仿生机械行业前景范文

仿生机械行业前景篇1

［关键词］农业机械；发展现状；前景

随着经济的发展，出现了农村村民大规模进城打工而弃耕农田的现象。因此，要摆脱传统观念的束缚，清楚认识农业生产不再是过去的传统生产模式，利用现代化农业机械设备已成为一种潮流。

1农业机械发展现状

1.1我国农业机械设备使用现状

随着家庭联产经营制度的提出，调动了农民的劳动动力。因此，农业机械吸引着广大农民的眼球，因为现代化农业机械有着高效、便利等特点。例如，南方的水稻种植，其地理位置优越，地势比较平缓，因此可以采用现代化机械操作，大大节省人力、财力；而在北方，比如陕北地区，其地势多为丘陵和山坡，无法大规模实施农业机械操作，这样就降低了农业生产效率。

1.2我国农业机械设备质量现状

随着农业机械化时代的到来，各地的农业机械经销商也如雨后春笋般日益增多。但是，许多农业机械经销商没有生产经营许可证，安全保护措施不规范，没有规范的防护设备［1］。同时，经销商为了争夺市场，常常以次充好，制作工艺粗糙，质量无法保证，导致农业机械的质量差，在使用过程中没有安全性可言。

1.3农业机械设备服务系统不完善

按照国家的农业机械设备三包规定，出售正规的农业机械时必须有退货、维修等售后服务，而现在市场中出售的农业机械大多没有售后服务点。同时，大多农业机械设备说明书中的规格和使用注意事项、厂家地址等项目注释模糊，这样使农民的权益无法得到保障。所以，农业机械服务机构的不完善给农业机械使用带来了极大的困扰。

2农业机械发展前景

2.1智能电子传感技术的应用

现代化农业机械设备遍地开花，智能电子传感技术应用就是一个典例，飞机打农药则利用了传感技术，自行感应出农作物所处的位置，对其作出感应，精确其位置，根据种植面积，喷撒适量农药，促进庄稼正常生长［2］。这一系列便利的措施在过去是无法普及到的，所以农业生产中采用现代化的传感技术就显得尤为重要。

2.2农用机器人的普及

随着科技的高速发展，将会出现传感和机电一体化的农业机器人。智能化农用机器人采用现代计算机技术，比如采用计算机技术中的编程，对于农作物常见的疾病及发病特征做出一套完整的程序植入机器人内部，机器人可以根据观察和感应到的农作物状态，采取相应的防治措施［3］。虽然现阶段农用机器人研究还存在一定的问题，但是随着科技的不断发展，农用机器人必然会成为农业发展的中坚力量。

2.3先进的4C及仿真技术的应用

农业机械的使用不但体现在大型种植设备上，现在已经全面渗透在精密的仿真等领域。例如培育新植株是一个漫长的过程，而利用高端的仿真技术，可以模拟出植物所需要的生长环境，大大缩短培育时间，节约人力和财力。因此，现代化的仿真技术在农业生产中的应用也是不容忽视的。

3结语

该文通过对农业机械的发展现状及发展前景进行分析，发现现阶段我国的农业机械仍然存在着服务系统不完善等问题，需要对此进行改正。而农业机械的发展前景极为广阔，科技的迅速发展，智能化和自动化已成为农业机械未来发展的必然趋势。同时，只有在政府、农机生产部门、农民三方齐心协力下，农业机械才能够促进农业生产稳态发展，在农业生产中发挥其应有的作用。

参考文献

［1］金衡模，高焕文，王晓燕.农业机械自动化的现状与推进模式［J］.中国农业大学学报，2000（2）：44-49.

［2］党革荣，耿端阳.农机发展出路在于智能化和自动化［J］.中国农机化学报，2003（5）：5-6.

［3］彭桂兰，张学军.现代化农业的发展趋势——精确农业［J］.农机化研究，2002（1）：6-9.

