机械手设计论文范文

导语：如何才能写好一篇机械手设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1手持式医疗器械的特点

1.1安全性

对于手持式医疗器械而言，日常应用广泛的原因在于，该项产品具有较高的安全性。医疗器械的应用领域非常广泛，对医护人员、对残障患者、对医疗领域的研究工作，都具有较大的积极意义，并且能够在客观上改变医疗工作的现状以及患者的生活方式，使其达到一个新的高度。手持式医疗器械作为医疗器械领域中的一个重点部分，其安全性是有严格规范的。第一，手持式医疗器械在出现故障时，必须能够保证使用人员的人身安全，而不是造成意外事故。第二，手持式医疗器械在日常使用过程中，出现损坏时，应以突出的部位显示，告知患者医疗器械出现问题，避免患者继续应用。第三，手持式医疗器械的日常接触部位是使用人员的手部，因此必须提高对手部的保障措施，避免磨损、划伤等情况的出现。

1.2复杂性

现代医疗器械融合了多学科的研究成果，功能复杂化、模块多样化。同时医疗器械的使用者也具有复杂性，手持式医疗器械的使用者并不全是专业的医护人员，围绕着手持式医疗器械产品的用户环境也并不仅仅只有医护人员。如家庭环境下，使用者多为非医护专业人员，甚至可能是病人本身。他们并不具备基本的医学背常识和医疗器械操作知识。从图1来看，手持式医疗器械所具有的复杂性，是手持式医疗器械的核心部分，其复杂特性不仅决定了其他特点的表现，同时对该类型医疗器械的实际应用也产生了较大的影响。本研究认为，手持式医疗器械的复杂性并不容易把握，在今后的工作中，一方面要降低复杂特点，提高其他的特性，帮助手持式医疗器械获得更多的功能；另一方面要把握好复杂性带来的影响，尽量不要影响到手持式医疗器械的设计和研发工作。

2手持式医疗器械的设计要点

2.1安全性

手持式医疗器械的市场非常广泛，为了能够进一步满足广大患者的需求，手持式医疗器械在设计过程中，必须满足固定的要求，也就是日常说的设计要点，同时还要在设计要点方面实现更大的突破，否则很难满足现实工作中的需求。经过长期的探究发现，手持式医疗器械的设计要点之一在于安全性。图2为脉搏血氧仪。该产品由深圳市杰纳瑞公司生产，该仪器在设计中充分考虑到了以下安全性：第一，使用可充电镍氢电池：可以避免在患者使用的过程中，人体接触到市电220V的可能，提高安全性能，另外镍氢电池非常稳定，存储时间也比较长，能够长期安全使用；第二，连接人体的血氧探头，均使用符合生物兼容性的材料，避免人体长时间接触可能产生的过敏反应；第三，考虑静电防护，通过国家检测要求，提高了产品的稳定性和安全性。由此可见，产品的安全性关系到具体使用和对患者的效果，必须加以重视起来。

2.2造型设计

手持式医疗器械区别于其他医疗器械的一个重点在于，该类型的医疗器械所占有的空间非常小，主要是通过手来进行操作，并且较小的医疗器械在操作过程中，细节操作往往决定了最终的结果。因此，手持式医疗器械的造型设计是非常重要的。第一，手持式医疗器械的造型必须小巧，能够让操作人员及时的分辨出该类型医疗器械的作用。在总体的造型方面，要有突出的表现，能够在众多的医疗器械当中及时找到。第二，手持式医疗器械的色彩要分明，不同的颜色代表的含义不同，并且要考虑到实际应用的情况。倘若灯光昏暗，手持式医疗器械的设计则要用鲜艳颜色来突出；倘若灯光明亮，则要应用柔和色彩。最终要的是，一旦遇到色盲的特殊人员，色彩所表达的意义则有很大区别，因此在色彩的把握上，必须考虑到多种情况。第三，手持式医疗器械的造型设计，还要便于实际操作。由于该类型医疗产品主要是用于精细手术、患者伤残应用等领域，操作性能必须达到一个较高的水准，同时还要具备抗污染、抗腐蚀等特点，保证不会对患者、医护人员造成伤害。

2.3触觉设计

除了上述的两项设计要点以外，手持式医疗器械的触觉设计，也是非常重要的一个方面。触觉设计主要是让操作人员能够明确的感受到自己在操作医疗器械，同时在感觉上比较明显，避免力度过大或者是力度过小而造成不必要的影响。触觉设计一直都是手持式医疗器械设计的重要方面，常常作为设计的瓶颈进行突破。例如，薄膜按键已经成为轻型触觉控制器的主要类型。脉搏血氧仪薄膜按键上的功能不仅有应用于动力供应中的开/关控制功能，还有用于其他开与关的转换功能：同时具有步进控制功能。以脉搏血氧仪plus为例，受脉搏血氧仪设备本身结构功能的影响，薄膜按键设计应满足单手持握的操作规程，控制键应可使用单个手指操作，应保证控制键排布不易造成误操作的发生。从以上的表述来看，触觉设计将会直接影响手持式医疗器械的日常使用、修理、优化等工作，并且会对使用者产生较大的影响。在今后的工作中，触觉设计必须更加人性化，一方面提升触觉的灵敏度，另一方面增加失误操作的禁止功能，即便是出现错误操作，依靠触觉设计，也能够在第一时间，对所有将要发生的问题予以制止。结语本研究对手持式医疗器械的设计要点进行分析，就现有的手持式医疗器械而言，在很大程度上已经满足了医护人员及患者的需求，但由于患者数量的增多，以及特殊案例的出现，部分手持式医疗器械在性能上显得有些不足，今后需要进一步设计。

篇2

关键词：PLC 光机电一体化 物料输送结构

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0009-01

光机电一体化实训平台是根据自动化工业生产现场而设计的集存储、加工、装配与输送等结构为一体的实训教学模块，该实训平台模拟真实的工业现场，采用西门子PLC控制，通过设定变频器与伺服驱动器动作参数，进行自动化操作，最终实现了工业现场的仿真教学。学生通过实训，能够了解工业现场的自动化控制，同时，在无法到达工业现场或大大降低实训成本的情况下，锻炼学生的动手能力、编程思想以及控制理念。

1 物料输送结构的组成

物料抓取输送结构主要由抓取机械手装置、输送单元、机械手升降装置、PLC控制模块和接线端口以及按钮指示灯等部件组成。其中输送单元结构如图1所示、抓取机械手装置如图2所示。其功能为：驱动机械手装置准确定位到相关单元的物料台上，在其对应的物料台上抓取工件，最后把工件输送到指定地方后放下。

2 物料输送结构的PLC控制

2.1 物料输送结构控制要求

物料输送结构单站运行的目标是测试设备输送工件的功能。要求另外几个工作单元先正常工作。而且在物料推出装置的物料台上放好了工件。具体控制要求如下：

抓取机械手从物料推出装置物料台抓取工件。抓取动作完成后，步进电机驱动抓取机械手向物料加工单元移动，移动速度大于等于3m/s；机械手移动到物料加工站料台的正前方后，把工件放到加工站物料台上。动作完成1秒后，抓取机械手装置执行抓取工件的操作。抓取的顺序与物料推出站抓取工件的顺序相同。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到物料装配单元料台的正前方。然后把工件放到物料装配单元的物料台上。放下工件动作完成 1 秒后，抓取机械手装置执行抓取物料装配站工件的操作。执行完动作1秒之后，再把工件移动到物料分拣单元。

2.2 PLC的输入输出点分配及系统接线

物料输送单元所需的输入和输出点较多。其中，输入信号主要包含按钮与指示灯模块中的开关与按钮等主令信号，检测气缸和物料的传感器信号等：输出信号包含输出到机械手装置中各电磁阀的控制信号和输出到伺服电机驱动器的脉冲和方向信号。基于需要输出驱动伺服和步进电机的高速脉冲，实训平台上的PLC采用晶体管输出型。因此选用西门子S7-200CPU226型PLC，共24点输入，16点输出。

2.3 物料输送结构PLC控制流程图

物料输送控制是按照一定动作流程实现的，因此在程序编写中采用顺序控制法来完成，其步进控制流程图如图3所示：

3 结语

光机电一体化实训平台物料输送结构采用的是模块化设计，无论是机械结构还是控制系统都具有良好的扩展性、高度的柔性和灵活性。该实训装置已成功地使用于本课程的实训教学中，具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]何用辉.自动化生产线安装与调试[M].机械工业出版社，2015.

