本书全面介绍了制造业人工智能系统的概念、系统组成及系统框架，同时，以案例为引导对于整个系统中的不同技术及各种技术在制造业人工智能系统中的作用与应用进行了介绍。全书分10章，内容包括人工智能系统在制造业中的作用、增材制造、工业机器人、物联网、工业互联网、工业区块链、大数据与云计算、人工智能算法、数字孪生技术、沉浸式扩展现实。

本书以制造过程中数据流作为主线，详细介绍了不同的新兴技术在制造业人工智能系统中的作用，并且提供了丰富的应用案例，从理论与实践两方面解决了与后续课程的衔接问题，具有系统性、实用性强，内容新颖的特点。

本书可作为普通高等院校机械工程、自动化智能制造及人工智能等相关专业的本科生及研究生的教材，也可作为工程技术人员的参考用书。

本书配有电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载，或发jinacmp@163.com索取。

前言

第1章人工智能系统在制造业中的

作用1

1.1制造业对人工智能的需求1

1.2人工智能概述2

1.2.1人工智能的定义2

1.2.2人工智能的发展历程3

1.2.3人工智能的研究与应用领域4

1.3制造业人工智能系统6

1.3.1制造业人工智能系统的含义6

1.3.2制造业人工智能系统的体系组成7

1.3.3制造业人工智能系统的框架结构9

第2章增材制造16

2.13D打印在生活与工业中的应用16

2.1.13D打印在日常生活中的应用16

2.1.23D打印在制造领域的应用19

2.23D打印概述23

2.2.13D打印的定义23

2.2.23D打印的发展历程与现状23

2.2.33D打印工艺过程24

2.33D打印主要技术25

2.3.1叠层制造技术25

2.3.2熔融沉积成形技术27

2.3.3立体光固化成形技术28

2.3.4选择性激光烧结技术30

2.3.5三维打印技术33

2.43D打印材料35

参考文献36

第3章工业机器人38

3.1工业机器人在工业中的应用38

3.2工业机器人概述43

3.2.1工业机器人的发展现状44

3.2.2工业机器人的分类44

3.2.3工业机器人的发展趋势49

3.3工业机器人关键技术50

3.3.1传感器部分50

3.3.2机械设计部分57

3.3.3程序设计部分61

3.3.4导航与定位62

3.3.5路径规划64

参考文献67

第4章物联网70

4.1身边的物联网70

4.2物联网概述71

4.2.1物联网的定义71

4.2.2物联网的发展历程72

4.2.3物联网的研究方向72

4.2.4物联网的体系结构73

4.3物联网关键技术74

4.3.1感知层关键技术74

4.3.2网络层关键技术80

4.4物联网应用85

4.4.1物联网在制造领域的应用85

4.4.2物联网在其他领域的应用86

参考文献94

第5章工业互联网96

5.1工业互联网和生活的联系96

5.2工业互联网概述98

5.2.1工业互联网的发展背景与历程98

5.2.2工业互联网的体系架构99

5.2.3工业互联网的功能作用100

5.2.4工业互联网的挑战107

5.3工业互联网技术体系109

5.3.1工业互联网核心技术111

5.3.2工业互联网平台架构112

5.4工业互联网应用场景116

5.4.1工业生产过程的应用116

5.4.2企业运营管理的应用117

5.4.3生产资源优化配置的应用117

5.4.4产品生命周期管理的应用118

5.5工业互联网应用案例118

5.5.1工业互联网在制造领域的应用118

5.5.2工业互联网在其他领域的应用130

参考文献139

第6章工业区块链142

6.1区块链与金融的联系142

6.2工业区块链概述143

6.2.1区块链的概念143

6.2.2区块链的发展历程145

6.2.3区块链技术在工业领域中的

优势146

6.2.4区块链技术在工业领域中的

机遇148

6.2.5区块链技术在工业应用中面临的

挑战149

6.2.6工业区块链的技术特点151

6.3工业区块链技术体系152

6.3.1区块链系统的总体框架152

6.3.2区块链的开源技术框架157

6.3.3工业区块链的技术方向160

6.3.4工业区块链技术开发工具平台165

6.4工业区块链的应用案例174

6.4.1区块链在飞机制造中的应用175

6.4.2区块链在汽车制造中的应用176

参考文献177

第7章大数据与云计算179

7.1身边的大数据与云计算179

7.2大数据与云计算概述180

7.2.1大数据的定义与特征180

7.2.2大数据的发展历史181

7.2.3云计算182

7.2.4大数据与云计算的关系184

7.3大数据基础技术与分析技术184

7.3.1大数据基础技术184

7.3.2大数据分析技术188

7.4云计算基础技术196

7.4.1虚拟机技术196

7.4.2云存储技术197

7.5大数据与云计算的应用199

7.5.1大数据与云计算在制造业中的

应用199

7.5.2大数据与云计算在其他行业中的

应用200

参考文献203

第8章人工智能算法205

8.1人工智能与生活205

8.2人工智能基础算法206

8.2.1机器学习206

8.2.2深度学习214

8.3人工智能算法的应用223

8.3.1人工智能算法在制造领域的

应用223

8.3.2人工智能算法在其他领域的

应用224

参考文献225

第9章数字孪生技术227

9.1生活中的数字孪生227

9.2数字孪生概述228

9.2.1数字孪生的概念229

9.2.2数字孪生概念的不同形态230

9.2.3数字孪生的意义231

9.2.4数字孪生的发展背景与历程232

9.2.5数字孪生的应用价值234

9.3数字孪生基础技术237

9.3.1数字孪生体系架构237

9.3.2数字孪生系统组成238

9.3.3数字孪生模型239

9.3.4数字孪生使能技术240

9.3.5数字孪生工具246

9.4数字孪生在工业生产中的应用249

9.4.1数字孪生在产品全生命周期中的

应用249

9.4.2数字孪生在分布式制造中的

应用250

9.4.3数字孪生在先进制造业企业中的

应用253

参考文献253

第10章沉浸式扩展现实255

10.1身边的增强现实技术与虚拟现实

技术255

10.1.1生活中的增强现实技术255

10.1.2生活中的虚拟现实技术256

10.2增强现实技术与虚拟现实技术

概述257

10.2.1增强现实技术的定义与特征257

10.2.2虚拟现实技术的定义与特征258

10.2.3增强现实技术与虚拟现实技术的

区别258

10.2.4增强现实技术与虚拟现实技术的

发展历史与现状258

10.3增强现实技术与虚拟现实技术

基础263

10.3.1增强现实技术原理263

10.3.2虚拟现实技术原理266

10.3.3增强现实系统的组成271

10.3.4虚拟现实系统的组成272

10.4增强现实与虚拟现实关键技术275

10.4.1交互技术275

10.4.2显示技术279

10.4.3识别、跟踪和定位技术281

10.4.4界面可视化技术283

10.5增强现实技术与虚拟现实技术在工业

领域的应用283

参考文献292