仿生机械行业前景篇2

关键词：机械制造；前景；发展

1　现代机械行业面临的问题

(1)为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代机械技术中产品开发和制造的关键问题。机械制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了机械制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科——计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

(2)在现代机械制造过程中，信息不仅已成为主宰机械制造行业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高机械制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于机械制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海景数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

(3)各种人工智能工具和计算智能方法在机械制造中的广泛应用促进了机械制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在机械制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。机械制造智能还表现在；智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是机械制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2　现代机械工程的前沿科学

2.1　机械制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此机械制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是机械制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对机械制造技术开始探索产品设计和机械制造过程中的信息本质，另一方面对机械制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化机械制造环境。随着对机械制造过程和机械制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

2.2　微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2.3　材料制备、零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是机械制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化机械制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2.4　机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为僻决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，“仿生制造”则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的“自组织”机制及其在制造系统中的应用问题。所谓“自组织”是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的“自组织”机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的“远缘杂交”，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

3　现代机械制造技术的发展趋势

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。当前现代制造技术的发展趋势大致有以下几个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代机械制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、机械制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速机械制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

仿生机械行业前景篇3

【关键字】仿真教学法 基础会计 课程教学应用

一、什么是仿真教学

教学系统由师生、教学媒体和教材共同组成。仿真教学是一种模仿真实教学程序和环节的一种教学方式，这种方式巧妙的将理论与实践相结合。有以下三种形式：机械行为模式、人机共拟模式及模拟公司模式。

1.模拟公司模式。这种模式就很真实的一个公司，创造了一个模拟公司的环境，通过人群和电脑网络模拟出这个复杂的社会，老师根据不同要求组织学生进行一系列模拟活动。

2.机械行为模式。这种模式只是简单的模仿某种指定机械行为，操作简单，运用广泛。

3.人机共处模式。这种模式成本低耗费的人力资源也少，是通过人机的对话达到人机间的交流。

二、仿真教学法在基础会计课程教学中比传统教学的优势

1.培养学生团队协作精神。现在经济高速发展下的社会分工越来越明确，因此，具有团队协作精神的专业性人才更被社会所需要，企业公司也往往将招聘员工的首要条件设定在是否具有团队协作精神这一项上。

2.提高会计工作岗位对学生的吸引力以及学生对其的关注度。原本极其枯燥乏味的基础会计教学会被仿真教学法带动到生动活泼，仿真教学法可以很好的激发起学生对于科学知识主动探索吸收的欲望，从而为其学业方面带来极大的成就感、满足感以及自信心。还可以改善未经历过会计实践学生心中基础会计枯燥抽象的印象，激发学生的管理能力以及专业技术应用，对于对口单招的教育目标能有更好的实现。

3.以逼真的综合职业环境对学生未来就业与创业制造有利条件。将真实的企业公司运作流程进行模拟，就是所谓的模拟公司模式。在此模式的仿真教学法下，学生作为“公司员工”，依照“公司”对于不同岗位的要求，选择独立或者是共同协作完成“公司”指派的工作任务。此举动不仅可以使学生提前感受并且适应真正的职场氛围，还可以使得学生了解并且观察到相关经营活动的部分规律。

三、仿真教学法在对口单招基础会计教学中的实施

1.设立场景。设立场景是仿真教学法里极其重要的一步，所设立的场景需要符合学生现有的认知，必须贴近生活，而场景需要具体化到每一步，才能更容易被学生所接受，并且有利于其对所学的理论知识的消化与运用。

2.讲解演示。若将设立场景比作一个人的骨架，那么讲解演示便是在这幅骨架上添加血肉。贯穿于整个仿真教学中的讲解演示是基础会计教学场景中的最终呈现。当然，讲解演示并不只是口述理论，而是可以通过多渠道的辅助来激发学生的注意力以及兴趣浓厚程度，以作为理解并学习理论知识的基础。

3.归纳探究。归纳探究是教师引导学生在刚才场景中出现的知识进行自我总结归纳，进行自我总结归纳比直接教师讲授更容易被学生所记忆、理解与掌握，同时也训练了学生自主分析问题的思维能力。

4.检验实践。虽然都说理论来源于实践，但是实践同时又是被理论所指导的，因此，仿真教学法中的场景需要对所学的知识运用有针对性，这样可以使得学生将所学的知识充分运用在实践中，并且有效的锻炼了其解决问题，分析问题以及发现问题的重要能力。

四、仿真教学实践应用的成效

1.学生学习主动性得到提高。在仿真教学法生动且贴近生活的场景中进行基础会计学习，保持了对新知识具体化的了解，充分调动起学习注意力以及学习主动性与积极性。有对一个人数为134名学生的对口单招基础会计课程教学中学生的进行仿真教学法前后对比分析后发现，学生学习的主动性以及兴趣远高于传统教学法时期：

