機(jī)械前沿報(bào)告

1、研究生課程考試成績(jī)單（試卷封面）院 系機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程學(xué)生姓名秦博豪學(xué)號(hào)160249課程名稱(chēng)機(jī)械工程學(xué)科前沿講座授課時(shí)間2016年9月-2016年12周學(xué)時(shí)16學(xué)分1簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)考核論題機(jī)械工程學(xué)科前沿講座報(bào)告總評(píng)成績(jī)（含平時(shí)成績(jī)）備注任課教師簽名： 日期： 注：1. 以論文或大作業(yè)為考核方式的課程必須填此表，綜合考試可不填。“簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)”欄缺填無(wú)效。2. 任課教師填寫(xiě)后與試卷一起送院系研究生秘書(shū)處。3. 學(xué)位課總評(píng)成績(jī)以百分制計(jì)分。 機(jī)械工程學(xué)科前沿講座報(bào)告課程論文 學(xué) 號(hào) 1 6 0 2 4 9 姓 名 秦 博 豪 本學(xué)期的機(jī)械前沿講座，不僅豐富了我們的知識(shí)，還拓展了我們的視野，讓我們有

2、機(jī)會(huì)接觸到專(zhuān)業(yè)方向之外的科研動(dòng)態(tài)。第一節(jié)是林曉輝老師的人類(lèi)為什么要進(jìn)行科學(xué)探索, 本次講座主要敘述了各種各樣的機(jī)械工程前沿科研成果，拓寬了我們的視野，提高了我們的學(xué)科素養(yǎng)。內(nèi)容涉及納米生物機(jī)械、飛秒激光、藥物輸送、空蝕問(wèn)題。納米生物學(xué)的產(chǎn)生是與SPM的發(fā)明和在生命科學(xué)中的應(yīng)用分不開(kāi)的。生命過(guò)程是已知的物理、化學(xué)過(guò)程中最復(fù)雜的事情。不同于宏觀生物學(xué)，納米生物學(xué)是從微觀的角度來(lái)觀察生命現(xiàn)象、并以對(duì)分子的操縱和改性為目標(biāo)的。納米生物學(xué)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)就已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)。生物科學(xué)家在納米生物學(xué)領(lǐng)域提出了許多富有挑戰(zhàn)性的新觀念。 納米生物學(xué)的加工技術(shù)可以向生物細(xì)胞學(xué)習(xí)。事實(shí)上，每一個(gè)細(xì)胞都是一個(gè)活生生的

3、納米技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例：細(xì)胞不僅將燃料轉(zhuǎn)化為能量，而且按照儲(chǔ)存在DNA中的信息來(lái)建造和激活蛋白質(zhì)和酶，通過(guò)對(duì)不同物種的DNA進(jìn)行重組，基因工程家已經(jīng)學(xué)會(huì)建造新的這類(lèi)納米工具，例如用細(xì)菌細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)醫(yī)用激素?？茖W(xué)家根據(jù)分子病理學(xué)的原理已經(jīng)研制出各種各樣的可以進(jìn)入人體微觀世界行走的納米機(jī)器人，有望用于清除有害物質(zhì)、修復(fù)損壞基因、激活細(xì)胞能量、維護(hù)人體健康和延長(zhǎng)人類(lèi)壽命。醫(yī)用納米機(jī)器人目前還處在試驗(yàn)階段。飛秒（英語(yǔ)為 femto second，簡(jiǎn)寫(xiě)為 fs），是度量時(shí)間長(zhǎng)短的一種計(jì)量單位。飛秒這個(gè)單位非常的小，1 飛秒1秒的一千萬(wàn)億分之一。即使是自然界中速度最快的光速（30 萬(wàn)千米/秒），在 1 飛秒內(nèi)，

4、也只能走 0.3m，這個(gè)距離甚至不到一根頭發(fā)絲的百分之一。 飛秒激光具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先是飛秒激光持續(xù)的時(shí)間及其短，只有幾個(gè)飛秒，它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖還要短幾千倍，是人類(lèi)目前在實(shí)驗(yàn)條件下所能獲得的最短脈沖；其次是飛秒激光具有非常高的瞬時(shí)功率，可以達(dá)到百萬(wàn)億瓦，比目前全世界發(fā)電總功率還要多出上百倍；再次是飛秒激光能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域內(nèi)，使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周?chē)娮拥淖饔昧€要高出數(shù)倍，而其中許多的極端物理?xiàng)l件是地球上所不存在的，以及用其他的方法也不可能得到的。由于飛秒激光的峰值功率超高，經(jīng)過(guò)聚焦后，其光強(qiáng)能達(dá)到 1022W/cm2量級(jí)。這樣的強(qiáng)度遠(yuǎn)超過(guò)原子內(nèi)

