先进制造技术
学号：0701014232 姓名：徐玉超
班级：142
一. 微型机电系统
微型机电系统，主要利用各种微细加工技术制作集微型机构、微型传感器、微型执行器，以及信号处理和控制电路于一体的微型器件或系统。一个典型的微型机电系统结构（见图%），具有体积小、重量轻、能耗少、响应快、批量大、成本低等优点，在工业、农业、医疗、通信和军事等领域都有着广泛的应用前景。自从%(&0 年第一个硅微压力传感器问世以来，众多研究机构和企业竞相研制和开发了各种微型系统，典型的有微型加速度计、微型陀螺、喷墨头等，已形成了一个巨大的产业［%］。概括地说，在微型机电系统中除了集成电路外，主要包括三类部件：微型机械部件、微型执行机构和微型传感器。微型机械部件包括齿轮、弹簧、喷嘴、悬臂、沟槽、腔体、膜片等各种各样的机械部件。按其工作原理，微型执行机构划分为电场、压电、超声、形状记忆合金、热膨胀、双金属片、超导等不同的驱动类型，各个类型都有其独特的优点。电场驱动的微型执行机构的性能最好，不但运动范围大，可以进行旋转运动，而且与集成电路有很好的兼容性。超导微型执行机构，利用超导材料的迈斯纳效应产生的推斥力，实现可动部件稳定的悬浮，可以完全消除摩擦力。形状记忆合金执行机构的特点是：可以得到大的力Q 重量比；控制方法已经建立；执行机构越小，其响应越快。
微电子机械系统技术的核心是微机械加工技术，微机械加工技术是在硅平面技术的基础上发展起来的，为传感器、微执行器和微电子机械系统制作微机械部件与结构的加工技术。微机械加工技术主要分为体微机械加工技术、表面微机械加工技术、金属微机械加工技术和复合微机械加工技术等四类
1 加工技术
体微机械加工技术是通过选择掺杂和结晶湿化学腐蚀，将整块材料如单晶硅基片加工成微机械结构的生产工艺。它的一个主要的优点就是可以相对容易地制作出较大的器件，缺点是很难制造精细灵敏的系统。而且由于体微机械加工工艺无法做到器件的平面化布局，因此不能够和微电子线路直接兼容体微机械加工技术在压力传感器和加速度传感器中均得到成功的应用。
2 表面微机械加工技术
表面微机械加工技术就是利用集成电路中的平面化制造技术来制造微机械
装置。利用这种加工技术生产的微机械装置一般包括一层用作电连结的多晶硅层，一层或更多的机械加工多晶硅层，它们可以形成各种机械部件表面微机械加工技术的主要优点是充分利用现有IC 生产工艺，对机械部件尺度的控制很好，因此这种技术与Ic完全兼容。但受到沉积薄膜厚度的限制，使其加工的机械结构基本上都是二维的。在表面微机械加工工艺中，机械加工层越多可制造的微型机械越复杂、功能越强大，但是微型元件的布局问题、平面化问题和减小残余应力问题也更难解决总的来说，表面微机械加工技术的单面加：亡的特点和与集成电路工艺良好的兼容性使其得到快速的发展。
3 金属微机械加工技术
上面提到的体微机械加工技术和表面微机械加工技术均是以硅作为基础的
加工技术，而金属微机械加工技术更加倾向于传统机械加j二技术，它主要采用的是LIGA技术
4 复合微机械加工技术
复合微机械加工技术是体微机械m T_技术和表面微机械加工技术的综合。它具有体微机械加工技术和表面微机械加工技术的优点，同时也避免了它们的缺点微电子机械系统的主要应用
微电子机械系统的应用相当广泛，遍及通讯、航天、电子、生物以及材料等很多领域，包括微传感器、微电机、微执行器、微型生化芯片。MEMS器件还包括电容、电感、开关、机械滤波器和谐振器等无源器件。以下主要介绍几种应用
1 微传感器
自从1962年第一个硅微压力传感器出世以来，微传感器得到了迅速的发展。如今，微传感器主要包括
以下几种：面阵触觉传感器、谐振力敏传感器、微型加速度传感器以及真空微电子传感器等。其中，阵列触觉传感器是用MEMS技术和先进的信号处理技术研制而成的。通过分布在传感器敏感阵列中的力敏单元获取三维力信息，实现对三维接触总力信息的定量检测；谐振力敏传感器是利用机械结构的固有频率在外力作用下其频率发生变化来检测外力的，因此在传感器的微结构中必须制作激振元件和测振元件。微型加速度传感器采用电阻热激振、压阻电桥同步检测的方法来获得信号输出，其敏感结构为高度对称的四角支撑结构，井在质量块四边与支撑框架之间制作了四根谐振粱用于信号检测。．