2.促进教师教学能力发展。仿真教学的模拟教学法要求教师必须深入研究学生的兴趣爱好以及教材，并且在设立场景的时候需要寻求更贴近生活的丰富多变的教学手段。因此，教师的个人教学能力不断的在仿真教学应用中得到进一步的提高。

3.提高教学效果同时增进师生交流。在仿真教学法实施过程中，师生交流明显多于传统的教学时期，学生对于教师以及教学逐渐产生了浓厚兴趣，学生一旦在情感上认同教师，其学习积极性会更加主动，师生交流逐渐和谐统一，进入良性循环，更有利于达到教学目的。

仿生机械行业前景篇4

关键词：虚拟仿真技术；机械工程；实验教学；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089

操作实践课属于众多高校理工科类专业中非常重要的学科组成内容，而且顺应社会发展对人才的需求，我国当前大部分高等院校基本上都建立了专业的工科类操作实验室，让学生在学习中能具备实践动手操作的便利条件。传统的机械工程实验教学中，很多实验涉及到使用仪器设备的情况比较多，这就使得实验难度更大。再加之不少仪器设备价格不菲，体积结构也不方便学生进行实验操作。所以过去通常都是通过教材理论知识进行按部就班地操作，这就无法充分调动学生进行自主操作的积极性。再加上还有很多高校因为资金投入有限，很多实验室中旧的器材设备出现机能老化，无法满足当前机械工程实验教学发展的需求。因此，充分将这种虚拟仿真技术积极应用于机械工程的实验教学过程中，可很大程度上来对目前教学过程存在的问题和不足予以改善和优化，并提升这门课的教学效率。

1 机械工程实验教学的现状与问题

机械工程实践教学的工程主要侧重于实践性操作能力的培养，让学生在操作中提升动手实践能力。近年来，随着高校扩展，大学生数量在不断增多，而实验室和相关实验设备开始供不应求的问题成为影响和制约机械工程实验教学的重要因素，这些导致学生在机械工程的学习中并没有太多能切身实践操作的机会，这也就使得学生无法将所学习和理解的理论知识真正运用到实践中，影响学生实际的动手操作能力，同时使得学生所学习的理论知识无法在实验中得到验证，在很大程度上会降低学生学习这门专业的积极主动性。另外，因为机械工程实验教学离不开对机械的使用，而很多学校考虑到机械有潜在的危险性，为了确保学生的人身安全，进而通过有关机械工程的讲座、参观来替代实践教学。但这些形式的替代无法起到与实验操作教学相同的效果，也无法有效提升学生的动手操作能力，也就因而使得学生对知识的理解和掌握只是停留在理论层面，不利于这门专业的全面透彻化的学习。因此，当前提高我国高校机械工程实践教学的教学设备和教学质量十分迫切和需要。

2 有关虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用

2.1 关于数控加工技术的仿真实验

数控加工技术，是我国当前国民经济发展中现代化制造业的核心技术，现代化数控加工技术的广泛应用，有效为我国现代机械制造业发展奠定了坚实的基础，这种数控加工技术，充分集结了微电子技术、机械加工技术这两种技术，而且也预示着我国机械工程的发展前景。在当前的各大高校专业中，机械制造级自动化成为非常热门的专业之一。在具体教学过程中，学习本专业的教学与培训操作中最为主要的内容即是数控机床。但由于数控机床的价格十分昂贵，而且设备单一的同时还有一定的复杂性，因此无法满足每一个学生的实验操作的需求，在实验教学中只可允许少部分学生来进行实践操作，还有一部分只能在旁观看和辅助，这就使得教学方法产生了一定的局限性。但如果在机械工程的实验教学中，通过引入虚拟仿真技术的应用，那么通过对数控机床操作的详细步骤与过程进行模拟，则就能为工程实验专业的学生提供学习环境和有利的条件，去实际感受和体验机床的加工环境及加工流程，并因此而形成系统化的知识构架，提高学习效率。