5、部相互作用庫(kù)倫場(chǎng)，所以，飛秒激光脈沖能輕易將電子脫離原子的束縛，形成等離子體。例如，氫原子的庫(kù)倫場(chǎng)強(qiáng)為 5×1011V/m，而 1m J 的飛秒激光脈沖經(jīng)過(guò)聚焦后，能達(dá)到 1012V/m 量級(jí)，所以能使氫原子電離。與傳統(tǒng)連續(xù)激光以及長(zhǎng)脈寬（納秒，皮秒激光相比，飛秒激光加工材料具有如下特點(diǎn)：峰值功率高，容易引起材料的解離。以光譜公司生產(chǎn)的具有再生放大系統(tǒng)的鈦寶石飛秒激光器為例，其脈寬為，重復(fù)頻率為單脈沖能量為，其激光脈沖峰值可達(dá)的量級(jí)。采用多級(jí)啁啾脈沖放大技術(shù)獲得的飛秒激光脈沖峰值功率已經(jīng)達(dá)到了量級(jí)。較強(qiáng)的飛秒激光與材料相互作用時(shí)，材料能夠在數(shù)百飛秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生解離。納米技術(shù)給藥物輸送

6、系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的影響，其中最引人注目的就是智能藥物輸送系統(tǒng)（SDDS），也被稱(chēng)作刺激敏感性輸送系統(tǒng)。這個(gè)概念基于聚合物系統(tǒng)的物化性質(zhì)在受到環(huán)境刺激時(shí)迅速改變的特征，這些刺激包括：物理因素（溫度，應(yīng)力，超聲，電荷，光等）、化學(xué)因素（pH，離子強(qiáng)度等）、生物信號(hào)因素（酶類(lèi)，生物分子）等等。在應(yīng)用中，可以根據(jù)這些刺激設(shè)計(jì)“開(kāi)關(guān)系統(tǒng)”，SDDS 能夠利用“開(kāi)關(guān)系統(tǒng)”進(jìn)行程序化和可預(yù)測(cè)的方式釋放藥物，達(dá)到增強(qiáng)療效并降低系統(tǒng)毒性和副作用。與傳統(tǒng)的藥物輸送系統(tǒng)相比，SDDS 具有更多的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的藥物輸送系統(tǒng)以預(yù)設(shè)的藥物釋放速率釋放藥物，不隨生理環(huán)境的變化而改變藥物釋放速率。而SDDS 則是一種“按需

7、釋放”策略，它允許藥物載體在需要的時(shí)間內(nèi)并且在特定的環(huán)境刺激下釋放出治療藥物，如自調(diào)控胰島素給藥系統(tǒng)，它能夠根據(jù)環(huán)境血糖水平的變化來(lái)釋放胰島素。靶向藥物輸送系統(tǒng)（TDDS）利用載體的性質(zhì)以及腫瘤組織的EPR效應(yīng)來(lái)靶向病灶部位。靶向部位常分為三級(jí)，分別依次為靶器官、病灶細(xì)胞和具體病變細(xì)胞的細(xì)胞器，目前對(duì)于前兩級(jí)的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是第三級(jí)水平的研究才剛開(kāi)始。靶向藥物輸送系統(tǒng)分為被動(dòng)靶向和主動(dòng)靶向兩種。被動(dòng)靶向主要是根據(jù)藥物及載體本身的性質(zhì)，使得藥物靶向載體被體內(nèi)的單核巨噬細(xì)胞攝取（尤其是肝Kupffer 細(xì)胞），然后被運(yùn)送到相應(yīng)的器官如肝、脾等，如常見(jiàn)的一些靶向制劑有脂質(zhì)體、微球、納米囊和納

8、米球等。與被動(dòng)靶向不同的是主動(dòng)靶向藥物輸送系統(tǒng)，藥物載體經(jīng)過(guò)修飾以后變得更加有針對(duì)性，就像導(dǎo)彈一樣被定向地運(yùn)送到靶部位。如在載藥顆粒表面修飾特定的配體或抗體，能夠使得粒子主動(dòng)靶向具有相應(yīng)受體和抗原決定簇的細(xì)胞。現(xiàn)在研究得較多的主動(dòng)靶向制劑包括長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體、免疫脂質(zhì)體和免疫納米球等等，可以看出，主動(dòng)靶向的高針對(duì)性減少了一些藥物作用的盲目性，可能成為未來(lái)靶向制劑的主流。空蝕（cavitation；cavitation erosion）又稱(chēng)氣蝕，穴蝕。流體在高速流動(dòng)和壓力變化條件下，與流體接觸的金屬表面上發(fā)生洞穴狀腐蝕破壞的現(xiàn)象。常發(fā)生在如離心泵葉片葉端的高速減壓區(qū)，在此形成空穴，空穴在高壓區(qū)被壓破