2 微电机
硅加工工艺成熟使集成电路加工尺寸可以做到深亚微米，解决了静电电机的机械加工精度问题：转子与定子两个正负电极的距离大大缩小，使工作电压得到大幅度降低。在电机转子下面集成几个光电二极管，转子上面的激光束照射到二极管，当转子旋转时，反偏二极管的暗电流和亮电流发生变化，用取样示波器显示取样脉冲信号，测量电机的转速，组成光电测速系统。它提高了电机的测速范围，解决了视频摄像测速系统测速低的问题。此外，它还有测试方便，工艺兼容的优点
3 机械滤波器和谐振器
MEMS机械滤波器和谐振器具有较高的Q值，较低的损耗以及良好的稳定性，而且在材料选择和设计方面、激励和感应方式等方面也具有较大的灵活性，只是谐振频率还比较低，空气阻尼对其影响很大为了提高工作频率，人们研制出一种利用和IC I：艺兼容的表面加工制作的双谐振梁四阶滤波器，频率可达l4．5 MHz 但是由于频率的上升，也会带来一些其他方面的问题。例如：与频率相关的能量损耗对Q值的影响，受串联动态电阻影响的输A端噪声以及通带变化等
出处：太原重型机械学院学报第 26 卷第 1 期 2005 年 3 月
微型机电系统在军事上的应用
当前，人们在向宏观世界不断进军的同时，也在向微观世界发起冲击。人们不断地致力于微型装置的研究制造与开发利用。微米/纳米技术
（micro/nanotechnology）以及在此基础上发展起来的微型机电系统
（micro-electro-mechanicalsystems，MEMS）制造技术，将有可能成为21世纪信息技术、测控技术与精确制导技术的核心技术之一。同时也必将给军事领域带来深刻的变革。
专家们普遍认为，微米/纳米技术是一项极具前途的军民两用技术，但目前微型机电系统器件的应用，主要是在各种传感器和致动器方面。例如：用于航空导航的纳沙泰尔压阻式加速度计；用于测量速度与位置的传感器、气流传感器、压力传感器；用来测量位移和应力的CED旋转式位移传感器与应力传感器；用于
化学和生物传感器里的桑地亚表面声波传感器、神经探针以及用于医疗器械里的皮萨机器人导管等等。少数研究单位正在进行微型机器人的研制，以及考虑把传感器、致动器与通信装置一体化的问题。但从总的情况看，这些应用尽管也具有一定的价值和某些先进性，然而，它们通常并不是独立的、一体化的系统，也不是只有微型机电系统才能实现的系统。因此，目前的一些应用还并没有给科学技术带来真正的技术突破。
美国兰德公司的研究人员Keith W.Brendley和Randall Steeb于1993年专门为美国国防部撰写了一份名为《微型机电系统的军事应用》（Military Application ofMicroelectromechnical Systems）的研究报告，向人们描绘了微型机电系统的潜在军事应
用的景象，其中所设想的微型机电系统的可能军事应用有：单兵化学传感器,敌我识别装置,灵巧蒙皮,分布式战场传感器以及微型机器人电子智能系统。
下面在美国兰德公司研究报告的基础之上，结合其他方面的研究成果，选择若干具有代表性的军事应用来逐一进行讨论。它们主要是：
①有害化学战剂微型报警传感器。微型机电系统技术在这一领域里的应用，带来了尺寸与价格等方面的优势，例如：在特定的微型机电系统上面加一块计算机芯片（价格仅20美元左右），就可以构成袖珍质谱仪，用来在战场上检测化学毒剂。目前使用的质谱仪一般重量是60～70 kg，价格大约1～2万美元左右。而利用微型机电系统做成的化学战剂传感器系统只有一颗钮扣那样大小，这个系统可以最大限度地减少价格昂贵的触媒剂或生物媒介的用量，需要时，还可以配备合适的解毒剂等。当然，这种微型机电系统应该是便于大量生产的，它在使用时应当探测迅速、坚固耐用、使用可靠并便于存放等。