2.2 有关带传动性能的测试实验

在机械传动的过程中应用比较广泛的是带传动，通过带传动的应用，来完成机械工程实验教学的基础性实验课程的教学工作。带传动性能的测试实验则指的是通过引导学生对带传动的过程予以观察和分析，尤其是注意观察其是否有打滑现象和弹性滑动的状况，再对其承载能力的大小进行分析，并结合所观察和分析所得的相关数据来描绘带传动弹性滑动图和传动效率图形。但是，若应用到虚拟仿真技术来做带传动性能的测试实验，那么就省去了电动机、发电机、传感器以及光电测速装置等的应用。这是由于虚拟仿真技术的实验硬件设施是由计算机辅助完成的，而且是利用Lab VIEW 软件设计带传动性能测试系统。

2.3 有关虚拟现实系统的应用

虚拟仿真技术是对各种大型复杂机械装备的原理演示、故障诊断、功能仿真，同时也是对复杂且精密零件的工艺验证、复杂综合控制的模拟分析，并有效为大型复杂机械装备操作培训提供了更加新型现代化的方法，解决和完善了大型复杂机械装备物理实验存在的漏洞和不足。虚拟仿真技术的实验教学系统，可充分为高校学生开设面向全断面掘进机、冶金成套设备等大型复杂机械装备的虚拟样机设计与开发、虚拟装配与功能仿真等虚拟实验与虚拟实践训练课程。

2.4 有关减速器装备实验

在机械工程的实验教学中，常常涉及到对减速器的应用，因此，在机械工程设计的实验课中，最根本的课程最必不可少的实验即是减速器实验。在过去机械工程实验的减速器实验教学过程中，老师基本上是通过把一个真的减速器带到课堂，并通过对其进行逐一拆卸安装，以此来让学生了解和掌握其内部结构、功能以及工作原理，但这样会带来巨大的资金消耗，而且实验缺乏稳定性。但此时如果在减速器装备的实验中应用虚拟仿真技术，即可实现把对实物的拆装过程换做操作软件，来对其进行仿真和修形，从而达到其实验教学效果，并不断提升学生对这门课程的学习水平和质量。

3 结语

综上所述，通过把虚拟仿真这种技术有效应用到机械工程实验教学中，可对过去传统仪器设备的缺陷和不足予以改善和优化，满足了实验教W改革的发展需求，提升了机械工程实验教学水平和质量。

参考文献：

[1]蔡卫国.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（08）：76-78，82.

仿生机械行业前景篇5

关键词：机械自动化技术；应用；发展前景

0 前言

本文结合机械自动化技术的应用，分析了机械自动化技术的发展前景，为提高机械自动化技术在各个领域的应用效率，使机械自动化早日实现智能化发展、低成本高效率的发展和全球化发展，为提高我国机械自动化的发展速度，使机械自动化技术有效带动我国各行业的发展，推进我国经济实力的不断壮大提供了科学借鉴。

1 机械自动化技术的应用

1.1 机械自动化技术在物流中的应用

目前，物流系统分为生产、邮政、化工、煤炭、海运、铁路等物流运输系统，物流作业中的运输、集装、搬运、装卸、仓储、配送、分拣、信息处理等各个环节对机械技术的要求越来越高，传统的机械技术已经不能满足现代物流发展的需求，因此需要利用机械自动化技术进行物流操作。例如，机械自动化技术在物流层次方面的应用，首先，计算机作为物流管理系统中的中枢，对控制层发出指令，控制物流的机械自动化设备完成计算机下达的指令，并通过监测系统对物流系统状态进行监测，将监测信息及时反馈给计算机。此外，机械自动化物流系统中的执行层主要是由机械自动化设备组成，该系统按照计算机控制器下达的指令控制和操纵机械设备，使其完成物流运输任务。机械自动化技术在物流作业的各个环节都能发挥其最佳优势，利用自动化技术准确地将物流运输商品和原材料运输到指定地点，不仅节省了大量人力和物力，还能极大地提高物流运输的效率。但是，物流机械技术还存在一定的局限性，只能应用于一些特定环节作业中，还需进一步完善和改进。[1]

1.2 机械自动化技术在检测方面的应用

随着市场经济的发展，企业所需设备和生产的产品越来越多，检测工作变得日益繁杂，传统的检测方法已经不能适应目前众多商品和机械设备的检测工作需求。而机械自动化的发展在检测方面的应用，能够有效地改善以往检测工作中的检测误差和检测效率较低的问题，大幅度提高检测工作效率。机械自动化技术在检测方面的应用主要是设备检测、电流信号检测，在商品检测中的应用也较为广泛。不同检测物体需要不同的机械自动化检测技术，在机械自动化检测技术中输入检测数据和标准的虚拟化检测模型，按照标配进行检测，检测过程中对物体参数进行读取，可以快速准确地发现被检测物体存在的问题，有效地提高检测工作效率。