[2]徐沛.自动生产线应用技术[M].北京邮电大学出版社，2015.

篇3

关键词：微动开关 自动化 分料 抓持 安装

中图分类号：TN42 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-043-03

1引言

在集成电气元件的设计中，微动开关以其触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速的优点，被广泛的应用于家用电器、军用产品当中。但与此同时，由于微动开关体积小重量轻，结构多变而复杂，目前，在国内微动开关的安装主要是依靠手工安装，因而大批量安装效果并不理想，难以保证精度，工作效率低，劳动强度大，因此实现微动开关的自动化装配是一项十分重要的实用化工程，关系到电子电气产品的成本和质量。

微动开关自动化装配线是通过振动分料使微动开关姿态统一，并由后续传动装置将其送至安装平台，由机械手对其进行抓持并最终安装到电路板上。其为可循环使用的设备，完全取代了人力完成的所有工序。由此可见，此装配系统应有机械本体，驱动传动系统，信号采集传递和控制系统组成，其中振动分料的效率，抓持机械手的精度以及控制系统的稳定性是此装配线设计的核心部分。目前，国内对于微小元件安装的研究并不是很广泛，只有少数的论文提及，并没有完整的可行性方案。

值得说明的是，微动开关内部结构种类繁多，本文以依靠两侧支脚固定于电路板上的微动开关为研究对象。其结构特点是金属簧片触点在零件中间，两侧有带有倒钩的支脚，并向外形成一定的角度。安装时需将两个支脚插入电路板上相应的孔中，依靠支脚上的倒钩和其向外的角度固定在电路板上，结构视图如图1。

2振动分料机的结构与原理

因为微动开关体积小质量轻且多个微动开关常不规则的牵连在一起不易分离，所以微动开关振动分料机在提高装配效率方面的作用要大于用于微动开关抓持与安装的机械手。振动分料机主要由振动分料盘，分料导轨以及送回传送带组成，在分料盘，导轨以及基座上分别固定偏心电机产生振动。其主要功能是将姿态不符合要求的微动开关剔出分料轨道，重新送回分料盘进行振动分料。振动分料的结果是将所有符合要求的微动开关通过后续的传送装置间隔的传输到机械手抓持的工作台上。在整个分料过程中一定要尽量保证相对数量多的微动开关是符合姿态要求的从而不会影响到后续的工作。

微动开关的姿态可以分为三大类五小类。第一大类是几个开关牵连在一起或者单个微动开关发生变形出现不规则形状而产生的不规则姿态。第二大类与第三大类都是规则姿态，其中第二大类是微动开关支脚朝上，第三大类是微动开关支脚朝下，且规则姿态的两大类又分支脚靠左（相对分料导轨）与支脚靠右两小类。我们通过实验发现支脚朝上的微动开关因为重心较低，所以大多数从分料盘上振落下来的微动开关都是支脚朝上的。在支脚朝上的两小类姿态中我们选择支脚朝上且靠右的微动开关为我们预期的输出姿态，这样能够保证尽可能多的微动开关符合我们的姿态要求。

分料主要分为三个步骤，第一步是将成堆的微动开关放到带有孔的分料盘上，所有微动开关随着振动连续进行微小位移，当振动到孔中则掉落下来进入分料导轨。通过第一步骤成堆的微动开关将间隔掉落下来，而且部分牵连在一起的微动开关也会在从孔中掉落或落到分料导轨的过程中因为振动和撞击分离。微动开关在分料导轨中会因为振动与导轨的斜度继续向前运动而且会因为导轨变细侧向运动。分料的第二步是在导轨中设置一个封闭口，如图2。根据测量，支脚朝上的微动开关要比支脚朝下的微动开关在高度上少1mm左右，通过对封闭口高度的恰当设置，支脚朝下的微动开关将不能通过封闭口而是从一侧掉出分料轨道，形状不规则的微动开关同样无法通过封闭口。所有掉出分料轨道的微动开关将会由送回传送带重新送至分料盘。分料的第三步是在轨道上的右侧设置导槽且轨道本身有一个向左的倾角，如图3。剩下的两个姿态的微动开关中支脚靠右的微动开关的支脚会进入导槽，而靠左的会因为导轨的斜度从一侧滑出轨道。最终只有支脚朝上且靠右的微动开关可以顺利通过分料导轨进入后续的传送装置。

3 抓持机械手的结构与原理

此类带有支脚的微动开关在抓持与装配的过程中不仅需要对其稳定的抓持，同样需要对其支脚的角度进行调整以便顺利插入电路板的孔中。我们设计的机械手的结构简图如图4所示。其主要由基座1，夹持块2，弹簧3以及两块下挡板4和5组成。在基座的滑槽下表面及夹持块上加工出直圆孔，将弹簧嵌入。夹持块整体放置于基座1的滑槽内；两个与基座以螺钉固连的下挡板对夹持块进行限位。整个机械手与运动机构连接实现相关运动。经过力学分析，只要选择合适的材料与型号，夹持块的应力以及弹簧的回复力完全可以满足工程需要。

机械手对微动开关的抓持是依靠可移动的夹持块实现的。具体抓持过程如下：机械手下降使微动开关的两侧支脚进入夹持块的狭缝中，直至开关支脚顶端与下挡板的凸起相接触，避免开关两支脚完全进入狭缝，便于安装。微动开关支脚进入夹持块的狭缝即完成了对微动开关的抓持同样将其支脚角度束缚至九十度左右。夹起微动开关后进行安装时，微动开关的支脚露在外面的部分首先进入电路板的孔中，机械手继续下降接触电路板，由于受到外力作用，位于圆孔中的弹簧发生压缩，夹持块与下挡板发生相对运动，下挡板将微动开关下压，使微动开关的支脚完全进入电路板的孔中，随着微动开关与夹持块的分离，支脚又恢复其原有角度。最终微动开关依靠支脚的角度以及支脚上的倒钩固定在电路板中。随着机械手的上升，微动开关与机械手完全分离，夹持块也在弹簧力作用下恢复原始状态，完成一次安装。具体流程如图5所示。

4 控制系统

我们设计的微动开关自动装配设备的原理机利用慧鱼公司开发的控制电路，其采用COM端口与计算机进行通信。该电路有2个模拟输入接口，8个数字输入接口，4个输出接口。8个数字输入接口可以连接行程开关等，检测开关的开断情况。4个输出接口可连接4个电机。控制电路配套的编程软件是LLwin 2.1，使用该软件可以检测和监控原理机各开关和电机的运行情况，并通过编程控制电机运动。

微动开关自动装配设备的控制系统主要是控制振动分料机以及抓持机械手上的电机从而实现振动分料机的振动以及机械手的升降、旋转、前进后退等运动。抓持机械手的运动主要包括微动开关定位，微动开关抓取，电路板定位，安装微动开关等运动，其一个控制周期运动如图6所示。

LLwin 2.1软件是一种图形化的编程软件，比较类似流程图。我们利用并行程序同时控制多个电机以提高工作效率。每个主程序可以实现子程序的调用控制具体电机的运动。图7为并行主程序与调用的一个子程序的示例。

5结论

本文介绍了一种实用的微动开关自动化装配设备的设计，解决了目前微动开关手工安装的问题。该装配设备具有结构简单、抓持精度高、运动灵活、适应性强等特点，对抓持机械手局部结构进行调整就可以完成不同结构的微动开关的装配。目前，微动开关自动装配设备的原理机已经验证了设计方案的可行性，具备了应用于工业生产线的前提条件。

参考文献：

[1] 吕仲文.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2004：74-165.