②微型敌我识别装置。目前的敌我识别装置多数是反射带、有源信号或者是识别作战平台的各种信号应答器，它们的信号极易被敌人干扰或截获，实际使用效果并不理想。现在采用一种微型敌我识别装置的构想，它以安装在天线或作战平台的表面上的偶角反射器为基础的，设想把微型偶角传感器广泛地散布安装在己方和友方的作战平台上面，通常情况下，偶角反射器是关闭地，只有当“编码询问激光”发出询问信号时，偶角反射器才会开启，调制被反射的激光，形成编码效应，并把被识别的作战平台的种类、型号、归属等信息告诉询问系统，全部过程仅需1 s左右。这种敌我识别系统的优点是，减少识别误差、自主识别、快速响应及低功耗等。
③灵巧蒙皮（或表面）。这是将微型机电系统做成一种特殊的具有“伪装特性”的材料，它具有程序控制和动态可调整等特性，可以用它来制造潜艇智能表面和飞机智能机翼。
④分布式战场微型传感器网络。这是一种可以准确地探测与查明敌人的作战部署与军队调动的新型探测系统和探测装置。微型机电系统有可能解决连续地监视关键地区，实时地探测目标的困难问题。一种可能的方案是，在重要的作战地区的上空使用无人驾驶飞机或者其他方法（例如：炮弹投掷等）大量散布廉价的、可以随意使用的微型传感器系统，高空无人驾驶飞机利用安装在飞机上的调制偶角反射通信系统的编码激光记录每个微型传感器的位置，然后，传感器系统开始收集、处理与储存情报信息，直到其他的无人驾驶飞机再次利用相同的编码激光发出询问，每个传感器再次通过调制偶角反射器将其数据传递给无人驾驶飞机为止。这种微型机电系统在布设、耐久性和易损性等方面有明显的优点。微型传感器系统比现有的战区远程监视系统的部署便利快速，而且完整。现有的传感器装
置在开阔的天空定位，一般在200 m以内用普通的望远镜肉眼就能够看见，而任何一个毫米级的微型机电系统散布在天空里，不仅肉眼难以辨别，就是使用仪器设备也难以辨认，因此它很难被观察到，这样一来它们也就很难遭受到敌人的攻击了。
⑤微型机器人电子智能系统。人们设想研制出一种微型机电系统，通常它具有6个分系统：传感器系统、信息处理与自主导航系统、机动系统、通信系统、破坏系统与驱动电源。这种微型机电系统具备一定的自主能力，当需要攻击敌方的电子系统装置时，就利用无人驾驶飞机将这种微型机电系统散布到目标周围，破坏敌方的各种设施。这种微型机器人智能系统具有多种方案，如：昆虫平台、蚂蚁机器人、血管潜艇等。
⑥微型引信保险与解除保险安全装置。微型机电系统技术可以为引信的电子安全系统的性能提高和缩小体积提供其他技术无法比拟的优越性。利用微型机电系统技术可以在硅片上制作加速度计、机械定时器、开关及控制器件，甚至是雷管的最核心的部件——电桥，也可以采用微型机电系统技术加以集成，它们再与控制器的集成电路集成，就可以获得引信固态电子安全系统了。
⑦微型无人驾驶飞机。利用微型机电系统技术来制造，可以实现侦察、监视和攻击敌方目标。据外刊报道，美国国防部高级研究计划局拟拨款开展微型无人驾驶飞机的研究。预计将用3～4年的时间，分两个阶段来完成这一研究与演示。这种微型无人驾驶飞机的长、宽、高分别约15 cm，飞行距离约16 km左右，能够连续在空中飞行1 h左右。这种飞机还具有能够自动控制隐身的能力等一些特殊的功能。据悉，美国海军研究实验室也在进行微型无人驾驶飞机的研究，此项计划作为美国国防部高级研究计划局微型无人驾驶飞机研究计划的补充，旨在研制一种美国海军能够用来对敌人防空雷达进行非杀伤性抑制。这种微型无人驾驶飞机将会是美国海军使用的最小的航空器，它可能比美国国防部高级研究计划局所研制的微型无人驾驶飞机稍微大几厘米。它预计到2001年前完成研制、演示和飞行实验。
⑧微型机电系统仿真。上述的许多应用都可以用微型系统仿真来验证，它能够帮助人们确定分布式传感器网络与微型机器人电子智能系统的探测器所需要的分辨力。同时，它还能够帮助查明灵巧表皮的生存能力的大小。
4 专用集成微型仪器的应用