1.3 机械自动化技术在生产中的应用

随着生产力水平的不断提高，单纯人工和传统的机械工具已经不能满足各个行业发展的需求，经济的发展推进了机械自动化技术的发展。机械自动化技术不仅对机械零件进行了完善和改进，还将自动化技术、机械技术以及人工职能技术等进行综合。机械自动化技术在生产中利用计算机系统中的数据库信息和生产环节的不同运行参数，对生产过程实施全方位的监控，当机械自动化生产设备在监控中发现问题时，及时通过控制系统停止生产，有效地避免了生产环节更大问题的发生。有些机械设备的生产环节存在一些危险问题，利用机械自动化技术能够有效地减少生产环节对生产人员的危害。机械自动化技术利用电子计算机对生产设备的角度和使用程序进行有效控制，以保证生产的顺利进行。[2]

2 机械自动化技术的发展前景

2.1 智能化发展趋势

智能化是机械自动化技术未来发展的主要趋势。所谓机械自动化的智能化发展，是指由智能机器人和人类机械制造专家共同组建的人机一体化的智能机械自动化，在以往的机械自动化基础上又增添了分析、判断和决策的功能，极大地完善了机械自动化技术，智能机械技术通过智能机器和人的共同合作完成现机械作业。[3]此外，智能化发展趋势还体现在虚拟化方面，机械自动化的虚拟化发展是指生产过程中的检验和模拟，利用机械自动化中的虚拟技术检验产品生产过程中的生产方法、生产工艺是否合理，从而达到优化产品制造工艺、保证产品质量的目的。利用机械自动化中的虚拟技术进行检验，可以有效地减少产品的生产周期，降低产品的生产成本。虚拟化技术的根本就是计算机的仿真技术，可以将计算机仿真技术应用在机械自动化中，通过仿真模拟系统来有效保证产品的设计、生产和工艺的合理性，最大程度地避免产品中存在的缺陷和错误。

2.2 低成本高效率的发展趋势

机械自动化技术在一定程度上还存在成本较高的问题，因此生产低成本高效率的机械自动化设备具有较广阔的前景，市场需求的潜力也很大，同时能达到事半功倍的作业效果，是最适合我国市场经济的一种发展趋势。[4]目前，机械自动化技术实现低成本高效率的主要有日本丰田汽车公司的JIT模式、美国的精简生产LP模式、成组技术GT和全面质量管理技术TQC等，其中LP精简生产技术在生产企业的应用使一些自动化发展水平较低的企业取得了突出的效益，它实现了从企业的具体情况出发，同时也适应我国国情的需求。借鉴国外机械自动化发展的经验，为我国机械自动化技术的发展提供了科学的借鉴。

2.3 全球化发展趋势

国际竞争日趋激烈的环境下，有很多的国内外机械制造企业都纷纷被淘汰。追其根源，主要是机械制造业的陈旧保守观念和落后的机械制造技术已经不能适应日新月异的市场发展需求。在全球市场竞争激烈的形式下，我国机械制造业需要更新观念，利用信息技术的发展，聘用高端人才，不断地完善企业机械自动化生产，为机械自动化的全球化发展趋势提供重要前提。而实现全球化发展趋势首先需要实现全球技术网络化，通过网络通讯技术实现全球化发展。网络通讯技术的发展，将机械制造技术和机械制造信息普及化，为完善我国机械制造企业产品的设计、零件制造、产品销售等提供了重要的线索，同时跨境电商的兴起也为机械自动化的全球化发展提供了重要渠道。[5]

3 结语

机械自动化技术如今已经广泛应用到企业日常生产中，它推动了机械制造业的变革，将机械技术带到了一个新的发展起点。在企业生产中，机械自动化技术能够有效地减少人力物力，在一定程度上实现了人性化生产。机械自动化技术将会随着科技的进步和市场的需求朝着新的趋势发展，新的发展趋势将会使机械自动化技术在企业生产和运营中发挥最佳的功效。

参考文献：

[1] 赵红，烟承梅，严纪兰.我国机械自动化技术的应用与发展前景展望[J].安阳师范学院学报，2014（05）.