9、并產(chǎn)生沖擊壓力，破壞金屬表面上的保護(hù)膜，而使腐蝕速度加快?？瘴g的特征是先在金屬表面形成許多細(xì)小的麻點(diǎn)，然后逐漸擴(kuò)大成洞穴。當(dāng)液體在與固體表面接觸處的壓力低于它的蒸汽壓力時(shí)，將在固體表面附近形成氣泡。另外，溶解在液體中的氣體也可能析出而形成氣泡。隨后，當(dāng)氣泡流動(dòng)到液體壓力超過(guò)氣泡壓力的地方時(shí)，氣泡便潰滅，在潰滅瞬時(shí)產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫。固體表面經(jīng)受這種沖擊力的多次反復(fù)作用，材料發(fā)生疲勞脫落，使表面出現(xiàn)小凹坑，進(jìn)而發(fā)展成海綿狀。嚴(yán)重的其實(shí)可在表面形成大片的凹坑，深度可達(dá)20mm?？瘴g的程度以空蝕強(qiáng)度來(lái)衡量?？瘴g強(qiáng)度常用單位時(shí)間內(nèi)材料的減重、減容、穿孔數(shù)和表面粗糙度變化作為特征量?？瘴g過(guò)程分為幾個(gè)

10、階段：最初只有材料表面的變形或少量減重，形成空蝕潛伏區(qū)，然后單位時(shí)間的減重突然增大，形成空蝕加速區(qū)，過(guò)些時(shí)間后，單位時(shí)同的減重慢慢減小，形成空蝕減速區(qū)；最后，單位時(shí)間的減重基本不變，形成空蝕穩(wěn)定區(qū)。因?yàn)橐后w和材料的性質(zhì)不同，上述各個(gè)階段中的變化也有差異?？瘴g是空化的后果，但并非所有空化都造成材料的損壞，只有不穩(wěn)定的空化，如不定常流動(dòng)中出現(xiàn)的空化或封閉空泡的尾端，才會(huì)引起空蝕。因此，空蝕往往出現(xiàn)在物體的局部區(qū)域?？瘴g的機(jī)理與材料受固體微粒或液滴沖擊而損壞是不同的。為消除和減輕空蝕損壞，運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)在盡可能穩(wěn)定的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。消極的辦法是在可能發(fā)生空蝕的部位涂上或包上彈性強(qiáng)的材料，或注入氣體以吸收空泡

11、潰滅所輻射的能量，也可用化學(xué)防腐方法來(lái)減輕空蝕過(guò)程的腐蝕作用。從林曉輝老師的講座里，我懂得了科學(xué)的進(jìn)步來(lái)自于人類(lèi)對(duì)于未知世界的不斷探索和追求。第二節(jié)是張建潤(rùn)老師的RV減速機(jī)的原理及關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)器人在眾多場(chǎng)合廣泛使用，包括機(jī)械工程、航天領(lǐng)域等方面。因此，對(duì)于機(jī)器人的精度要求也越來(lái)越高。而機(jī)器人用減速器的精度在很大程度上影響機(jī)器人的精度。RV減速器相對(duì)于一般減速器而言重量輕，體積小，壽命長(zhǎng)，并且傳動(dòng)比范圍大，回差小，傳動(dòng)精度高，所以在近年來(lái)受到越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的重視，RV傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越迅速。所以，研究RV減速器，提高其精度具有實(shí)際意義。RV傳動(dòng)特點(diǎn)：(l)傳動(dòng)比范圍大；(2)扭轉(zhuǎn)剛度大

12、，輸出機(jī)構(gòu)即為兩端支承的行星架，用行星架左端的剛性大圓盤(pán)輸出，大圓盤(pán)與工作機(jī)構(gòu)用螺栓聯(lián)結(jié)，其扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于一般擺線(xiàn)針輪行星減速器的輸出機(jī)構(gòu)。在額定轉(zhuǎn)矩下，彈性回差?。?3)只要設(shè)計(jì)合理，制造裝配精度保證，就可獲得高精度和小間隙回差；(4)傳動(dòng)效率高；(5)傳遞同樣轉(zhuǎn)矩與功率時(shí)的體積小(或者說(shuō)單位體積的承載能力小)，RV減速器由于第一級(jí)用了三個(gè)行星輪，特別是第二級(jí)，擺線(xiàn)針輪為硬齒面多齒嚙合，這本身就決定了它可以用小的體積傳遞大的轉(zhuǎn)矩，又加上在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，讓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)置于行星架的支承主軸承內(nèi)，使軸向尺寸大大縮小，所有上述因素使傳動(dòng)總體積大為減小。RV減速器關(guān)鍵技術(shù)：1）整機(jī)動(dòng)力學(xué)參數(shù)匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