[2] 郭卫东.机械原理[M].北京：科学出版社，2010.

[3] 丁学恭.机器人控制研究[M].杭州：浙江大学出版社，2006：16-63.

[4] 张立勋，张今瑜，杨勇.机电一体化系统设计[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004.

[5] 万百五.自动化（专业）概论[M].武汉：武汉理工大学出版社，2010：50-94.

[6] 余德忠，唐建祥，徐向纮.混合机构空间机器人运动性能分析及仿真研究[J].机械科学与技术，2012（5）：847-850.

篇4

关键词：预烧料 定量 自动包装 PLC

中图分类号：TQ172.681 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0178-02

预烧料生产作为钢铁行业延伸产业之一发展前景较好[1]，成品的包装作为后道环节也是关键环节目前全部依靠半自动包装方式，也成为制约其快速发展的一个瓶颈，自动定量包装系统目前主要用于食品、医药、粮食、化工等行业，自动定量包装系统主要以PLC或其他控制设备为整个系统控制核心，以外部操作按钮或触摸屏装置为系统的输入单元，通过通讯网络或总线技术实现各单元之间的通信，完成对各单元设备的控制。

1 设计要求及基本条件

1.1 物料基本特性（表1）

1.2 包装能力及精度要求

根据磁性材料厂预烧料产品年生产量、客户对包装标准（25公斤/包）及精度的要求（±50克），综合考虑设备有效作业率和日常检修、年修等要素，对包装能力及精度设计要求如表2所示。

2 系统设计过程

2.1 设计概述

自动包装生产线实现功能基本一致，一般分为以下几个关键环节：自动上袋—自动称重—自动装袋—自动缝包—自动输送—自动重量检测—自动喷码—自动剔除，其工艺流程为：物料从成品料仓进入包装秤系统，下料与计量装置通过粗细两种不同加料方式互相配合实现精确定量下料控制，一旦物料重量增加到设定值范围内时，称重系统发出粗加料方式停止指令，等待细加料方式下加料装置中物料落入到秤斗中之后表示此次称重过程完成[2][3]。

在自动称重环节完成以后，包装秤系统并不是立即进行物料下料机包装，而是需要系统对其发出“投料”的指令才能进行下料和包装，而判定系统是否下达“投料”指令的条件之一就是自动上袋动作已经完成，在完成此动作基础上系统才会发出相关控制指令要求称重下料单元阀门打开，阀门打开以后，物料由称重斗下放至包装袋内，下料动作完成后系统发出指令将下料阀门关闭，装袋机底部设计了拍打敲击装置，通过多次敲击和拍打使得物料包装过程更加紧凑，便于后道各工序更好地完成相关作业，此工序完成后，安装在装袋机上的夹袋装置被打开，装有成品物料的包装袋一路经过夹口整形装置、立袋输送装置，按次序以及设定速率缓缓进入折边装置中。

当折边动作完成后，装有物料的包装袋进行自动缝包装置中，在自动缝包装置旁安装有相应的检测设施，一旦检测装置检测到目标时，自动缝纫装置开始进入缝制状态，缝制结束后包装袋离开缝纫设备进入下一道工序：自动倒袋整形工序，接着进入复秤装置中，如果检测不合格，此包物料将在最后码垛时由码垛机械手自动放置到剔除单元中完成剔除，对于复秤合格的物料则顺利经过复秤装置继续向前输送，再经喷墨打印设备进入自动码垛单元，喷墨打印设备主要功能是按照各单位出厂要求及客户要求打印上相关的产品信息，如：生产日期、批号以及国家标准等，经复秤不合格的产品则省去此环节。

2.2 控制系统硬件设计

控制系统的硬件配置包含三种类型：国外进口设备以及国内制造设备、还有部分为非标设备为自行设计和委托加工，国外进口设备主要包括上袋机、缝包机、喷码机以及机械手等，在其中由于上袋机、机械手等设备动作较多，相对而言较为复杂可以自成系统，为保证匹配性特地选用进口方要求选用三菱公司FX2N系列PLC，对于其他设备（小袋输送、倒包机、校验秤、指示灯、码垛机等）在控制设备的选型上则采用目前行业内比较认可的西门子S7系列PLC。

2.2.1 硬件架构及主控制器选型

本系统采用西门子S7-200PLC，包括CPU、存储器、电源以及模拟量和数字量输入输出模块，整个硬件系统包括检测元件、控制单元、人机操作界面以及执行元件四大部分，检测元件主要包含接近开关、光电开关以及真空开关等，控制单元（PLC系统）主要采用数字量控制方式，包括CPU、存储器、电源模块以及输入输出模块，执行元件主要为电机及气缸等。

2.2.2 电气硬件接线及设计图（图1，图2）

2.3 控制程序设计

2.3.1 系统程序主体设计架构（图3）

2.3.2 系统时序逻辑图（图4）

3 应用及展望

自动定量包装生产线位于整个生产过程的尾端，也是预烧料生产自动化程度最高的一部分，本文通过预烧料生产工艺的分析，阐述了自动定量包装控制技术和产品的国内外研究现状，讨论了预烧料的物料特性、包装能力、精度及码垛设计要求，对自动定量包装系统做了研究、设计及开发，对系统在使用中暴露出来的问题通过理论分析结合实验研究方法进行了改进，达到了预期的效果。

参考文献

[1]陈建强.梅山氧化铁红生产线扩建工艺设计[J].梅山科技，2004，1.

篇5

[关键词]电工技师论文论文撰写要求

一、电工技师论文的作用及分类

电工技师(高级技师)论文是其在总结研究本职业(工种)领域中的有关技术或业务问题时，表达其工作或研究过程及其成果的综合实用性文章，是维修电工技师从事本职业(工种)的学识、技术能力的基本反映，是科学研究成果和工作经验总结的文字体现，也是个人劳动成果、经验和智慧的升华。技师专业论文是社会实践活动的产物，是撰写者在长期的社会生产实践中不断总结经验，努力学习理论知识，不断追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰写技师专业论文是培养人才、选拔人才和保证人才质量的重要途径之一。

按电类技师本身的内容和性质不同，一般电类技师论文分为：专题型、论辩型、综述型和综合型。按电类技师论文具体涉及内容的主要有：维修电气经验总结类、技术革新类、新产品开发类和四新技术推广类。

二、电工技师论文撰写的要求

撰写电工技师专业论文，既是一个艰苦的思考、探究和再学习的过程，又是一种复杂的创造性劳动，需要对工作实践、技术革新和技术改造等做出客观的评价。

1.注意论文的科学性。科学性是指电工技师专业论文的基本观点和内容能够反映事物内在的基本规律。电工技师专业论文的科学性来自对客观事物周密而详实的调查研究，掌握大量丰富而切合实际的材料，使之成为研究论述的基础。

