)備制造中，不斷探索新思路和新模式，引領(lǐng)機(jī)械制造的新方向。而隨著人民生活水平的日益提髙，人們對自身健康需求也逐漸重視起來，大家也都開始了形式多樣的體育鍛煉，而體育器材作為健身的一個重要組成部分，也在人們的日常生活中起著重要作用。好的體育器材需要具有合理的運(yùn)動引導(dǎo)性、安全的使用過程中運(yùn)動控制約束及健身數(shù)據(jù)的互動等功能，這就對體育器材的設(shè)計提出了更髙的要求。因此，在智能制造技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何在體育器材設(shè)計過程中，引入數(shù)字化和智能化制造技術(shù)，是現(xiàn)在需要面臨和研究的新的課題方向。2010年8月，冶金工業(yè)出版社出版的《體育器材設(shè)計》一書，由孫學(xué)雁等人編著。該書系統(tǒng)地介紹了在體育器材設(shè)計中的人體工程學(xué)和人機(jī)工程學(xué)等相關(guān)理論知識，詳細(xì)分析了常用體育器械運(yùn)動方案的設(shè)計流程和相應(yīng)的分析方法。這些內(nèi)容的講解，從基本原理到具體方案，給出了一套清晰具體的體育器材的設(shè)計思路。這套完整的思路對于今后開展體育器材的智能化制造有深遠(yuǎn)的影響。因此，該書為后續(xù)智能制造技術(shù)在智能健身體育器材中的設(shè)計和應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1智能體育器械的發(fā)展

體育項目的日益豐富和人們體育水平的逐年提髙，進(jìn)一步促使體育鍛煉過程中更加注重精細(xì)化鍛煉。同時，隨著人們物質(zhì)文化的極大豐富，人們也開始對體育鍛煉過程中的舒適性提出了更好的要求。對這些要求的滿足，很大程度上依賴于體育器械。傳統(tǒng)的體育器械對于鍛煉的人而言，往往是一種被動的運(yùn)動引導(dǎo)，人們需要自我主動地與被動的體育器械進(jìn)行配合與合作，而且運(yùn)動過程也沒有任何反饋。這種單一模式的運(yùn)動器械往往對于鍛煉者而言，沒有任何吸引力。因此，智能體育器械的概念也日益被人們所接受，能夠在很大程度上將體育鍛煉與娛樂相結(jié)合。智能體育器材能夠更好地將傳統(tǒng)的被動式鍛煉變?yōu)橹鲃邮藉憻?，讓器材去主動迎合鍛煉人的健康需求，通過智能器材形式多樣化的運(yùn)動媒介服務(wù)內(nèi)容，讓參加體育鍛煉的人的運(yùn)動積極性從被動變?yōu)橹鲃印Ｍ瑫r，智能化的體育器械還可以利用大數(shù)據(jù)來分析人體的運(yùn)動需求，從而給出更為合理的運(yùn)動方案，并通過器材中智能化的引導(dǎo)程序進(jìn)行運(yùn)動指導(dǎo)。因此，體育器材的智能化能夠更好地服務(wù)于大眾。智能化體育器材的產(chǎn)生，對其制造過程也同樣提出了更髙要求，這就需要在智能體育器械制造過程中將智能制造的技術(shù)應(yīng)用到全過程的生產(chǎn)過程中。

(1)智能體育器材的概念。體育器材是所有可以用于活動使用的器材的總稱，包括體育鍛煉、訓(xùn)練、教學(xué)、競賽和體育娛樂活動等多個方面?？梢哉f，體育器材是發(fā)展體育事業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是普及各項群眾性體育運(yùn)動，提供體育競技水平的關(guān)鍵因素之一。與傳統(tǒng)的體育器材相比，智能體育器材，也可以成為數(shù)字體育器材，即具有顯示和操作的面板，同時可以附加更多的輔助性的運(yùn)動功能，具有很好的人機(jī)互動功能，具有使用便捷的特點(diǎn)。