13、，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化、高剛度和性能穩(wěn)定可靠。2）針對(duì)RV減速器中的傳動(dòng)鏈進(jìn)行公差制定與分配。合理優(yōu)化配置各部件公差及配合間隙，實(shí)現(xiàn)RV減速器整機(jī)運(yùn)動(dòng)精度及回差控制。4）研制規(guī)?；a(chǎn)中，RV減速器曲柄軸制造的專(zhuān)用夾具。5）設(shè)計(jì)擺線(xiàn)針輪修形方案，實(shí)現(xiàn)多齒共軛嚙合，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，保證高傳動(dòng)精度。擺線(xiàn)輪間的接觸應(yīng)力與變形會(huì)對(duì)整機(jī)精度產(chǎn)生重要的影響。6）研究RV減速器系統(tǒng)的回差控制技術(shù)，對(duì)RV減速器主要零部件的剛度分配和計(jì)算。7）研制RV減速器性能檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)。8）RV減速器輸入輸出之間的效率設(shè)計(jì)技術(shù)研究9）高精度RV減速器可靠性設(shè)計(jì)與壽命計(jì)算方法。10）研究產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的系列化設(shè)

14、計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)。11）RV減速器質(zhì)量檢測(cè)方法和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié)是羅翔老師的機(jī)器人軌跡規(guī)劃與控制導(dǎo)論。首先我們了解了機(jī)器人的定義。機(jī)器人是指能夠代替人類(lèi)從事多種工作的高度靈活的自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的蔣新松院士把機(jī)器人定義為“一種擬人功能的機(jī)械電子裝置”， 日本對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器的，能夠通過(guò)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)代替人類(lèi)勞動(dòng)的通用機(jī)器”。1979年機(jī)器人學(xué)會(huì)的定義：A robot is a reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools o

15、r specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks. 機(jī)器人學(xué)的研究?jī)?nèi)容隨著機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、材料等學(xué)科的發(fā)展而不斷發(fā)展。如微機(jī)器人、納米機(jī)器人、生物機(jī)器人等。接著我們了解了機(jī)器人的發(fā)展過(guò)程。從操縱機(jī)器人，到程序控制機(jī)器人，再到智能機(jī)器人，機(jī)器人經(jīng)歷了大發(fā)展。智能機(jī)器人的特征如下：集成各種傳感器，具備很強(qiáng)的環(huán)境感知能力；邏輯推理和任務(wù)規(guī)劃能力；高級(jí)的人機(jī)交互的手段，如語(yǔ)言、表情、觸覺(jué)等。之后我們了解了機(jī)器人的分類(lèi)。根據(jù)所模仿的人類(lèi)或生物

16、器官分，有：機(jī)械手、操作臂、移動(dòng)機(jī)器人、視覺(jué)機(jī)器人、仿蜂飛行機(jī)器人等。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分，有：工業(yè)機(jī)器人、軍事機(jī)器人、太空機(jī)器人、深海機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等。最后我們了解了工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)現(xiàn)狀。機(jī)械手一般包括機(jī)械、驅(qū)動(dòng)和控制、傳感等部分。機(jī)構(gòu)有連桿、驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)件、末端執(zhí)行器。驅(qū)動(dòng)有電機(jī)、液壓等。傳動(dòng)形式有減速器（行星齒輪、諧波、RV）、帶傳動(dòng)、繩輪、連桿等。末端執(zhí)行器有機(jī)械手、操作工具等。諧波齒輪傳動(dòng)由三個(gè)基本構(gòu)件組成：固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器；柔輪的基體與從動(dòng)軸相連的彈性薄壁套杯，柔輪開(kāi)端的母線(xiàn)上做出齒圈；剛輪和柔輪上輪齒模數(shù)相同，但齒數(shù)不同，即柔輪的齒數(shù)比剛輪的齒數(shù)少兩