2.注意论文的翔实性。电工技师专业论文要求作者所提出的观点、见解确实是属于自己的。那么，要使自己的观点能够得到普遍的承认，就一定要拿出有说服力的论据来证明自己的观点是正确的。这样，就应该在已掌握的大量材料中选择具有典型性、代表性的关键证据来证明。

3.内容正确、语言简明。撰写技师专业论文应当力求言简意赅，无多余的字句。对论文的内容不要进行艺术性渲染和夸张；切忌不适当地夸大个人在技术革新和技术改造中的贡献；更不能将技术问题的争论引入政治观点。同时，在撰写技师论文时，要注意按照撰写格式进行撰写，并熟练应用。

三、电工技师毕业设计论文的选题

论文的选题必须立足于总结工作成果与实践紧密联系上。在对已获得的大量素材进行分析、归纳和研究的基础上，提出问题，确定写作的基本方向。

1.论文的选题原则：准确恰当、提高创新和可行实用。

(1)准确恰当。论文的选题要提得准确恰当，面向实际，着眼于社会的需要，确实是生产实践中亟需解决的问题。选题一定要与生产实践相结合，与自己的工作领域相结合。

(2)提高创新。创新性原则是指选题要有新颖性、先进性，有所发明，有所发现，以推动本职业(工种)的发展。遵循这一原则，选题时必须注意选择位居本职业(工种)较前沿的并具有普遍意义的课题；选择填补空白的课题；选择补充前人学说的课题；选择突破禁区的课题；选择借他山之石可以攻玉的课题，即借用其他学科的新理论、新技术、新工艺和新材料，从新的角度进行研究、验证或论证来解决本职业(工种)中的老问题或疑难问题的课题。

(3)可行实用。可行实用性原则是指要选择有利于发挥个人的聪明才智，有完成的把握，同时也符合自己的志趣、适合个人能力的论题。

2.论文的选题方法

(1)选择能发挥本人特长的论题。申报电工技师(高级技师)的人员，都具有相当长的本职业(工种)专业工作的经历，在理论与实践的结合上有自己的独到之处和技术特长；而预备技师在学校学习4～5年，理论知识特别是新技术的知识非常充实，但实践经验欠缺。

(2)选择具有突破性的论题。申报电工技师(高级技师)的人员长期工作在第一线，对于生产实践中出现的问题最有发言权。如果敏锐地抓住问题的关键处，加以研究，就能形成应用性极强的专业论文。

(3)选择具有普遍性的论题。所谓具有普遍性的论题是指在生产实践中有广泛的用武之地的课题。例如，用现代电气技术改造机床的电气控制问题、变频技术在中央空调系统的应用问题及电梯的技术改造和维修技术问题等。有些问题看似简单，但实际上有很多需要进一步研究总结的内容，这些都属于具有普遍意义的论题。

3.论文的推荐选题

(1)典型PLC控制系统的设计、安装与调试。机械手的PLC控制系统设计、安装与调试；组合机床PLC控制系统设计、安装与调试；立体车库控制系统设计、安装与调试；材料分拣装置的PLC控制系统设计、安装与调试。(2)典型低压电气柜的设计。两台三相异步电动机动力控制电气柜的设计、安装与调试；变频调速控制柜的设计、安装与调试；总计量配电箱设计、安装与调试。(3)供配电系统的设计。某通用机械厂供配电系统的电气设计、安装与调试；某学校生活区配电系统设计、安装与调试。(4)电子技术应用设计。三相正弦波变频电源的设计、安装与调试；晶闸管串级调速系统的设计、安装与调试。(5)典型单片机控制系统的设计。基于单片机和LCD的电子钟的设计；数字钟的设计与制作等。(6)机床电气控制系统改造。Z3050型摇臂钻床PLC改造；M1432A型万能外圆磨床PLC改造；T68型卧式镗床PLC改造；B2012A型龙门刨床PLC、变频器改造等。(7)楼宇自动化技术及维修。电梯控制线路的安装与维修；无塔供水系统控制线路的安装与维修等。

总之，加强对电工技师毕业论文的指导，可使他们通过论文的写作，在以后的工作岗位上更好地发挥技术带头人的作用，为高层次实践经验和科研成果转化成现实生产力打下坚实的基础。

参考文献: 

[1]王建.国家职业资格证书取证问答[M].机械工业出版社,2006,3. 

[2]机械工业技师考评培训教材编审委员会[M].维修电工技师培训教材.机械工业出版社,2001,3. 

篇6

论文摘 要： 概括说明机械电子控制产业发展的情况，重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。

0 引言

现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革，同时给相关生产产业带来了巨大的影响，提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展，以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

1 计算机技术与机电控制技术的发展概况

1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展

忽略数字信号的量化效应，可以将计算机控制系统看成采样控制系统，在这一系统中，将其中连续的环节离散化，则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中，使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统，控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论，逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

自世界第一台电子计算机问世后，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理，同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代，出现了用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制，通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展，计算机控制技术也随之发生相应的变革，最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。

1.2 机械和电子控制技术的发展和现状

在生产、科研等诸多领域里，有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前，工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内，初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现，直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化，同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展，且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有pid控制，pid是经典控制理论的代表，它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势，形成了自适应pid和非线性pid等更利于控制的变种pid控制器。另外还有模糊控制（flc）、变结构控制等，均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

2.1 机电一体化的简介和生产应用

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多cpu和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。

柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产。

交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用，尤其是在钢铁工业中，使复杂的矢量控制技术得以实现，无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

可编程控制器（plc）是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着plc技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控。plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外，随着工厂网络自动化的发展，plc可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控。如今，plc技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

plc实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展，人类活动的范围不断扩大，机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，并从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用，很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人（也称机械手）来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

农业方面，机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡，以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端（virtual display terminal），它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息，在屏幕上按操作者的需求，调用数据库信息，显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外，还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡，将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室，由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端，实现自动控制农机的操作。

plc在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关，投入的硬币值由plc驱动数码管显示，经过光传感器识别，通过判断，进行下一步操作，经过plc的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活，也使plc的应用更加广泛。

交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用plc技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间，这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程，最初的横机是手动横机，只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中，通过电脑的自动控制，设计人员可对编织花型进行数字化设计，通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作，由计算机指令控制系统完成整个设计的编织，极大地提高了工业生产效率。

与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

3 总结

在机械生产领域，电子技术和计算机技术的融入发展，机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术，使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

参考文献：

[1]张东宝，工程机械与控制技术[m].筑路机械与施工机械化，2007.

[2]马增强等，数据采集系统的研究，微计算机信息，1998.

[3]王立新，浅谈数控技术的发展趋势[j].赤峰学院学报，2007.

[4]杨明等，机电一体化的研究现状及发展趋势，农机化研究，2006.