在专用集成微型仪器的应用方面，目前正在开发的专用集成微型仪器已经可以探测出局部地区或遥远地区的环境信息，信息可以通过专用集成微型仪器基片上的通信系统传送到附近的微型仪器上，或者也可以直接传递给中央处理机。专用集成微型仪器最具生命力的用途是在航天领域里，它将能够逐渐代替现有的航天器上和运载火箭上的各个分系统，然后，再进一步发展成为独立的空间系统，从而导致“微型卫星”和“纳米卫星”的诞生。下文，仅举数例以说明之。
4.1 微型惯性传感器
采用纳米技术制作微型惯性传感器，其尺寸和价格将可减少几个数量级。所生产出来的标准化的、高性能航天器姿态测量仪器性能更好、价格更便宜，而且各种航空航天平台均能使用。美国国防部的高级研究计划局正在委托美国霍尼韦尔公司进行研制的航天器姿态测量、控制和导航系统(所谓纳米陀螺)就力图达到上述目标。霍尼韦尔公司已经制造出一些微型陀螺，目前他们工作的重点是生产安装在芯片上的光纤陀螺上。此外，他们也还在研制一种能够观察紫外光，体积更小，成本更低的地球传感器和星体传感器。另外，美国洛克韦尔公司也曾考虑
研制一种能将尺寸减小100倍的约瑟夫森结陀螺。德雷珀实验室一直在致力于研制惯性传感器的工作，他们曾考虑过一些微型机械陀螺和微型加速度计的计划。美国加州大学伯克利分校也在研制微型传感器和微型执行__机构。美国卫星技术公司根据与美国宇航局和美国陆军的合同，正在研制微型传感器。美国喷气推进实验室也有类似的技术，特别是，他们已经研制出一些隧道读出加速度计和红外探测器。上述这些研究机构，毫无例外地都强烈地意识到这是一个非常有前途的领域。预计低性能的微型机械陀螺可在未来6年内提供样机供实验室使用；适用于姿态控制的精度更高的微型装置将在12年内提供使用；而真正的生产型装置，则可能需要20年左右的时间才能提供使用。
4.2 微型通信系统
由于近10年来通信卫星的价格基本上保持不变，这就表明利用传统方法来制造通信卫星已经达到其性能价格比的极限了。为了进一步实现大幅度降低通信卫星的价格，就必须寻找制造通信卫星的新途径。而纳米技术正是着眼于各种航天系统的微型化。有资料表明，在航天器中，通信系统的有效载荷通常占航天器净质量的1/4，如果加上航天器的推进剂，这个比例将会变成1/8。同时，通信系统所消耗的功率也是各个航天器分系统中最大的。因此，一旦把纳米技术应用于通信系统，它的有效载荷将会大大减轻。
4.3 纳米卫星
小型卫星的质量通常为10～500 kg左右；微型卫星的质量通常为0.1～10 kg左右；纳米卫星的质量通常＜0.1 kg。纳米卫星是一种尺寸减小到最低限度的微型卫星，它是未来卫星发展的“革命性突破”，它将是一种分布式的卫星结构体系，这种分布式体系与集中式体系相比，可以避免单个航天器失灵后所带来的危害，这样一来可以提高未来航天系统的生存力和灵活性。纳米卫星的最好的应用方式布设成局部星团或分布式星座。假如在太阳同步轨道上施放纳米卫星，在18个等间隔的轨道表面上，每个轨道面上等间隔地安放36颗纳米卫星，这样就一共有648颗纳米卫星在轨道上运行，从而可以保证在任何时刻对地球上的任何一点的连续覆盖和监视。纳米卫星如果能够大批量地生产，其成本效益都要比现在的卫星好，而且安全性也高。目前已经有一些西方国家在着手探讨研制微型卫星的问题了。一种简单的纳米卫星可以由外表带有太阳能电池和天线的、在硅基片上堆砌的专用集成微型仪器而组成。例如：美国正在研制一台在100 km的高空上，每个像素为7 m分辨率的微型卫星专用集成模块相机，这种相机的重量将＜1kg，使用一个2 000×2 000像素的低噪声CCD阵列，并带有一个1 MB的数据存储器，它既能够提供窄角视场覆盖，也能提供宽角视场覆盖。随着科学技术的进步，制造体积更小、重量更轻、分辨率更高的纳米相机也不是不可能的。基于专用集成模块的微型卫
星将比小型卫星轻很多，而且制造成本也低许多，用一枚“飞马座”级的运载火箭就可以发射与部署上千颗微型卫星。
4.4 微型光学设备
