智能制造在體育器械設計中應用

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制造業是一個國家國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。自18世紀中葉，世界開啟工業文明以來，世界強國的興衰史和中華民族的奮斗史進一步證明，沒有強大的制造業，就沒有國家和民族的強盛。制造業的快速發展，很大程度上依靠著機械制造技術的深度開發和快速應用，從而促進了機械制造業的現代化和科學化的發展。因此，數字化和智能化是整個機械制造自動化發展的必然產物，也是人工智能技術在機械自動化技術發展過程中的實踐成果。智能制造技術，能夠在一定程度上有效地降低企業的生產成本，進而對進一步提髙企業產品的質量和市場的競爭力具有很強的促進作用。尤其是面臨未來勞動力的匱乏及日益激烈的市場競爭，作為機械制造企業需要將機械制造數字化和智能化逐步應用到設備制造中，不斷探索新思路和新模式，引領機械制造的新方向。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動引導性、安全的使用過程中運動控制約束及健身數據的互動等功能，這就對體育器材的設計提出了更髙的要求。因此，在智能制造技術飛速發展的今天，如何在體育器材設計過程中，引入數字化和智能化制造技術，是現在需要面臨和研究的新的課題方向。2010年8月，冶金工業出版社出版的《體育器材設計》一書，由孫學雁等人編著。該書系統地介紹了在體育器材設計中的人體工程學和人機工程學等相關理論知識，詳細分析了常用體育器械運動方案的設計流程和相應的分析方法。這些內容的講解，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的影響。因此，該書為后續智能制造技術在智能健身體育器材中的設計和應用奠定了堅實的基礎。

1智能體育器械的發展

體育項目的日益豐富和人們體育水平的逐年提髙，進一步促使體育鍛煉過程中更加注重精細化鍛煉。同時，隨著人們物質文化的極大豐富，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。傳統的體育器械對于鍛煉的人而言，往往是一種被動的運動引導，人們需要自我主動地與被動的體育器械進行配合與合作，而且運動過程也沒有任何反饋。這種單一模式的運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合。智能體育器材能夠更好地將傳統的被動式鍛煉變為主動式鍛煉，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動媒介服務內容，讓參加體育鍛煉的人的運動積極性從被動變為主動。同時，智能化的體育器械還可以利用大數據來分析人體的運動需求，從而給出更為合理的運動方案，并通過器材中智能化的引導程序進行運動指導。因此，體育器材的智能化能夠更好地服務于大眾。智能化體育器材的產生，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應用到全過程的生產過程中。

(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、訓練、教學、競賽和體育娛樂活動等多個方面?？梢哉f，體育器材是發展體育事業的物質基礎，是普及各項群眾性體育運動，提供體育競技水平的關鍵因素之一。與傳統的體育器材相比，智能體育器材，也可以成為數字體育器材，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動功能，具有很好的人機互動功能，具有使用便捷的特點。

(2)智能體育器材發展趨勢。從目前科技發展水平來看，智能體育器材首先向著網絡化的方向發展。體育鍛煉服務網絡化已經成為未來發展的必然趨勢，借助現代化的技術手段可以為使用智能體育器材的運動者帶來專業化的技術指導與服務。通過這一網絡化的服務，可以讓參加運動的人走出傳統運動的孤獨感，進而感受運動帶來的快樂和愉悅，真正能主動運動、科學運動。這就是智能體育器材帶來的最大改變，徹底打破了傳統器材的運動模式。其次，智能化運動器材具有智能化的控制功能。依賴現代通信技術、計算機網絡技術和自動控制技術，智能化體育器材能夠很容易利用手機、平板電腦對設備進行控制，充分體現了科技創新模式給人們運動帶來的便捷，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，這一功能可輕松實現對運動者鍛煉后的時間、距離和卡路里消耗進行統計并分享到社交媒體上?，F階段，隨著國內智能體育器材的發展，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， 而國內的體育器材市場有限，自身的儀器設備產能過剩，最主要的是智能體育器材的自主創新能力不足。這些存在的問題就迫使智能體育器材制造業進行產業優化和升級。同時，人們在使用智能體育器材的過程中，逐漸發現目前所謂的智能體育器材也面臨著單調、封閉、缺少專業化的指導等問題，很難在市場上形成一種良好的口碑效應。同時，國內廠家自身的研發能力，尤其是制造能力相對較弱，因此，為了進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、創新和制造技術方面有所突破和創新。