篇7

数控车床技师论文谢辞一：

写这篇后记时，有许多感触，最为深刻的感受是理论知识的重要性。以本文所采用的劳动过程理论为例，一开始，我只是阅读到了几篇关于布洛维的文章，在写作的开始阶段曾尝试套用布洛维的一些概念，后发现因为自己理论功底薄弱，难以成文。布洛维的文章实际针对美国福特制生产的社会背景，而围绕着这一社会背景着书立作的人又大有人在（譬如鲍尔斯），一开始写作的困难实际就是自己阅读不足所造成的，因此，尽管自己在后期阅读了大量相关文献并最终把这篇博士论文写出来，但这一过程已经给本人一个警醒，要敬畏知识，人的一生不能停止阅读。

我的老师--XXX教授就是一位不停止阅读，不停止写作的先生。他会在凌晨二点通过Email解答我当时在写作过程中遇到的问题，他会在教室外等候我预答辩的消息，会对我人生中出现的问题进行劝导。仇老师给我立下了标杆，激励我做好一名社会工作专业的教师。对于我的论文写作，我要感谢上海大学的XXX老师、XXX老师、XXX老师、XXX老师、XXX老师、XXX老师、XXX老师、XXX老师，他们对我的博士论文提出了许多宝贵建议。还要感谢XXX、XXX、XXX等同门师兄弟，他们都曾热忱的帮助过我。

一路走来，我得到了许多人的关心和帮助，虽然我不善于当面表达，但仍希望通过后记写下他们的名字。XXXX学院的X老师和X老师是我选择高考专业的引路人；非常感谢XX大学的XX老师、XX老师、XXX老师、XX老师、XX老师、XX老师、XX老师，我在生活世界里经常犯错误，是你们的帮助让我继续前行；当然，我还要感谢XXXX大学XXXX学院的XX老师，社会工作系的XX老师、XX老师及我的同事，是你们的帮助让我感觉社会工作专业的温暖，特别希望业已成为佛学居士的XX一切安好。

最后，我要把感谢留给那些接受访问的蓝领工人，你们是社会的基石，工人的职业是神圣的，不可替代的。而对于我的父母妻儿，我更多的是愧疚，我要努力多干活，把菜烧好，把家看好。

数控车床技师论文谢辞二：

本文在选题、研究和撰写的过程中，得到了导师XXX教授的亲切关怀和细心指导。导师学识广博、治学态度严谨，工作要求上的精益求精，作者切身体会，受益匪浅。由于本人的知识面有限，设计工作经验不足，在研究复杂的自动换刀机械手的过程中难免有许多方面考虑不周，在研究阶段X老师给予了我很多有益的指导和帮助，无论作者在理论研究还是控制方法中遇到何种困难，X老师都能耐心地帮助作者分析问题，解决问题，使作者能够顺利完成工程硕士论文。

在此文完成之际谨向作者的导师--X小刚教授表示崇高的敬意和衷心的感谢！作者在攻读硕士学位期间，也得到了很多老师和同学的帮助，在此，致以真诚的谢意！衷心感谢所有关心和帮助过我的人！

最后，感谢在百忙之中参与评审论文和参加答辩的专家评委。他们在论文评审中耐心严谨、一丝不苟的工作作风，让我感触颇深，也使我重新反省自己。我将在今后的工作、学习中加倍努力，用自己的实际行动回报他们、回报社会。再次感谢他们，祝他们工作顺利，平安幸福。

数控车床技师论文谢辞三：

随着本文的完成，研究生学习生活也要结束了。在这里首先向我的导师XXX副教授表示衷心的感谢。感谢他在三年多的时间里，在学习上、生活上和思想上对我的教育和关心。X老师渊博的学识、严谨的学风、诚恳宽厚的品格令我受益终身，并将激励我在以后的工作和学习中披荆斩棘、开拓创新。三年多来，正是导师无微不至的关怀和谆淳教导才使我最终圆满的完成了论文工作。借此论文完成之际，谨向导师致以最诚挚的敬意。

感谢我研究生同学XX，XX，很高兴能结识他们这样的朋友，使我的研究生生活丰富了许多。同时，感谢单位领导及其他同事对我课题的帮助。

篇8

论文关键词：机电一体化,电力行业,应用

机电一体化主要是指将机构的主要功能以及动力、信息处理、控制等功能与电子科技相结合，实现机械装置与电子化控制软件、设计有机结合，形成全新的系统。它具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗等特定功能价值，涵盖了“技术”和“产品”两个方面，是一个功能强大的系统。

当前，机电一体化已经发展成为了一门具有专门系统的学科领域，当今科学发展日新月异，机电一体化也将逐渐被赋予新的内容。

2 机电一体化技术发展现状

2.1 机电一体化技术在电力行业的发展现状

近年来，“机电一体化”这个名词越发流行，它最初只被认作为机械与电子的简单结合，但随着微机性能不断提高，以及信息技术、数据库、光学，尤其是通信技术逐渐进入机电一体化，机器可以通过遥控和网络化实现机电一体化，生产范围也日益普及。

机电一体化目前多应用于汽车制造、装备制造、机械加工等行业，其优越的性能在电力行业的应用还处于初级阶段。电力行业发展需要集成化、智能化，也需要人性化、绿色化，这些都是机电一体化技术能够做到的，因此，机电一体化技术在电力行业的应用还远远不能满足行业发展的需求，还有待进一步地研究并投入应用。

2.2 机电一体化技术的发展趋势

当今数字化、综合化、网络化以及个性化的技术革命是以微电子、软件、计算机和通信技术为核心引发的，对全球经济、社会、科技和军事等方面发展影响深刻，也影响了机电一体化学科的发展趋势。据有关预测表明，机电一体化技术的发展方向如下所述。

（1）朝着光电一体化发展：一般由传感、动力、信息处理、机械结构等部件即可组成机电一体化系统，加入光学技术，并利用其特点，能有效完善机电一体化系统中的传感、动力和信息处理部件。（2）朝着柔韧化发展：今后的机电一体化系列产品，会有足够的冗余度来运转执行和控制系统，对突发事件应对能力加强，柔韧化改善。该系统的子系统之间相互独立，均服务于总系统，而本身也具有“自律性”，能就不同环境而做出差异反应，同时，单个子系统的故障不会影响总系统性能发挥，使得总系统柔韧性加强。（3）朝着智能化发展：未来的机电一体化系列产品的“全息”特点将会更突出，表现为极强的智能化，这是由于信息技术、模糊技术都在快速发展，识别能力增强。

3 机电一体化技术在电力行业中的应用探究

3.1 交流电机的正反转控制设计

在生产实践过程中，常要求用一台电动机的正反转控制方向相反的两个运动，如小车的左行、右行，机械手的上升和下降等。

交流电机的正反转控制电气设计如图1所示。

要实现三项鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换位置即可。如图1，加入接触器KM1闭合时电动机正转，当接触器KM1断开，论文接触器KM2闭合时，电动机就会反转。

3.2 机电一体化技术在水电站厂设备中的应用

随着光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备的出现，水电厂的自动化技术逐渐进入到数字化阶段。

（1）水电厂设备机电一体化结构分析。

水电厂设备机电一体化结构主要分3层。其中过程层，随着信息技术发展，采用了新一代光电电压互感器、光电电流互感器，能够直接采集数字量，提高了抗干扰和抗饱和性能，开关装置也实现了紧凑化和小型化。

（2）水电厂自动化的发展趋势。

目前，水电厂机电一体化不断更新技术，其发展趋势主要有智能化、人性化及用户二次开发等。

智能化指系统可根据人为存储的命令对事件进行推理、判断及归纳。在一定条件下能代替人工操纵，经过归纳和判断，自动操作、提示信息，使机组安全地运行。智能化越高，对人员要求越低，对自身及控制设备的状态能给出准确判断、统计及报警提示。