所谓微型光学设备是指可以使用微型制造技术来生产尺寸更小的分立式或阵列式光学部件。微型光学设备可以完成普通光学设备所完成的许多光学功能（如：折射、衍射、反射、散射和致偏等），由于使用了纳米技术，还可以减小航天系统的光学部件的尺寸、体积、重量与成本。微型光学技术同微电子学、微机械学、微型传感器技术结合在一起，将会对未来的航天技术产生重大的影响。在目前，仅仅依靠少数几个大型卫星系统所完成的任务，将可以使用体积小、重
量轻、而成本低的微型卫星所组成的航天器系统来代替，这样一来，不仅降低了发射成本，也极大地提高了航天器系统的性能/效费比，同时通过利用成百上千颗微型航天器来增加冗余度，不仅减少了运转风险，也提高了系统的生存能力。
除此之外，纳米技术还用于航天器系统中的温度控制，航天器电源和电气系统的微型化，航天器爆炸系统的微型化，航天发射保障系统的参数测量，发射环境保障系统的__探测环境污染，以及微工程、微流体力学、微加工技术与微结构力学等等方面。最近，美国航空航天局曾经专门主持召开过一次题为“微米/ 纳米技术及其对航天系统的应用”的专题讨论会，在这次会议上，一些富于远见的专家指出：“微型专用仪器将在航天器和航天系统技术方面引起一场革命！”
出处：测试技术 1999年第18卷第1期万方数据资源系统
二机器人
机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作的加工单元，它具有几个轴(关节)，能够通过程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以便执行各种任务¨以J。随着科技的不断进步，机器人学的内涵也在不断的外延，与机器人学最为密切的学科是人类学、生物学、机械学。从广义上来说，除了商用机器人外，其余的都可叫做工业机器人，林业机器人可以看成是一种特种工业机器人。林业的作业现场受自然环境(坡度、地面障碍、地表条件等)的影响最大，由于人工改善作业环境是根本做不到的，因此林业机器人的研制难度特别大。本文在分析国内外对林业机器人研究现状的基础上，提出了未来林业机器人研究的关键技术和发展方向。
林业机器人应用领域
经过近40 a的研究开发，林业机器人得到了飞速的发展，目前林业机器人已经在种苗、移栽、果实、林产品精深加工和灾害防治等几乎所有农林业作业领域都有研究嵋。。纵观农林业机器人的发展历史，主要从根、茎、叶和果实等方面来研究开发机器人。从工作方式出发，我们把它归结为两大类，即移动机器人(轮式、履带式、混合式和步行式)和工业机器人(林业加工机器人)。林业机器人的应用领域大致可分为：采种机器人、植栽机器人、抚育机器人、采运机器人、林产品精深加工机器人。
国外林业机器人研究现状
林业机器人在国内外均有研究，鉴于林业作业受作业条件、作业环境的影响，以及劳动强度大和世界上发达国家劳动力匮乏，因此，林业机器人在发达国家发展较快，特别是日本、美国、德国、加拿大、瑞典和挪威等国家，尤以日本水平最高。、
枝上作业机器人
作为机器人王国的日本，在林业机器人的研究与开发方面也走在世界的前列，处于领先地位。20世纪70年代致力于自动整枝机器人的研究与开发，经过近40 a
的努力，目前已开发形成了大、中、小系列产品(ABl70、AB230和AB350系列)H-s J，并不断完善。该类机器人采用小型汽油机做动力源，无线遥控，采用轮式螺旋爬行方式升降，有六轮、八轮和十轮移动方式。自动整枝作业也有非AB系列的机器人，采用垂直升降方式。但是，该系列机器人存在的问题是下树困难。前西德最早在1973年也开发了一种整枝机器人，驱动和结构与日本的机器人不同。该
种类的机器人主要用于活立木整枝作业一J。最近，日本早稻田大学管野研究室开发了类人爬树方式自动整枝机器人(WOODY—1)。
树干作业机器人