[2] 闫志明，王家勇.FANUC机器人在汽车发动机生产线上的应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2014（04）.

[3] 齐继阳，吴倩，何文灿.基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统的设计[J].液压与气动，2013（04）.

[4] 程光，张恩祥，方新，邬洪迈，孙秀芳，孙静，袁慧.质量管理改进法在活塞杆加工质量管理中的应用[J].制造技术与机床，2014（05）.

仿生机械行业前景篇6

王道林 

 

摘要： 本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。

关键词：问题； 先进制造技术； 前沿科学； 应用前景

论文

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

1 当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。 

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间

(配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2 现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1 制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。 

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1) 制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2) 非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2 微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3 材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。 

2．4 机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1 面向生命的仿生制造 

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造 

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。 3 现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1) 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2) 设计技术与手段更现代化。

(3) 成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

仿生机械行业前景篇7

关键词：机械蝎子 机构设计 仿生技术

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-248-02

仿生技术是直接面向国民经济和国防科技发展的实际需求，以仿生学为理论基础，该技术在各个领域的运用逐渐普及，本设计便是基于对于仿生技术的运用。

机械蝎子由钳子、主躯干和腿等三部分组成，操作面板通过各个电机之间的不同配合实现蝎子的相关动作和相关功能

1 机械蝎子的总体设计

本作品（机械蝎子）一共由夹持器――钳子、机架――主躯干和行走机构――腿部三大部分组成，操作手柄通过各个电机之间的不同配合实现蝎子前进、后退、转弯。蝎子有两个钳子，左钳子有两个自由度，上面装有微型照明设备，使之可以在光线不足的地方使用。右钳子有五个自由度，可以夹取蝎子前方的小物件，蝎子背部装有一个小型容器，钳子把夹取的物件放到盒子里。蝎子腹部尾巴上的摄像头也可以使用手柄操纵摄像头在水平和竖直方向上的旋转，无死角。蝎子头部装有超声波，遇见障碍物会停下或者转弯，防止碰撞。蝎子钳子顶端装有红外探头，夹取时会更加精准。

1.1 主躯体

作品（机械蝎子）利用有机玻璃板作为主躯体，尾部利用固定的曲轴连杆（曲柄滑块机构）控制腿部的前后运动。

1.2 行走机构――腿部

腿部共6足，3足为一组。通过观察蝎子单腿的原理，确定其每个足为曲柄摇杆与平行四边形机构的组合，由电机带动曲柄旋转，输出的摇杆又作为平行四边形机构的输入件，从而使平行四边形机构的连杆（腿）作上下平动，即实现抬腿与落地支撑的功能，配合主躯体的前后移动，即实现了蝎子的前进后退的行走运动。

足部轨迹是蝎子在行进过程中，完成一个循环动作的足部所产生的运动轨迹。若以蝎子的身体为参考坐标系，则该运动轨迹应为一封闭曲线。而蝎子在行进的过程中，根据其所需完成的动作可分为支撑和跨越，故将其足部轨迹曲线分为支撑段和跨越段。若将足部沿着既定轨迹循环一遍的时间称之为一个周期，那么我们将足部接触地面的时间段称为支撑段；反之，足部在空中运动的时间段称为跨越段。根据生物学上的定义，动物在行进时腿部花在支撑段的时间要占到整个循环周期的一半以上，目的是增加其在行进过程中的稳定度。

2 工作原理及性能

当平行四边形机构的四个杆处于一直线位置时，从动件的运动不确定，在平行四边形机构中常增加一平行杆。它的特点之一是相对杆始终保持平行，且两连杆的角位移、角速度和角加速度也始终相等。这种机构的另一特点是当多个平行四边形机构叠加起来使用时，能起放大位移作用。平行四边形机构保证了蝎子的腿部始终在竖直平面内上下运动。因其为全低副机构，构件简单，故有着容易加工制造，传动精度高，耐磨损等优点。