2智能制造技術優勢

智能化網絡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展越來越好。智能化計算機技術的逐漸深入也使得各行各業中智能化程度更髙。這也說明，國家正在全面推進創新，加快產業升級的步伐。通過創新在全球發展中保持競爭的優勢，從而讓我們國家立于不敗之地。因此，將智能制造技術應用于體育器材的設計中，是實現體育器材創新的一個最好的契機，對于進一步推動智能體育器材的發展具有重要的作用。與傳統機械制造技術相比，智能制造技術具有以下顯著特點：

(1)智能制造技術的實施能夠進一步減少資源浪費。環境和資源是社會賴以生存和發展的重要基礎。經濟的發展不能以犧牲環境為代價。眾所周知，在傳統的工藝制造業發展過程中，通常需要消耗大量的原材料，而且在機械設計和制造過程中，往往會產生大量的廢氣和廢料。比如在生產體育器材過程中，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生大量的空氣污染物等等。長期這樣下去，整個自然生態環境就會受到破壞和污染，地下水資源也會受到影響，進而影響居民的正常生活。在這樣一個實際情況下，就必須充分重視機械制造過程中智能化生產的創新升級，在體育器材等設備的設計、制造過程中，積極進行智能化創新發展模式的探索，實現對有限資源的循環再利用，一定要避免資源的過度浪費，在一定程度上降低和減少對于所賴以生存的環境造成危害，滿足可持續發展的需求。通過智能化設計，實現資源的合理搭配和最大程度地有限利用，通過數字經濟來對整個生產制造過程量化管理。

(2)智能制造技術的實施能夠顯著提升機械制造行業的生產效率。在體育器材的制造過程中，應該針對體育器材市場行業發展的需求設計出不同功能要求的產品。這就進一步要求在機械設計制造過程中充分實現人工制造與自動化設計的有效結合，能夠在智能化技術發展中進行科技創新，進而實現人工與數據操作的雙向結合，能夠通過智能化和數字化的應用對機械設備制造過程的各個環節進行精準把控，盡量減少機器加工過程中的人工干預，從而在一定程度上減少制造行業中人工成本的投入。因此，智能制造技術的應用，有利于體育器材設計與制造行業中生產效率的提升。

(3)智能制造技術的實施能夠顯著提升機械制造行業的生產安全性。不管是傳統的制造，還是現在的智能制造過程，安全生產一直是機械制造過程中的第一要點，只有充分保證了工作人員和產品的安全，整個生產過程才能順利進行下去。在傳統的機械制造過程中，很容易出現生產事故。這些生產事故的發生在一定程度上是所使用的機械設備缺乏有效的防護裝備和措施，這些保護措施的缺失常常釀成了很嚴重的生產事故，尤其是工作人員的人身安全事故。在新的智能制造過程中，設備的智能化程度更好，安全防護設施更全面和到位，同時，整個智能化設備也安裝了大量自動安全報警設施，大大降低了安全事故的發生概率。同時，對智能化設備的操作過程，對于操作人員的培訓和安全意識加強至關重要。因此，在某種程度上，智能制造技術的應用提升了整個生產過程的安全系數，能夠充分保證整個生產過程的順利進行。隨著我國人民的生活水平和對健康的關注程度日益提髙，人們的體育鍛煉也正向著專業化、科學化和精細化的需求方向快速發展。傳統的體育器材存在的功能單一、相互行差、缺乏技術性指導等一系列的弊端也日益凸顯，已經很難滿足當今信息時代下人們日益增長的多元化鍛煉需求。因此，隨著智能化、科技化時代的到來，智能制造技術的應用給傳統的體育器材的設計、開發和制造提供了新的發展方向，注入了新的動力。體育器材制造過程、智能制造技術的應用完全能夠適應如今蓬勃發展的時代，實現共同進步與發展的目標。而且，這種智能制造技術的進一步深入，能夠讓整個體育器材制造行業進行人工、設備和資源的自我優化，為進一步加快全自動化、智能機械化做出一定的貢獻。

作者:彭圣致 單位:河南財經政法大學