(2)智能體育器材發(fā)展趨勢。從目前科技發(fā)展水平來看，智能體育器材首先向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。體育鍛煉服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為未來發(fā)展的必然趨勢，借助現(xiàn)代化的技術(shù)手段可以為使用智能體育器材的運(yùn)動者帶來專業(yè)化的技術(shù)指導(dǎo)與服務(wù)。通過這一網(wǎng)絡(luò)化的服務(wù)，可以讓參加運(yùn)動的人走出傳統(tǒng)運(yùn)動的孤獨(dú)感，進(jìn)而感受運(yùn)動帶來的快樂和愉悅，真正能主動運(yùn)動、科學(xué)運(yùn)動。這就是智能體育器材帶來的最大改變，徹底打破了傳統(tǒng)器材的運(yùn)動模式。其次，智能化運(yùn)動器材具有智能化的控制功能。依賴現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)，智能化體育器材能夠很容易利用手機(jī)、平板電腦對設(shè)備進(jìn)行控制，充分體現(xiàn)了科技創(chuàng)新模式給人們運(yùn)動帶來的便捷，而且在一定程度上使用體育器材的操作和使用更加簡單和智能。同時，智能化體育器材還具有娛樂化的功能，這一功能可輕松實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動者鍛煉后的時間、距離和卡路里消耗進(jìn)行統(tǒng)計并分享到社交媒體上。現(xiàn)階段，隨著國內(nèi)智能體育器材的發(fā)展，使得體育器材的制造商也面臨諸多問題，比如智能體育器材的國外市場需求疲軟， 而國內(nèi)的體育器材市場有限，自身的儀器設(shè)備產(chǎn)能過剩，最主要的是智能體育器材的自主創(chuàng)新能力不足。這些存在的問題就迫使智能體育器材制造業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)優(yōu)化和升級。同時，人們在使用智能體育器材的過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)目前所謂的智能體育器材也面臨著單調(diào)、封閉、缺少專業(yè)化的指導(dǎo)等問題，很難在市場上形成一種良好的口碑效應(yīng)。同時，國內(nèi)廠家自身的研發(fā)能力，尤其是制造能力相對較弱，因此，為了進(jìn)一步提升智能體育器材的體驗感，必須要在體育器材的研發(fā)、創(chuàng)新和制造技術(shù)方面有所突破和創(chuàng)新。

2智能制造技術(shù)優(yōu)勢

智能化網(wǎng)絡(luò)時代的到來給整個社會帶來了便利，也使整個社會的競技發(fā)展越來越好。智能化計算機(jī)技術(shù)的逐漸深入也使得各行各業(yè)中智能化程度更髙。這也說明，國家正在全面推進(jìn)創(chuàng)新，加快產(chǎn)業(yè)升級的步伐。通過創(chuàng)新在全球發(fā)展中保持競爭的優(yōu)勢，從而讓我們國家立于不敗之地。因此，將智能制造技術(shù)應(yīng)用于體育器材的設(shè)計中，是實(shí)現(xiàn)體育器材創(chuàng)新的一個最好的契機(jī)，對于進(jìn)一步推動智能體育器材的發(fā)展具有重要的作用。與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)相比，智能制造技術(shù)具有以下顯著特點(diǎn)：

(1)智能制造技術(shù)的實(shí)施能夠進(jìn)一步減少資源浪費(fèi)。環(huán)境和資源是社會賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價。眾所周知，在傳統(tǒng)的工藝制造業(yè)發(fā)展過程中，通常需要消耗大量的原材料，而且在機(jī)械設(shè)計和制造過程中，往往會產(chǎn)生大量的廢氣和廢料。比如在生產(chǎn)體育器材過程中，往往需要大量的木材，木材的加工制造過程需要消耗大量的森林資源，在加工過程中還會產(chǎn)生大量的空氣污染物等等。長期這樣下去，整個自然生態(tài)環(huán)境就會受到破壞和污染，地下水資源也會受到影響，進(jìn)而影響居民的正常生活。在這樣一個實(shí)際情況下，就必須充分重視機(jī)械制造過程中智能化生產(chǎn)的創(chuàng)新升級，在體育器材等設(shè)備的設(shè)計、制造過程中，積極進(jìn)行智能化創(chuàng)新發(fā)展模式的探索，實(shí)現(xiàn)對有限資源的循環(huán)再利用，一定要避免資源的過度浪費(fèi)，在一定程度上降低和減少對于所賴以生存的環(huán)境造成危害，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。通過智能化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)資源的合理搭配和最大程度地有限利用，通過數(shù)字經(jīng)濟(jì)來對整個生產(chǎn)制造過程量化管理。