17、個(gè)。在自由狀態(tài)(無(wú)發(fā)生器)下，兩輪處于同心位置，而剛輪和柔輪的各齒間隙均勻。裝在柔輪內(nèi)的發(fā)生器使柔輪發(fā)生徑向變形而成為橢圓形；在橢圓的長(zhǎng)軸上，齒沿整個(gè)工作高度嚙合；在短軸上，齒頂之間形成了徑向間隙。在發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，柔輪的形狀始終接近于上述的形狀。第四節(jié)是劉曉軍老師的制造業(yè)的智能化與信息化。目前中國(guó)已經(jīng)是世界上第二大經(jīng)濟(jì)體，制造業(yè)產(chǎn)出在 2012年就超過(guò)世界總量的 20%，成為全球第一制造業(yè)大國(guó)。然而中國(guó)制造業(yè)“大而不強(qiáng)”的情況十分突出：核心技術(shù)缺乏，80%以上高端技術(shù)依靠從國(guó)外進(jìn)口；產(chǎn)品附加值不高，利潤(rùn)低下；勞動(dòng)生產(chǎn)率較低。然而，世界工業(yè)化發(fā)展正在面臨著新的變革，發(fā)達(dá)國(guó)家中德國(guó)戰(zhàn)略性地提

18、出“工業(yè) 4.0”，美國(guó)著力打造“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，新的動(dòng)態(tài)變化都將影響全球制造業(yè)版圖，我國(guó)制造業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及信息化普及水平的提高，數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)日益滲透融入到產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造的全過(guò)程，推動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的重大變革。 因此， 大力促進(jìn)工業(yè)化和信息化的深度融合便成為我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)“工業(yè) 4.0”的唯一出路。2015 年 5 月國(guó)務(wù)院印發(fā)中國(guó)制造 2025作為我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，是中國(guó)版的“工業(yè) 4.0”戰(zhàn)略，其主線(xiàn)便是體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合。自 2007 年黨的“十七大”報(bào)告正式提出“兩化融合”概念、走新型工業(yè)化道

19、路以來(lái)，我國(guó)的信息化水平不斷提升，中國(guó)制造 2025的頒布更為我國(guó)信息化水平的躍進(jìn)提供了良好契機(jī)。 2014年中國(guó)信息化發(fā)展水平評(píng)估報(bào)告顯示，2014 年我國(guó)信息發(fā)展指數(shù)保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，同比增長(zhǎng)了 9.65%，高于同期 GDP增速。就產(chǎn)品而言，隨著信息技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的廣泛滲透，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、數(shù)字化技術(shù)嵌入傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品逐步成為互聯(lián)網(wǎng)化的智能終端。例如，汽車(chē)將不僅僅是嵌入了電子產(chǎn)品的交通工具，在未來(lái)會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品大型可移動(dòng)的智能終端，具有全新的人機(jī)交互方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端把汽車(chē)改造成為一個(gè)包含硬件、軟件、內(nèi)容和服務(wù)的體驗(yàn)工具。從制造模式看，工廠(chǎng)的集中生產(chǎn)將向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。信

20、息技術(shù)使不同環(huán)節(jié)的企業(yè)間實(shí)現(xiàn)信息共享，能夠在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)調(diào)整合作對(duì)象，整合企業(yè)間的優(yōu)勢(shì)資源，在研發(fā)、制造、物流、服務(wù)等各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全球分散化生產(chǎn)。這也使得傳統(tǒng)信息技術(shù)企業(yè)有機(jī)會(huì)更多地參與到制造業(yè)創(chuàng)新之中，而傳統(tǒng)制造企業(yè)則向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變。企業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)的以產(chǎn)品制造為核心轉(zhuǎn)而提供具有豐富內(nèi)涵的產(chǎn)品和服務(wù)，直至為顧客提供整體解決方案，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與制造企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)與服務(wù)企業(yè)之間的邊界日益模糊。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家在完成工業(yè)化的基礎(chǔ)上進(jìn)入了信息化階段，而我國(guó)工業(yè)化尚未完成即趕上了信息化浪潮，這為打造中國(guó)經(jīng)濟(jì)升級(jí)版提供了難得的歷史機(jī)遇。要牢牢抓住這一機(jī)遇，把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)，就必須充分吸收

21、和借鑒先發(fā)國(guó)家的有益經(jīng)驗(yàn)，為我所用。第五節(jié)是蘇春老師的中國(guó)制造2025智能制造。智能制造源于人工智能的研究。一般認(rèn)為智能是知識(shí)和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運(yùn)用知識(shí)求解的能力。智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸

22、和部分地取代人類(lèi)專(zhuān)家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化.中國(guó)制造2025，是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。中國(guó)制造2025提出，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開(kāi)放合作”的基本原則，通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列；第二步，到2035年中國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平；第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。圍繞實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，中國(guó)制造202