3.3 机电一体化技术在电站辅机产品研制中的应用

（1）微机励磁调节器：该装置典型的有UNITROP系列，响应快、精度高、稳定可靠、结构紧凑、抗干扰、运行和维护方便、可靠性高，在市场上应用非常广泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自动调节器分别适用于≤50 MW等级的无刷励磁汽轮发电机、≤600 MW和≥135 MW等级的汽轮发电机组的自动励磁电压调节器。（2）励磁绕组绝缘电阻监测装置：该装置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196单片机技术。用来测量励磁绕组与地之间的绝缘电阻，一般采用在线检测的方式，监测发电机与励磁机励磁绕组之间绝缘情况。（3）发电机气体纯度监测装置：该装置典型的有GHS-1型，由纯度风机、纯度仪和变送器等部件构成。优点为：性能稳、无污染、不漂移、维护便捷，独有的微处理器结构容易使压力、环境和温度相互补偿，精度高。（4）励磁电流电压测算仪：该装置典型的有GES-9001型，用于测量励磁电流和电压，并可显示发电机的电流、电压、功率因数、频率、有功和无功功率以及转子氢温、绕组温度等。适用范围较广，可供3～600 MW的发电机组使用，性能好，质量可靠。

4 结语

机电一体化技术伴随着当前科技的进步快速发展，所发挥的作用日益明显，但是其在电力行业的应用远不能满足当前的需求，还需要进一步地研究并应用。

参考文献

[1] 章浩，张西良，周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究，2006（7）：46-47.

[2] 袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

篇9

【关键词】柔性制造系统；教学实训；仿真软件；自动化设备

【中图分类号】TS736

一、研究背景

柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS)是指在批量加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速。并且微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展也促使柔性制造技术日趋成熟。

MET-3机电气一体化实训装置具有模拟工业自动化生产线货物加工分拣过程的功能,可完成货物识别、搬运、分拣、加工、装配、出入库及管理等任务。装置主要由PLC控制模块、变频器模块、传感检测单元、气动机械手搬运单元、井式供料塔单元、加工装配单元、气动控制单元、触摸屏单元、自动化仓库单元等组成。各机构能够通过位置及功能的变化进行重组，构成多工位加工系统，多工位装配系统，物流仓储系统，从而组成柔性生产系统。使实训装置的培训内容从基本模块到柔性自动化生产线，逐步完成由简单、基础的训练到复杂、综合的培训。

二、教学软件系统设计与构成

1、仿真软件开发目的

依据MET-3机电一体化实训装置为原型，定制开发《MET-3教学实训仿真软件》。软件系统开发体现实训仿真与课程教学并重的设计理念，在具备机械结构拆装、电气控制原理、运动模拟等仿真实训功能。建立《自动化设备及生产线调试与维护》课程资源库，包含有工具使用讲解、元件介绍、运行演示视频、电子课件、电子工作页、电子图书、编程软件等相关素材，为辅助专业教师教学及学生自主学习搭建平台。

2、仿真软件的功能

仿真软件共分为助教类功能和实操类功能，形成教学做一体的实训仿真软件。

1）助教类功能

助教类功能设有工具箱、零配件库、设备运动展示资料、教学资源平台。

(1)工具箱功能栏中对每一种工具都进行了工具介绍、实物展示、三维展示、操作演示和使用规范。通过视频的方式教会学生去使用工具。

(2)零件库功能栏中包括每一个模块的机械零件和电子元件，对每一个零件或元件的结构、相关知识以及该零件在柔性制造系统中的作用都进行了详实的介绍。

(3)设备运行展示功能栏提供了柔性制造生产线各模块及整站的拆装视频和运行展示视频，可供学生查看，满足不同学习程度学生对实训的需求。

(4) 教学资源平台功能栏中建立《自动化设备及生产线调试与维护》资源库，包含有电子课件、电子工作页、电子图书、编程软件等相关素材，为辅助专业教师教学及学生自主学习搭建平台。

2）实操类功能

实操类功能设有机械拆装与电气控制两大部分。按模块和整站两种模式选择实训项目。教师调取典型项目布置实训任务，并在实训结束后查看学生的实验结果，做出评价。

三、仿真软件的教学及应用

本教学软件将应用于机电技术应用专业《自动化设备及生产线调试与维护》专业方向课程的教学。仿真软件为教师提供了一个快捷、简约的教学平台，将课程涉及的传感器技术、电机控制、液气压传动、PLC技术等相关知识直观的在理论原理讲授和实践操作教学相结合，让学生快速掌握理论知识和操作要领，轻松接收教师所授的知识点，避免不必要的误区，提高教学效果，减少设备损耗。

1、逼真的三维建模和动画演示提高学习效果

根据MET-3机电气一体化实训装置实体，建立三维模型，并应用3D渲染技术，模拟一个柔性制造系统实训室的工作场景。场景中有专用的工具摆放区、零件摆放区、工作操作区。柔性制造设备具有3D展示功能。结合后台的电路搭建，设置系统中所需要的参数和PLC控制程序，保证了仿真软件操作与实际设备运行的一致性。

2、自由搭建电路气路，激发学生自主探究

软件控制电路模块的元器件和三维实体工作场景的执行机构一一捆绑对应。从元器件库中选择所需要的相关元器件放置在电气控制界面中，用导线根据需要连接各种电路元器件，用管道连接各种液气压元器件搭建所需要的控制系统，并且可根据需要对元器件的参数进行修改。可以对搭建电路的电压、电流，液路和气路的压力等进行实时检测。教师可对控制线路、电气元件的故障进行设置，让学生根据出现的故障现象，完成故障检测修复训练。降低硬件设备的损耗，减少硬件设备的重复投入。

3、软件功能拓展，丰富教学资源

本软件具备ActiveX控件功能。ActiveX控件功能使软件与IE浏览器、PowerPoint建立对接接口。教师可以通过使用PPT和本软件自由搭建各种控制系统，编制各种富有个性化的、具有人机交互功能的大型电子教程。此功能不仅丰富了教师信息化教学方法，而且为实现学生登录校园网进行课后练习提供了技术保障。

4、模拟FMS工作场景，加强职业素养培养

软件中设计自动化生产线安全操作的指导及职业岗位要求，并植入相关企业文化。为了调动学生的积极性，设计电气控制和机械拆装的闯关模式。

四 结束语

《MET-3教学实训仿真软件》的开发改变了在传统教学中无法实现的教学效果，让抽象难懂的知识变得形象生动。为使软件进一步完善，升级版本将扩展软件新功能。如建立考核评价系统，根据考核项目，学生在完成考核项目的整个操作过程，自动统计并学生的实训成绩，教师可对学生的实训做出评价和批语。经过教学实践，教学软件的投入使用不仅增强了学生运用知识的意识，充分发挥了学生自主探索式学习，更重要的是提高了学生的工程实践能力，取得了良好的教学效果。

【参考文献】

[1]丁国富.虚拟柔性制造系统仿真研究[J].学术动态,2006,(1):1-3

篇10

[关键词]深海 捕获 采样 深海生物

1引言

和传统海域不同,深海是一个非常特殊的生态环境,可以说是地球上最恶劣的环境之一。这里永久低温(火山口除外)、高压、黑暗。海水每加深10米,就会增加一个大气压。在1万多米的深海,压力高达1000多个大气压,也就是在每平方厘米的面积上的压力可达到1000公斤 [1]。

近年来,随着各国海洋技术的发展,科学家纷纷把目光聚焦到深海这片广阔而又神秘的未知领域。其中对深海生物的探索主要包括了两方面:一是对生命起源的探索,如对发现深海热液喷口生物群落等[2];二是对深海生物样本进行采样及研究。本文将详细叙述近年来对深海生物捕获技术方面的现状、进展以及收获。

