用Arduino智能设计重现经典物理实验

智能设计不仅在工程设计、人文艺术领域有着广泛的应用，改善我们的生产生活和艺术体验，它更是科学探索的重要工具，能够准确高效地收集实验数据，进行数据分析，帮助我们更好地认识实验现象。在前沿科学研究中，我们几乎找不出一个不使用智能设计的科研项目。

基于Arduino的智能交通管理系统设计

阐述基于Arduino的智能交通管理系统设计与实施,包括系统设计理念及原则、硬件和软件设计、系统集成与测试。结合现代计算技术和传统交通管理策略,系统可以实现实时交通监控等功能。

基于Arduino Mega2560单片机的智能物料运输车设计

为实现自动化物料运输能力,设计出一款以Arduino Mega2560单片机为控制核心,采用舵机控制模块、OpenMV摄像头模组、步进电机驱动模块等硬件的智能物料运输车。通过Arduino和OpenMV的上位机进行软件编程,实现物料运输车多功能全自动运行,包括利用3自由度机械臂与垂直升降滑块装置结合的抓取装置抓取与摆放物料;采用8路灰度传感器对地面标识线寻迹进行路径规划,同时运用微雪电子扫码模块获取物料信息和物料抓取顺序,并搭配OpenMV视觉识别模块对物料颜色和位置进行判断;通过麦克纳姆轮进行全向移动。在模拟智能制造工厂的物料加工场景下,进行了系统编程控制过程实验。结果表明:所设计的运输车能够在4 min内完成物料抓取区、粗加工区、成品区的全套流程,同时区域移动准确率达标,完全能满足现代智能制造工厂高效率、高精准率的设计需求。

基于Arduino的智能水循环控制系统设计与实现

针对传统家居观赏鱼类养殖过程中智能化水平不足的问题,该研究提出了一种基于Arduino的物联网技术的智能水循环控制系统。该系统利用Arduino Due和Esp 8266开发板作为核心,集成多传感器设备,实时采集养殖水环境内的水位、浑浊度、水温、pH值及光照强度等关键养殖数据,并通过物联网技术实现远程数据传输和移动端Blinker组件的实时显示。通过物联网终端设备的接入,系统支持语音控制功能,允许养殖者通过智能音箱或手机应用进行远程操控。系统不仅具备自动补光、换水、滤水和增氧等自动化操作,还提供了基础按键的手动控制模式,以满足不同养殖场景下的需求。该研究的实施显著提升了鱼类养殖的智能化水平,为提升养殖效率、降低管理成本提供了有效的技术支撑。

基于Arduino的智能辅助引导系统设计

为提高人员密集场所的引导效率,满足特殊处置要求,以辅助引导和图像温度特征检测作为出发点,提出并设计了基于Arduino的智能辅助引导系统。系统采用了OpenMV IDE集成开发环境、Arduino编程和多模块集成实时响应技术,实现了高精度身份识别、佩戴口罩识别及智能语音提醒、智能循迹与引导、自动化测温播报以及喷洒消毒试剂等功能,有利于缓解人员密集场所的引导与疏散压力,规范医院、学校、酒店、影院等场所的人员秩序,并且具有一定的功能拓展空间。实验结果表明,智能辅助引导系统实现了以医院为应用场景的秩序维护、口罩检测、测温、消毒功能,并具备提高引导与检测效率的能力。该系统对于帮助医护人员处置公共卫生事件,减少不必要的人力投入和感染风险,具有积极作用。

基于Arduino的新型多功能智能风扇设计

阐述一款基于Arduino的新型多功能智能风扇,由Arduino单片机系统、温湿度模块、烟雾报警模块、喷水消毒模块、送风模块和Wi-Fi蓝牙模块组成。通过传感器采集数据并发送到Arduino,Arduino对数据进行判断并控制设备执行相应动作。

基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

双目标优化与生成对抗网络结合的框架结构阻尼器布置方案智能设计方法

为实现框架结构的阻尼器智能化布置,结合减震设计原理和智能算法,采用双目标优化算法和生成对抗网络算法分别进行阻尼器竖向和水平智能布置研究,并将该方法应用到两个框架结构减震设计工程案例中。在框架结构减震设计中,采用双目标优化算法进行阻尼器竖向布置,并与逐层逼近法、工程师设计和非减震设计进行对比,结果表明,采用该优化算法得到的阻尼器竖向布置方案能有效降低层间位移角和楼层加速度,提高结构的抗震性能。在确定各楼层的阻尼器数量后,利用训练好的生成对抗网络生成模型,可快速、自动地选择和确定各楼层阻尼器的平面安装位置,生成的平面布置与工程师设计的平面布置在相似性差异度综合评价指标上小于临界值0.1,说明两者相似度较高,且有利于提高原结构的抗扭能力。将双目标优化算法与生成对抗网络相结合,不仅能满足框架结构的减震性能目标,而且可实现阻尼器布置方案的智能设计,提升减震工程设计效率。