23、5明確了9項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)，提出了8個(gè)方面的戰(zhàn)略支撐和保障。 2016年4月6日國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，會(huì)議通過(guò)了裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃，要求對(duì)接中國(guó)制造2025。原則：市場(chǎng)主導(dǎo)，政府引導(dǎo)。全面深化改革，充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，強(qiáng)化企業(yè)主體地位，激發(fā)企業(yè)活力和創(chuàng)造力。積極轉(zhuǎn)變政府職能，加強(qiáng)戰(zhàn)略研究和規(guī)劃引導(dǎo)，完善相關(guān)支持政策，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。立足當(dāng)前，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)。針對(duì)制約制造業(yè)發(fā)展的瓶頸和薄弱環(huán)節(jié)，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)和提質(zhì)增效，切實(shí)提高制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。準(zhǔn)確把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢(shì)，加強(qiáng)戰(zhàn)略謀劃和前瞻部署，扎扎實(shí)實(shí)打基礎(chǔ)，在未來(lái)競(jìng)

24、爭(zhēng)中占據(jù)制高點(diǎn)。整體推進(jìn)，重點(diǎn)突破。堅(jiān)持制造業(yè)發(fā)展全國(guó)一盤(pán)棋和分類(lèi)指導(dǎo)相結(jié)合，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局，明確創(chuàng)新發(fā)展方向，促進(jìn)軍民融合深度發(fā)展，加快推動(dòng)制造業(yè)整體水平提升。圍繞經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全重大需求，整合資源，突出重點(diǎn)，實(shí)施若干重大工程，實(shí)現(xiàn)率先突破。自主發(fā)展，開(kāi)放合作。在關(guān)系國(guó)計(jì)民生和產(chǎn)業(yè)安全的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、全局性領(lǐng)域，著力掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，完善產(chǎn)業(yè)鏈條，形成自主發(fā)展能力。繼續(xù)擴(kuò)大開(kāi)放，積極利用全球資源和市場(chǎng)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)全球布局和國(guó)際交流合作，形成新的比較優(yōu)勢(shì)，提升制造業(yè)開(kāi)放發(fā)展水平。第六節(jié)是黃鵬老師的球磨機(jī)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)的研究。首先我們了解了問(wèn)題背景及意義。球磨機(jī)作為一種介質(zhì)運(yùn)動(dòng)式粉碎設(shè)備

25、,自1893年以來(lái),己在金屬礦及非金屬礦選礦廠(chǎng)、冶金、建材、化工及電力部門(mén)等若干基礎(chǔ)行業(yè)的物料粉碎中得到廣泛的應(yīng)用。球磨機(jī)具有較突出的優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)應(yīng)用及發(fā)展中經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)間仍未被淘汰,而且球磨機(jī)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是物料粉碎的主要設(shè)備,對(duì)它的工作理論進(jìn)行深入研究仍是十分必要和有價(jià)值的。而研究介質(zhì)在球磨機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)及其影響因素是磨礦理論研究的主要內(nèi)容之一。磨礦功耗、鋼耗及磨礦生產(chǎn)指標(biāo)直接與介質(zhì)在球磨機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)有關(guān)。球磨機(jī)內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)受裝入量及介質(zhì)的形狀、尺寸配比,以及球料比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速、襯板型式、磨礦濃度等因素的制約,因此研究球磨機(jī)中介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)及其與其他磨礦因素的關(guān)系有可能進(jìn)一步

26、的弄清磨礦的基本原理,為磨礦的最優(yōu)化工作狀態(tài)創(chuàng)造條件。之后我們了解了黃老師團(tuán)隊(duì)研究這個(gè)問(wèn)題的全過(guò)程基于料位檢測(cè)的球磨機(jī)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究。通過(guò)理論分析、測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等環(huán)節(jié)，將此問(wèn)題研究得極為透徹，無(wú)論是其研究結(jié)論，還是過(guò)程和方法，都值得我們?nèi)フJ(rèn)真思考與學(xué)習(xí)。最后我們了解了基于球磨機(jī)工作參數(shù)優(yōu)化的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究。分為以下四個(gè)部分：基于離散元素法的球磨機(jī)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)模型研究、球磨機(jī)介質(zhì)配比制度研究、最佳球磨機(jī)轉(zhuǎn)速率與介質(zhì)填充率組合研究和球磨機(jī)襯板結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究。使用了離散元素法（DEM）。離散元法是專(zhuān)門(mén)解決非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)問(wèn)題的，它是根據(jù)離散體特性來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模擬分析可以直接獲得大