2深海生物捕获技术

深海生物捕获,即对深海生物进行采样,把生物样品从深海捕获出水进行科学研究。从生物特性上来看,浮游生物行动力差,分布较多,所以相对容易捕获。目前国内外对浮游生物的捕获技术已经比较成熟,传统的捕获方法就是利用深海拖网、取样器或者抓斗获取生物样本,然后拖上岸来进行过滤分离[3]。而对于深海一些较大型生物(诸如深海底栖生物、游泳生物)的捕获相对较难,当今的捕获技术主要分为拖网技术以及深潜器技术,结合一些比较简单的诱捕技术。

2.1 深海拖网捕获技术

拖网捕获技术,是一种利用船舶航行的拖拽式采样方式。主要分为底拖网和水中拖网两种方式。

底拖网技术用于对深海底栖生物等小型生物进行采样捕获。它由拖曳缆绳和采样铁框架和网篮等构成,采样时用绞车把采样器沉放到海底,并靠船舶的航行沿着海底拖曳采样,收集样品。

水中拖网适用于捕获较大的深海生物,它是由拖拽览绳和设置了一定网格大小的渔网所组成,利用船只在海面上拖动,来回拖拽进行捕获。

2.1.1拖网的缺陷

大量研究显示,底拖网技术对生态系统造成了灾难性伤害,珊瑚、海绵、鱼类和其它动物都将因此受到捕杀。而且众多海洋生物的栖息地――海山等水下生态系统也遭到了严重的破坏。这对海洋生态系统造成了无法弥补的损失。

从图1中可见,拖网后海床上留下明显的底拖网滚轮划痕,所经之处都被夷为平地。此外,底拖网还会掀起海底沉积物,严重破坏海底生物的生存环境。

而从技术层次来看,拖网技术很难对生物进行有针对性的捕获,往往造成不分青红皂白的“滥杀无辜”,成功率低且浪费资源。

2.1.2拖网的改进[4]

由于拖网存在着以上这些缺陷,尤其是对深海生态环境的破坏,使得研究者不得不思考如何改进技术,尽量减小拖网的破坏。改进的理论基础是使用遥控技术控制拖网上纲、下纲以及海底之间的距离(D1、D2),使其保持在一个合适的距离,尽可能的减小拖网与海底之间的剪切力。

目前加拿大的NTI公司就基于这种理论发明了一种拖网监视系统。这套拖网监视系统NETMIND ™由四部分组成:接收器,水听器,软件和传感器,分别安装在拖网上进行工作。这种新型拖网技术主要能够更好地监视和控制拖网过程,不仅提高了效率,更重要的是控制了拖网高度,尽量减少拖网与海床摩擦所产生的破坏。

2.2 深潜器技术

深海深潜器近年来越来越多地运用于人类对深海资源的探索。其中,对深海生物资源的探索也是极为重要的一环。深潜器最直观的优点在于科学家可以远程进行操控并且针对性高,也不会对深海环境造成破坏,但造价不菲。主要分为水下机器人和载人深海深潜器两种。

2.2.1深海深潜机器人

水下机器人又称无人遥控潜水器,其工作方式是由水面母船上的工作人员通过连接潜水器的脐带提供动力,操纵或控制潜水器,采用水下电视、声呐等专用设备进行观察,并由机械手进行水下作业。在深海生物捕获中,水下机器人使用机械手把捕获的生物放入收集仓中带上水面。

2.2.2深海载人深潜器

深海载人深潜器与水下机器人的不同之处在于可以把人携带进深潜器进入深海进行科学工作,类似于潜艇,其科技含量更高。

2.3 其他技术

除了上述两种方法外,还有一些针对某些特定的深海生物所设计的简单诱捕设备。比如把深度表绑在浮动的长绳上垂吊到海底下捕捉大型游泳生物;利用深海抓斗捕获底层底栖生物等等。

3 国内外深海生物捕获现状及收获

3.1拖网技术的现状与收获

在利用拖网技术对较大型深海生物捕获方面,研究者们的收获颇丰。2008年,来自14个国家的科学家在北大西洋的马尾藻海(Sargasso sea)表层以下5000米处运用拖网捕获了一种漂浮的、相貌丑陋的片脚类动物(Amphipod),它是一种小型的、类似对虾的甲壳类。此外,专家们在这里采集了500多种生物,其中可能包括12个新物种。这也是我们目前了解到的生活在最深海域中的生物之一;在爱尔兰西北处约400里的大西洋深海处,考察者们通过深海拖拉船捕获到深海巨型蜘蛛蟹;在深海鱼类捕获方面,科学家们利用底拖网技术捕获深海贡式巨口鱼、深海白袋巨口鱼以及宽咽鱼等等。

除了大型深海生物,研究者还利用两种特制的拖网技术对生活于3000~6000m的深海生物幼体进行捕获。而这两种拖网新技术在国内外运用的还比较少[5]:

第一种叫作多层矩形中层拖网RMT(Multiple Rectangular

Midwater Trawl),用于采集上升热液羽流中的热液生物幼体。该网由甲板上发出不同频率的声波来控制网的开闭装置。不足之处是没有可视装置,无法在近底层水平拖曳,因而很难采集到近底层热液生物幼体。

第二种用拖网和浮游生物泵挂在深潜器的侧面采集近底层热液生物幼体。但考虑到潜器活动范围、下潜时间以及安全性的多方面因素,拖挂的拖网网口比较小,滤水量不大,采集的幼体也不多。系统中浮游生物泵被安装在深潜器上,并下放到预定深度后开启动力泵,使大量海水流过滤网,捕获的悬浮颗粒物和微生物的滤网连同一定体积的水样密封于耐压样品容器中,但由于深海底大型生物的丰度低且泵过滤的水量有限,几乎采集不到底栖生物幼体等较大的生物,偶尔采到一些,也都是死的标本,因此这种方法不常使用。

3.2深潜水下机器人的现状与收获

当今深潜水下机器人技术比较发达的是美国、日本以及一些欧洲国家,我国近年来在这个方面也取得了突破性的进展。

在利用深海深潜机器人对深海资源进行探测领域上处于领先地位的是美国。美国的伍兹霍尔(Woods Hole)海洋研究所从事研制深海深潜机器人以及深海载人深潜器两方面的工作,贡献巨大。他们在2007年研制的讷雷依(Nereus)号水下机器人对大面积洋底进行一般性测量以及收集生物标本,讷雷依(Nereus)号水下机器人能够在最大深度为6500～11000 m的世界海洋,其中包括北冰洋底[6]。在2009年,来自伍兹霍尔海洋研究所的专家对东南亚的西里伯斯海进行了一次为期4周的“探究深海物种进化”的科学考察,发现了大量以前未见的物种,并且还捕获了不少深海罕见的生物。所使用的技术就是一台名为“全球最棒的漂流者”的深潜水下机器人(如图3),它配备有高清晰度摄像头,能在深达3000米的水下工作,科学家可远距离操作,将水中抓获的生物存放在机器人的收集仓中。

通过这次深海采样,科学家捕获了不少深海生物,比如在2000米深的西里伯斯海捕获了一种长约3厘米,和普通药片差不多大小的等足目生物(如图4);在约2500米海域捕获了一种粉红色、透明的好似海参的生物等等。

国内近年来在深潜器技术领域取得了突破,2008年5月在海南,目前我国下潜深度最大、功能最强的无人遥控潜水器(Remotely Operated vehicle,简称ROV)“海龙号”,亦称水下取样型机器人完成了3277米深诲试验,这在目前世界上只有极少数国家能够做到。该机器人将主要用于大洋深海生物基因和极端微生物的研究以及探索人类起源的秘密,同时也将进行各种水下作业。