(2)智能制造技術(shù)的實(shí)施能夠顯著提升機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)效率。在體育器材的制造過程中，應(yīng)該針對體育器材市場行業(yè)發(fā)展的需求設(shè)計出不同功能要求的產(chǎn)品。這就進(jìn)一步要求在機(jī)械設(shè)計制造過程中充分實(shí)現(xiàn)人工制造與自動化設(shè)計的有效結(jié)合，能夠在智能化技術(shù)發(fā)展中進(jìn)行科技創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工與數(shù)據(jù)操作的雙向結(jié)合，能夠通過智能化和數(shù)字化的應(yīng)用對機(jī)械設(shè)備制造過程的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)把控，盡量減少機(jī)器加工過程中的人工干預(yù)，從而在一定程度上減少制造行業(yè)中人工成本的投入。因此，智能制造技術(shù)的應(yīng)用，有利于體育器材設(shè)計與制造行業(yè)中生產(chǎn)效率的提升。

(3)智能制造技術(shù)的實(shí)施能夠顯著提升機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)安全性。不管是傳統(tǒng)的制造，還是現(xiàn)在的智能制造過程，安全生產(chǎn)一直是機(jī)械制造過程中的第一要點(diǎn)，只有充分保證了工作人員和產(chǎn)品的安全，整個生產(chǎn)過程才能順利進(jìn)行下去。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造過程中，很容易出現(xiàn)生產(chǎn)事故。這些生產(chǎn)事故的發(fā)生在一定程度上是所使用的機(jī)械設(shè)備缺乏有效的防護(hù)裝備和措施，這些保護(hù)措施的缺失常常釀成了很嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，尤其是工作人員的人身安全事故。在新的智能制造過程中，設(shè)備的智能化程度更好，安全防護(hù)設(shè)施更全面和到位，同時，整個智能化設(shè)備也安裝了大量自動安全報警設(shè)施，大大降低了安全事故的發(fā)生概率。同時，對智能化設(shè)備的操作過程，對于操作人員的培訓(xùn)和安全意識加強(qiáng)至關(guān)重要。因此，在某種程度上，智能制造技術(shù)的應(yīng)用提升了整個生產(chǎn)過程的安全系數(shù)，能夠充分保證整個生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。隨著我國人民的生活水平和對健康的關(guān)注程度日益提髙，人們的體育鍛煉也正向著專業(yè)化、科學(xué)化和精細(xì)化的需求方向快速發(fā)展。傳統(tǒng)的體育器材存在的功能單一、相互行差、缺乏技術(shù)性指導(dǎo)等一系列的弊端也日益凸顯，已經(jīng)很難滿足當(dāng)今信息時代下人們?nèi)找嬖鲩L的多元化鍛煉需求。因此，隨著智能化、科技化時代的到來，智能制造技術(shù)的應(yīng)用給傳統(tǒng)的體育器材的設(shè)計、開發(fā)和制造提供了新的發(fā)展方向，注入了新的動力。體育器材制造過程、智能制造技術(shù)的應(yīng)用完全能夠適應(yīng)如今蓬勃發(fā)展的時代，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步與發(fā)展的目標(biāo)。而且，這種智能制造技術(shù)的進(jìn)一步深入，能夠讓整個體育器材制造行業(yè)進(jìn)行人工、設(shè)備和資源的自我優(yōu)化，為進(jìn)一步加快全自動化、智能機(jī)械化做出一定的貢獻(xiàn)。

作者:彭圣致 單位:河南財經(jīng)政法大學(xué)