27、量離散物質(zhì)的復(fù)雜行為信息，從而可以進(jìn)一步假定和分析離散物質(zhì)的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析現(xiàn)有連續(xù)介質(zhì)理論無(wú)法解釋和分析的物理力學(xué)行為提供了可行的途徑。第七節(jié)是薛澄岐老師的復(fù)雜系統(tǒng)人機(jī)交互數(shù)字界面的設(shè)計(jì)研究。復(fù)雜系統(tǒng)人-數(shù)字界面交互任務(wù)屬性，主要是“信息獲取-判斷-決策-控制”，是操作者全面掌控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的腦力活動(dòng)。由此可見(jiàn)，過(guò)高的認(rèn)知負(fù)荷會(huì)增加人作出正確決策和合理操控的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致工作效率降低；過(guò)低的認(rèn)知負(fù)荷，也會(huì)使操作者警覺(jué)性和主動(dòng)性降低，從而造成信息遺漏和決策失誤，因此，應(yīng)使認(rèn)知負(fù)荷保持在操作者的認(rèn)知能力范圍內(nèi)，使其達(dá)到與認(rèn)知任務(wù)相適應(yīng)的最佳喚醒水平，過(guò)高或過(guò)低均會(huì)導(dǎo)致工作效率下降。復(fù)雜系統(tǒng)

28、人-數(shù)字界面交互的任務(wù)范疇主要是信息處理，依據(jù)Endsley 提出的態(tài)勢(shì)感知三階段模型：感知感知和獲取環(huán)境中的重要線(xiàn)索或元素；理解整合感知到的數(shù)據(jù)和信息并分析相關(guān)性；預(yù)測(cè)基于對(duì)環(huán)境信息的感知和理解來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，可以得出人-數(shù)字界面交互態(tài)勢(shì)感知信息處理鏈模型。態(tài)勢(shì)感知貫穿于人-數(shù)字界面交互的整個(gè)信息處理過(guò)程，通過(guò)數(shù)字界面獲取高態(tài)勢(shì)感知非常重要。復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面中，將視覺(jué)信息進(jìn)行文字、數(shù)字和圖形符號(hào)化設(shè)計(jì)，使符號(hào)成為設(shè)計(jì)師編碼傳達(dá)與操作者解碼接受信息耦合功能實(shí)現(xiàn)的載體，能有效地實(shí)現(xiàn)人-系統(tǒng)的信息交互。復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面視覺(jué)信息符號(hào)化設(shè)計(jì)的價(jià)值主要有三點(diǎn)：一是確保操作者清晰感知和理解信息，這是

29、態(tài)勢(shì)感知的基礎(chǔ)；二是使操作者不費(fèi)力地直接感知信息，不需要耗費(fèi)大量認(rèn)知資源就能快速理解信息所表達(dá)的含義，有效降低操作者的外在認(rèn)知負(fù)荷；三是圖形符號(hào)能起到美化界面的作用。可見(jiàn)，視覺(jué)信息符號(hào)化設(shè)計(jì)集實(shí)用價(jià)值和精神價(jià)值于一體，能有效提高操作者的使用滿(mǎn)意度。文字、數(shù)字有自身嚴(yán)密的符號(hào)系統(tǒng)和規(guī)范的符號(hào)形式，設(shè)計(jì)中較好把握，但圖形符號(hào)設(shè)計(jì)的自由度大，若設(shè)計(jì)結(jié)果與操作者的認(rèn)知圖式不符，就會(huì)耗費(fèi)操作者大量的認(rèn)知資源，增加其認(rèn)知負(fù)擔(dān)，甚至?xí)a(chǎn)生因信息誤導(dǎo)而導(dǎo)致的誤操作和系統(tǒng)事故。在復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面中，具象圖形符號(hào)和抽象圖形符號(hào)因其各自的價(jià)值和傳達(dá)信息的優(yōu)勢(shì)而廣泛存在。具象圖形符號(hào)的使用源于系統(tǒng)硬件的提升，其通常采

30、用寫(xiě)實(shí)、象征和隱喻的手法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，清晰明了地傳達(dá)信息。由于系統(tǒng)原理的深?yuàn)W性、專(zhuān)業(yè)性、信息實(shí)體量大等問(wèn)題，寫(xiě)實(shí)和隱喻等具象手法存在先天的局限，而抽象圖形符號(hào)，可以通過(guò)形狀、尺寸、方向、顏色、紋理等元素的變化和組合編碼，能有效地表達(dá)信息的形狀、數(shù)量、程度、位置和方向等屬性，能使數(shù)字界面呈現(xiàn)簡(jiǎn)潔、清晰、一致性好的特征，且占用系統(tǒng)硬件資源少，這既有助于操作者快速高效地認(rèn)知，又提高了系統(tǒng)自身的運(yùn)行速度。最后一節(jié)課是殷國(guó)棟老師的輕量化、電動(dòng)化、智能化汽車(chē)。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，自2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量突破1300萬(wàn)輛，中國(guó)首次成為世界第一汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)后，近幾年仍舊保持高速增長(zhǎng)，年產(chǎn)銷(xiāo)量