人工智能潮下AI设计的应用与挑战

作为人工智能应用领域的“探路者”,人工智能设计主要是在海量的数据基础之上通过一连串严谨的算法来进行一系列便捷化、高效率生产的一个过程。目前,人工智能在平面设计、服装设计、建筑设计、音乐设计等方面皆有较为出色的表现,在一定程度上给传统手工设计行业带来了某些冲击和挑战。未来,传统手工设计领域将会以何种姿态迎接人工智能设计带来的行业竞争压力,以及在AI设计席卷全球的大环境下传统设计如何保持自身优势不落下风,是一个需要被重视的问题。

基于人工智能的皮革企业物流系统设计研究

皮革产业对物流体系具有极高的依赖性,物流水平可以直接影响企业的经营成本、产业效益等。以人工智能为基础提出了一种皮革企业物流系统的设计思路,从设备层、边缘层、云端应用层3个视角构建了具体的皮革企业物流系统框架,实现了皮革企业物流系统的数据采集与传送、物流业务协调与系统互联、业务和数据建模等功能,旨在为人工智能与皮革产业物流体系的融合提供借鉴。

关于我国林木育种向智能分子设计育种发展的思考

“作物育种4.0”的提出,为我国林木遗传育种指明了向智能分子设计育种发展的前进方向。本文提出了理想品种的概念及其智能设计实现条件,简要综述了我国林木遗传育种研究历史以及存在的问题,并提出了推动我国林木智能分子设计育种的发展对策等。林木遗传育种应该瞄准国家林业重大需求,有组织地选择重要树种系统布局,在推动树种高世代遗传改良及其利用的同时,准备系谱关系清晰的育种资源群体,做到等位变异有迹可循;解析重要性状遗传变异规律及其调控网络,实现基因调控有据可查;建立高效的多组学大数据整合分析以及育种群体构建、亲本选配和后代选择等分子设计育种技术方法体系,保证智能育种有“法”可依等。逐步解决我国林木遗传育种中存在的问题,为实施林木智能设计育种创造理想条件。在每一育种世代品种向理想品种选育的推进过程中,尽可能将智能分子设计育种的最新理论和技术成果应用于育种实践,选育出高产、优质、高抗的当前世代理想品种,满足国家林业发展的现实需要。

基于场景化的智能家居设计研究

在智能科技的迅猛发展和人们对便利生活的需求日益增长的背景下,智能家居使用备受人们关注。在此背景下,分析了场景化设计的重要作用,针对智能家居设计存在的技术缺陷给出解决措施,将智能家居产品设计以场景为中心,将场景思维贯穿整个设计过程,以家居环境和用户使用场景作为核心要素驱动智能家居产品的开发与设计。深入了解用户的生活习惯、需求和痛点,通过场景识别技术、系统可编程性和可定制性等技术,提高智能家居产品的适应性与便利性,以期为智能家居设计场景化,产品的设计和开发提供重要依据。

建筑智能化系统顶层设计方法探讨

通过自上而下地展开,吸收质量功能配置的思想,对建设过程中影响智能化系统的因素进行统筹考量。通过逐层迭代的方式,直观展示不同技术方案对业主满意度的影响,为建筑设计提供可比较的方案效益评价,也为设计明确后续技术路径。

人工智能视域下非遗服饰数字化再现与创新设计研究

非遗服饰承载着丰富的历史文化,具有独特的艺术价值,但随着社会的发展逐渐濒临失传,急需借助现代技术手段进行有效保护和创新传承。在信息技术飞速发展的背景下,人工智能已成为推动各领域创新的强大引擎。在非遗服饰的数字化再现与创新设计中,人工智能可以辅助建设数字化档案,进行复原和重现,可以利用虚拟现实技术进行互动体验,可以基于机器学习进行设计创新,为非遗服饰的数字化再现与创新设计提供理论指导,切实推动非遗服饰的保护和传承。