（1）机械蝎子腿部的曲柄摇杆机构。

曲柄摇杆机构能实现整周转动与往复摆动间的转换。如图2所示的铰链四杆机构中，两连架杆一为曲柄，可绕固定铰链中心A作整周转动，另一为摇杆，只能在范围内往复摆动。

（2）机械蝎子身体部分的曲柄滑块机构。

曲柄滑块机构是内燃机的基本机构，已经被广泛地应用于各种领域中。曲柄滑块机构在高速运转过程中，有曲轴的转动、连杆的摆动及活塞的往复运动，其运动状态复杂，各个部件所产生的周期性不平衡惯性力大。本设计中即利用其传动方式，由电机的转动带动飞轮、曲轴连杆机构转变成滑块的直线运动，滑块在一定的行程范围和行程次数作前后运动，以实现两组腿部的交替前进；从而配合腿部的抬起放下，完成蝎子的行走。

（3）夹持部分――机械夹持器。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三部分组成。手部用于抓持工件（或工具）；根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构用于使手部完成各种规定的动作，以改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。蝎子有两个钳子，左钳子有两个自由度，上面装有微型照明设备，使之可以在光线不足的地方使用。右钳子有五个自由度，可以夹取蝎子前方的小物件，蝎子背部装有一个小型容器，钳子把夹取的物件放到盒子里。控制系统：通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作；同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。它的核心是由单片机和PWM微控制芯片构成的，通过对其编程实现所需功能。

3 应用前景

机器人不仅具有步行移动的基本功能，而且可借助相应的末端执行工具，如机械手臂完成指定的作业任务，体现机器人的多功能性。足式仿生机器人运动灵活、对复杂地形的自适应运动能力强，具有广阔的应用前景。

仿生机械蝎子也可用于探险、侦察等危险环境。例如：配上相应设备，它可以探测并排除地雷、水雷、炸弹等危险物；也可以作为侦察器潜入敌区，收集情报，侦察地形、敌情。对于未来两栖战场提高作战效能、减少人员伤亡、降低政治敏感度都有十分重要地意义。

参考文献：

[1] 徐俊伟.八足机器人步行机制及稳定性研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

[2] 王立权，孙磊，陈东良，等.仿生机器蟹样机研究[J].哈尔滨工程大学学报，2005（10），26（5）.

仿生机械行业前景篇8

[关键词] 实践教学 虚拟仿真实验 机械制图

一、引言

机械制图课程教学理论与实践相结合是非常重要的，特别是学生的动手及创新能力的培养，是理论性和实践性都较强的课程，因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节，才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。

机械制图课程的教学不是抽象的，是很具体形象的，它注重机构的运动及动作，在理论教学中由于缺乏真实感受，学生听课时常会感到枯燥乏味、内容很难理解；机械类课程中的实验设备大多很昂贵，有些情况下,不能完全满足相应的实验要求，尤其是对每个学生而言，学生实验通常是分组，对有些实验，实验设备很少时，分组的人数会很多，这样学生在做实验时会没有很多机会熟练掌握；因此，如果能在教学中进行虚拟仿真实验教学，不但在一定程度上可以弥补实验资源的匮乏，而且可以提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力，以求达到掌握一门专业技术技能。

二、虚拟仿真实验应用于教学中的现实意义

目前国内绝大多数学校的制图教学还是采用传统方式，即老师讲解、演示，再由学生自己动手。而国外的一些高校已经从传统实验转为实物实验与虚拟实验相结合，充分利用先进的计算机设备进行虚拟仿真实验教学，取得了较好的效果。

传统的教学模式以教师为中心，知识的传递主要靠教师对学生的灌输，作为认知主体的学生在教学过程中自始至终处于被动状态，其主动性和积极性难以发挥，不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维，也不利于创造性人才的培养。虚拟仿真实验突破了传统教学手段上的局限。学生自己动手操作，亲身参与整个实验过程的操作，通过将实际生产的工艺过程以影像、动画等生动的形式表示，从而增强学生的感性认识和学习兴趣，提高教学效果，使其实践能力、观察能力及归纳能力等都得到很好的锻炼。虚拟实验技术创设了一个人性化的学习环境，使学生能够在自然、互动的气氛中进行学习。基于以上思考，我们尝试在《机械制图》教学中应用“虚拟仿真实验教学”进行教学改革的探索。

三、虚拟仿真实验设计目标

虚拟实验的开发工具主要是网络虚拟现实建模语言（VRML）和三维建模软件。VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构三维世界的场景建模语言。VRML的基本目标是建立因特网上的交互式虚拟对象、场景、三维模型，基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真性等，是目前Intenet上基于“WWW”的三维互动网站制作的主流语言。