31、接近2000萬(wàn)輛。我國(guó)已成為世界第二石油進(jìn)口大國(guó)。按照現(xiàn)在汽車(chē)年耗汽油的平均增長(zhǎng)速度，中國(guó)汽車(chē)到2030年耗油將達(dá)2.63億噸，進(jìn)口比例將達(dá)84%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于30%的安全警戒線(xiàn)。汽車(chē)的動(dòng)力主要依賴(lài)于石油，由此燃燒產(chǎn)生的大量廢氣排放、產(chǎn)生的二氧化碳則是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)祝慌欧盼镏械亩趸土蚧飮?yán)重危害居民的身體健康，排放使空氣質(zhì)量變差，霧霾隨處可見(jiàn)，空氣環(huán)境污染日益凸顯。能源方面：能源多樣性。電動(dòng)汽車(chē)使用電能可以保證全球的能源安全，而電能可以使用多種可再生能源。像熱能、核能、水能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮?、太?yáng)能、化學(xué)能、生物能等。環(huán)境方面：零排放。電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)城市交通的零排放，我們即使考

32、慮到為電動(dòng)汽車(chē)提供電力的電站所排放出來(lái)的廢氣，使用電動(dòng)汽車(chē)仍然可以大大的減少全球空氣污染。18731912年 起步期實(shí)際上，電動(dòng)汽車(chē)的出現(xiàn)比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)誕生還早，1873年英國(guó)人Robert Davidson首次在馬車(chē)的基礎(chǔ)上制造出一輛電動(dòng)三輪車(chē)，它由鐵鋅電池（一次電池）提供電力，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。它比內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)發(fā)明早13年。1915 1973年 衰落期1912年，美國(guó)工程師Charles Kettering發(fā)明了起動(dòng)機(jī)，促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的迅速發(fā)展，使得燃油汽車(chē)比價(jià)格昂貴的電動(dòng)汽車(chē)更有吸引力。福特推出的T型車(chē)使其從1906年的850美元降低到1925年260美元（福特公司員工兩個(gè)月工資就能買(mǎi)一

33、臺(tái)），使用成本很低，續(xù)駛里程為電動(dòng)汽車(chē)的2-3倍，宣告了電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入衰落期。19732005年 復(fù)蘇期20世紀(jì)50年代到60年代中期后,石油危機(jī)的爆發(fā)，給世界各國(guó)巨大沖擊，人們開(kāi)始考慮替代石油的其他能源，包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能等可再生能源,因而人們?cè)俅螌⒛抗馔断螂妱?dòng)汽車(chē)。介紹了兩個(gè)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)典之作: GM公司的EV1電動(dòng)汽車(chē), 豐田公司的Prius混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)2005至今 加速發(fā)展期近年來(lái)，在繼能源危機(jī)之后，環(huán)境保護(hù)日益成為人們所關(guān)注的重大課題，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)零污染交通工具成為各國(guó)所追求的目標(biāo)，使電動(dòng)汽車(chē)成為當(dāng)代汽車(chē)發(fā)展的主流。目前，電動(dòng)汽車(chē)面臨著加速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，已經(jīng)引起了全世界范圍內(nèi)的強(qiáng)

34、烈關(guān)注，美國(guó)，歐洲，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛提出自己的電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展戰(zhàn)略。世界各大汽車(chē)公司加快電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)，以期占有市場(chǎng)份額，電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展進(jìn)入高速井噴期，電動(dòng)汽車(chē)將成為21世紀(jì)廣泛采用的交通工具。各國(guó)政府的電動(dòng)汽車(chē)扶持政策都已開(kāi)始加速，并在相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面有更加密集的動(dòng)作。美國(guó)政府政策如下：2010年6月投入60億美元，用于補(bǔ)貼電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展，包括支持研發(fā)汽車(chē)電池技術(shù)、幫助修建充電站、提供購(gòu)車(chē)消費(fèi)稅抵免等；已經(jīng)支出250億美元資金以幫助汽車(chē)制造商更新設(shè)備、24億美元資金用于電池開(kāi)發(fā)和其他項(xiàng)目、以及每輛7,500美元的電動(dòng)汽車(chē)購(gòu)車(chē)消費(fèi)稅抵免；產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè)（包括國(guó)際汽車(chē)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，中美清潔汽車(chē)合作聯(lián)盟等）；美國(guó)三大汽車(chē)公司清醒的認(rèn)識(shí)到突破新能源汽車(chē)技術(shù)（插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)和燃料電池汽車(chē)）才是生存的根本。2003年，Tesla Motors，由斯坦福大學(xué)的碩士輟學(xué)生埃隆·馬