人工智能生成内容赋能创新产品设计流程的机遇与挑战

随着人工智能技术的飞速进步,特别是人工智能生成内容在各个领域的广泛应用,产品设计创新流程正经历着深刻的智能化变革。本文通过回顾传统并行式产品设计流程的各个阶段以及AIGC(Artificial Intelligence-Generated Content,人工智能生成内容)融合设计领域案例研究,提出AIGC赋能的创新产品设计流程模型,并剖析了当下产品设计领域需要把握的机遇和即将面对的挑战。

水电站边坡智能爆破设计与管控系统研究

水利工程爆破施工具有周期长、规模大的特点,传统爆破设计与施工管控方式难以满足当前水利工程的建设和发展要求,研究建立平台化、网络化、智能化的爆破设计与管控系统具有重大的工程意义。基于BIM、WebGIS和已开发的爆破设计软件,利用Angular框架和SpringBoot框架,采用前、后端分离式方法开发了智能爆破设计与管控系统,系统由智能爆破设计模块、三维可视化模块、数字化爆破管控模块以及智能安全评价及预测预警模块四个功能模块组成,实现了智能爆破设计与全流程爆破审核功能一体化,能够根据现场实际施工情况,采用模型参数化动态联合裁剪方法,选取开挖轮廓线上的控制点进行智能爆破设计,生成爆破设计方案,并将设计方案上传审查,有效地促进了爆破全流程的标准化、信息化、数字化管理,加强设计、施工、监理等单位的实时交互办公。该系统在叶巴滩水电站边坡爆破开挖工程的应用结果表明,系统能有效进行爆破设计,并提高管控效率,可为水电站边坡爆破设计开挖施工提供技术支持。

高层剪力墙结构多目标智能设计方法

高层剪力墙结构智能设计包括智能建模和智能优化两个环节。目前智能建模环节缺乏梁自动化布置和荷载自动化布置;智能优化环节只考虑材料成本而未考虑施工的便捷性。此外,现有的智能设计方法均局限于单标准层的高层剪力墙结构。为此,该文提出了高层剪力墙结构多目标智能设计方法,包括多标准层高层剪力墙结构的智能建模和多目标优化。多标准层高层剪力墙结构智能建模包含剪力墙智能布置、梁自动化布置、板自动化布置和荷载自动化布置;以材料成本和施工便捷性为目标,采用分步优化策略和基于小生境技术的遗传算法对高层剪力墙结构进行多目标优化。通过实际工程算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,所提出的高层剪力墙结构多目标智能设计方法稳定、可靠,可以较好地兼顾材料成本和施工的便捷性,并能显著缩短设计周期。

基于案例推理的隧道洞门智能设计方法研究

为将以往隧道案例的经验应用到新建隧道设计中,以解决传统设计方法工作量大且效率低下的问题,提出基于案例推理的隧道洞门智能设计方法。结合隧道洞门工程特点,选取影响洞门设计的主要因素,将影响因素划分为12个属性单元来表征工程案例,运用三角模糊数的层次赋权计算方法对各属性单元权重进行赋值,借助相似度理论建立隧道洞门设计方案相似决策模型。基于GIS技术开发了隧道洞门工程案例库,实现对既有工程的存储管理,同时利用SQL查询语言及Python计算脚本实现案例的属性特征值计算与最相似匹配,进一步修正后可实现隧道洞门修建方案的设计决策。以某山区隧道为例对智能设计方法进行验证,结果表明:根据属性单元特征值计算结果,在案例库中比选得出与拟建隧道相似度最高的既有工程为凤凰山隧道,且相似度为0.707。因此,设定阈值为0.7时能加快案例库的检索速率与匹配准确率,该方法吸取了既有工程案例的经验,能应用于隧道洞门施工方案的决策设计,可供今后隧道洞门方案的智能化设计参考。

智能语言模型工具对程序设计类课程教学的挑战与应对

根据实际案例分析人工智能技术驱动的大语言模型工具对程序设计类课程教学带来的挑战,对该工具在学习过程中的各种不合规使用提出防范方法和措施,同时指出未来它带给程序设计类课程教学的机遇。

机械设计与低温锂电池全流程数字化智能制造的联系及应用

随着现代制造技术、信息技术和数字化技术的飞速发展,低温锂电池生产迎来了技术升级。对此本文综述了机械设计与低温锂电池数字化智能制造的联系以及技术优化进展。首先分析了低温锂电池产业数字化、智能化的发展流程,包括低温锂电池数字化制造和二阶段的智能化制造;然后重点探讨了机械设计为低温锂电池数字化智能制造产业带来的优化变革。从产业发展角度来看,与机械设计技术深度融合,可以从多个方面优化现有的低温锂电池数字化智能制造技术,对后者的产业结构调整和技术升级具有重要的指导作用。