3.3 深海载人深潜器的现状与收获

深海载人潜水器最初更多地应用在军事方面,近年来随着深潜器技术的突飞猛进,载人深潜器开始被广泛运用在深海科学研究中去。相比较水下机器人,深潜器能够将研究人员送入深海进行实地考察,研究人员可以近距离更直观的对生物进行研究。由于深海载人潜水器的特殊地位和作用,美、法、日、俄等国早已开展了深海载人潜水器的研制工作,而我国起步相对较晚。

国外方面,美国在无人潜航器中最具代表性的就是美国伍兹霍尔(Woods Hole)海洋研究所研制的阿尔文号(Alvin)深潜器。自建造以来,阿尔文号已下潜4100余次,每年的平均下潜次数保持在百次以上,对地壳构造、海洋化学、生命的起源以及深海物质的组成等基础研究起到了重要作用[6]。在深海生物方面的最著名的贡献就是于1977年历史性地发现了洋中脊上的黑烟囱和热液生物群落。如图5所示,科学家(Pilot)可随着阿尔文号的载人舱潜入海底,利用配备的机械手(Starboard/Port Manipulator)、生物取样器以及采样篮(Sample Basket)对深海生物进行采样和收集。据悉,2004年美国已决定斥资2000多万美元在6年内建造一艘功能更加完善的新概念ALVIN号潜水器[7]。

其他国家方面,日本海洋科技中心用钦合金做耐压壳建造了 “深海2000”号和“深海6500”号的潜水器,以及法国研制的“Victor 6000”号、Nautile号和Cyana号载人深潜器,都能在低至6000m的深海完成包括深海生物捕获考察在内的许多深海探索及捕捞工作。

我国的海洋事业起步较晚。近年来,海洋开发和海洋科研逐步和国际接轨,开始走向深远洋。我国在载人深潜器领域最大的突破是研制的7000米载人深潜器(如图6),此载人深潜器需花5小时下潜至7000米深海,整个作业时长可达12小时。潜水器类似美国阿尔文号能容纳3个人,一名操作员,两名科学家。在潜水器的前端,是一个密闭的玻璃,潜水科学家可以通过这里看到外面的世界。潜水器装有两只机械手,可以进行抓取等水下工作。潜水器可用于深海生物基因的采样及研究等多项工作。

3.4 其他诱捕技术的现状与收获[8]

此外,科学研究者也会针对所要捕获的生物的特性设计一些比较简单的诱捕设备来进行采样。

比如在针对大型深海游泳生物捕获方面,2005年,来自日本的两位科学家在水深900米的海中将摄影机和深度表绑在浮动的长绳上垂吊到海底。他们在摄影机下面挂着小乌贼当诱饵,并且用一袋切碎的虾来引诱大章鱼。当一条长约8米的大乌贼用触角缠绕住诱饵后,就被隐藏在其中的挂钩给钩住了,绑在长绳上的摄影机拍下了前前后后捕获的过程。

而针对一些小型深海生物,研究人员研制了一种像双瓣贝壳的“大洋抓斗”,在撞击到海底时能快速闭合,将样品全部“抓”到斗内。但它容易扰乱样品,不利于精细研究。为此又设计了箱式取样器、重力取样器和活塞取样器等,将它们垂直下放到海底,利用特殊装置迅速将样品完好地取上来,这样就能对沉积物逐层加以研究。

4对深海生物捕获技术的探讨

4.1 捕获技术的展望

就目前的技术而言,水下机器人以及载人深潜器无论制造还是使用都需耗费极大的人力财力,远远超过了普通研究机构的承担能力。拖网技术虽然使用较为广泛,但是除了存在会破坏深海生态环境的弊端以外,捕获的针对性和成功率都比较低。最为关键的是,无论拖网或深潜器都不是专门针对捕获设计的,其捕获功能的经济实用性太低。因此,越来越多的研究人员正在开发一种既经济又实用、专门针对深海生物捕获的简单设备,比如一些深海生物诱捕设备。

所谓的“诱捕”,即是转“主动捕获”为“被动诱捕”。研究者根据深潜器的耐压构造原理[9-10],设计建造一个耐压的笼体,笼内放有诱饵,笼体上带有类似蟹笼的诱捕口,笼体外装有蓄电池、重锚、浮标、无线通信设备以及水下声学通信设备。把此诱捕笼放入海底,一段时间后,通过水下声学释放器等设备控制其上浮并通过无线通信设备定位回收。此设计可通过改变诱饵来更换捕获的对象,针对性较拖网技术有很大提高,而且不会破坏深海环境,也不需要深潜器那般庞大的经费支持。

4.2 深海生物捕获待解决的难点

目前对深海生物捕获存在着一个难题,就是所捕获生物的存活率。也就是说,当今的采样技术在捕获稍微大型的生物的时候,很难克服保压的问题,往往把深海生物从海底捞上来的过程中生物已经死亡,在采集深海生物幼体方面也具有同样的难题,没有保压装置所采集的幼体出水面时已几乎全部死亡(除了极个别的蟹类大眼幼体能在1个大气压下经历变态发育过程外)。

为此,各国的研究者开始对保压转置进行了研究。目前对深海微生物的活体采样已经可以实现,使用的方法是多网分段/分层生物幼体保压取样器,可以保持高压取样筒体的压力,即6h的压力变化不超过10%[3]。接下来,针对中大型深海生物捕获装置的保压问题也急需得到解决。

5结语

21世纪是属于海洋的世纪,海洋中有着巨大的资源等着人类去探索和发掘。深海作为海洋最神秘之处,是地球表面生物多样性最为丰富的地区,因此,对深海的生物进行捕获研究以及发现深海新的物种,进而对深海极端海洋生态系统中的生物资源、生物多样性进行系统的比较研究,对人类揭示生命的起源以及研究生物对特殊环境的适应能力有着极为重要的科学意义。目前,国际上对深海生物资源的探索愈来愈热,各国科学家都争先恐后地探索着这片人类知之甚少的宝地,深海生物资源也已成为世界各国的战略发展资源,许多发达国家在制定针对本土生物资源保护和可持续发展规划的同时,更是把目光转向国际公共深海区域的竞争和开发。因此,我国要在今后日趋激烈的国际深海公共资源的竞争中取得领先地位的话,就必须尽快发展海洋事业,发掘深海生物资源。

参考文献:

[1] 游隆信.深海生物及其生存环境[J].生物学教学,2004,29(1):54-55.

[2] 王丽玲,等.深海热液喷口生物群落研究进展[J].地球科学进展,2008,23(6):604-612.

[3] 刘少军,等.深海保真取样器研究及其虚拟样机实现[J].机械工程与自动化, 2005,(2):1.

[4] Charles W.West. Development and Application of Bottom Trawl Instrumentation Systems in Fisheries ResourceAssessment[J].OCEANS,1984, Jan 6th,2003.

[5] 葛朝平.深海近底层多网分段/分层生物幼体保压取样器研究[D].杭州:浙江大学硕士学位论文,2008.

[6] Andrew D.Bowen.The Nereus hybrid underwater robotic vehicle for global ocean science operations to 11,000m depth[J].OCEANS, 2008, Sept,1-10.

[7] 顾继红,等.(美)伍兹・霍尔海洋研究中心载人深潜器计划探究暨(美)新概念ALVIN号载人深潜器关键技术浅析[J].船舶,2008,(2):8-12.

[8] Jonathan Byron.Designing a Vertical / Horizontal AUV for Deep Ocean Sampling[J].OCEANS,2007,Sept.29 -2007,Oct. 4 2007, 1-10.