虚拟现实系统的设计要达到以下目标：

第一、要使参与者有“真实”的体验。这种体验就是“沉浸”或“投入”，即全心地进入，简单地说就是产生在虚拟世界中的幻觉。理想的虚拟环境应达到用户难以分辩真假的程度，甚至比真的还“真”。这种沉浸感的意义在于可以使用户集中注意力。为了达到这个目标，就必须具有多感知的能力，理想的虚拟现实系统应具备人类所具有的一切感知能力，包括视觉、听觉、触觉，甚至味觉和嗅觉。

第二、系统要能提供方便的、丰富的、主要是基于自然技能的人机交互手段。这些手段使得参与者能够对虚拟环境进行实时的操纵，能从虚拟环境中得到反馈信息，也能便系统了解参与者的关键部位的位置、状态、变形等各种系统需要知道的数据。实时性是非常重要的，如果在交互时存在较大的延迟，与人的心理经验不一致，就谈不上以自然技能的交互，也很难获得沉浸感。

四、零、部件测绘实践虚拟辅助教学

《机械制图》课程为机械类专业一门主要技术基础课，是一门理论性和实践性都较强的课程，因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节，才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。本项目的实施内容主要是采用inventor 2008、3D max 、AutoCAD及vrml软件系统设计虚拟实验系统，使之能够对齿轮油泵、减速器、虎钳的装配进行动态模拟，通过影像、动画等生动的形式对装配过程进行动态模拟，可以充分发挥学生的主观能动性，有利于学生获得丰富的感性认识，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣，有助于拓宽学生的知识面，有效地支持理论学习。

零、部件测绘实践虚拟辅助教学技术的做法是，以实物模型为基本要素、以实物模型测绘为主线，用计算机虚拟现实的方法，制作图画和动画形式为主的直观形象，去解析零、部件的形状结构和测绘过程。

将虚拟辅助教学融于测绘实践教学的过程是：布置测绘任务；观测分析实物模型；教师依据实物模型通过虚拟辅助教学课件集中指导；学生依据实物模型，参照虚拟辅助教学课件自主测绘；教师集中讲评。

虚拟辅助教学主要构件是以虚拟图象为主，配有少量文字说明的电子文档。分别是：以动画为主去表达零、部件形状结构的图画集，以对零、部件形状结构分析和视图分析为主的图画集，以对零、部件测绘方法和过程指导为主的图画集，以对尺寸、技术要求、图样、作业要求指导为主的图画集。

五、零、部件测绘实践虚拟辅助教学技术的特点

1.基于实体的虚拟。计算机虚拟现实、虚拟三维图与构形思维和视觉及视觉心理密切相关。实践表明：没有实体模型做基准，没有构形思维和视觉及视觉心理的支持，计算机虚拟现实、虚拟三维图就会成为没有意义的作品；另一方面，没有构形思维和视觉及视觉心理知识去指导计算机虚拟现实、虚拟三维图的创作，也不能获得效果良好的作品。

2.基于教学要求对测绘对象（零、部件）的选择。选择好测绘对象是保障零、部件测绘实践教学效果的首要条件。简单化和过度复杂化都不可取，都可能给技师学院的总体教学效果带来损害。选择测绘对象（零、部件）的第一因素是考虑对学生图学素质培养的要求，其次是考虑后续课的需求。阀类、泵类、夹具类（虎钳）、减速器类是常选测绘对象，其主要原因是便于教学。按图学素质培养的要求考虑，所选零、部件的测绘内容应当尽量多的涵盖图学主要的核心内容。例如，表达方法典型、全面，结构具有代表性。按后续课的需求考虑，所选零、部件的测绘内容要含有后续课的主要要素。

六、结束语

开发零、部件虚拟测绘装配实验是为了拓宽实验教学平台，改进测绘方法，提高测绘效率和质量，减轻教学负担。这一教学技术的核心涉及到传统测绘的方方面面，也涉及到现代教育技术的深层理论和技术问题。当然虚拟仿真实验不能完全替代实物实验，但可以探索将其作为实物实验及课堂理论教学的补充。

参 考 文 献

[1]《机械基础虚拟实验开发的实践》 浙江理工大学 张群艳 机械类课程报告论坛2008文集