北美的美国、加拿大，欧洲的瑞典、挪威等国，都对这类机器人进行过研究，集中在集采伐、打枝和造材一体化的机器人化机器的研究与开发。这类机器人大都采用计算机固定程序控制。它们的高性能林业机械享有盛誉，就连日本都在有选择地引进它们的产品。瑞典和挪威均开发了六足步行机器人，用于山场采伐作业怛．10j。日本在贮木场和山场原木作业方面。开发了多种机器人车辆，主要有：四轮独立驱动式机器人车辆；铰接式履带机器人车辆；混合式机器人车辆(适应陡坡地带的步行机构和平坦地带的履带机构)；木材堆积用机器人车辆；林木搬运机器人；堆积短小木材用机器人
菡木作业机器人
加拿大、日本和瑞典都进行过此类机器人的研究。加拿大在20世纪70年代开始致力于林业机器人研究。1974年前后，加拿大开始研制自动植苗机，但到20
世纪90年代中期，植苗机的自动化水平离机器人还相差太远。目前努力的目标，是利用传感器自动调整植苗机前端与地面障碍物的位置关系。如果做到这一点，那么，除了需要人工驾驶车辆之外，其它操作的自动化都易于实现¨“。进入2l 世纪，日本森林综合研究所研制了一种自动植栽机用于造林作业。嫁接机器人，我们将其归类为苗木作业机器人行列，日本将其划为生物生产机器人领域，这一类机器人在农林业嫁接作业中均有。日本开发出了多种该类机器人¨3|。
草上作业机器人
草上作业机器人，这里指以草为作业对象的机器人，主要有两种：一种是草坪修剪机器人，该类机器人主要作业对象是各种草坪，比如，高尔夫球场、足球场以及城市大面积的草坪广场等；另一种是除草机器人，主要用于需要除草作业的场合，比如，农田的杂草清除、高速公路沿线的杂草清除等。加拿大一家私人机器人公司一一自主机器人公司研制了一种六足步行机器人，试验样机重
272kg(600磅)。采用气动足，可以跨越约1．8 m(6英尺)高的障碍物，它继承了玛丽埃塔公司为火星探测设计的遥控行走机器人技术，用于加拿大2万多公里长的公路沿线杂草的剪除¨“。
林产工业机器人
林业加卫业机器人主要用于林产品精深加工作业，特别是木材加工工业和家具制造业。德国、意大利等木工机械制造技术先进的国家，已经开发出多种机器人用于木材加工业和家具制造业。这些机器人的应用主要是提高生产过程的柔性自动化水平。Augsurg的KUKA机器人制造厂为Mark木结构厂生产了具有6轴的工业机器人，它具有125 kg负载能力和较大的伸距，能在胶合板整个幅面上进行加工；机器人能携带不同的工具系统连同机组按加工程序进行锯切、轮廓切割、表面铣削、凿孔和刻槽等作业，准确度为±0．3 llun。Neuenra．da的IBG Automat公司首次推出了一种通用性好的带机器人的加工中心，适用于生产箱式家具。Delbrock—Boke的Roker公司是一家生产门、家具和家具组件的公司，该公司采用瑞Vobhag公司生产的机器人及其配套设备进行工件的砂光。Vobhag公司提供的设备由下列部分组成：被加工件的输入和分级装置，6轴线机器人，给机器人供料的全自动定位装置，一套Rotex修圆设备和一套Roflex工件表面砂光设备组成
的加工中心。采用此设备与手工业相比，缩短加工时间80％以上，改善了工作场所的条件，清除笨重的体力劳动和灰尘的生产。
出处：
作者：姜树海，Jiang Shuhai
作者单位：南京林业大学,南京,210037
刊名：
东北林业大学学报
英文刊名：JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY
年，卷(期)： 2009，37(12)
国外地面军用机器人的研制现状
随着科学技术的发展，以及现代战争的需求，军用机器人已经成为机器人发展的一个重要方向。军用机器人是一种用于军事目的的具有某些拟人功能的机械电装置。它可以是一个武器系统，如机器人坦克，也可以是武器系统装备上的一个系统或装置，如军用飞机的“副驾驶员”。美国是世界上研究军用机器人最重要的国家，它起早、技术先进、规模大、获得的成果多。美国军方列入研究的各类军用机器人有100多种，有的已投入实际使用。美国国防部甚至宣布，即将组建机器人军队，并计划在陆军建立一个机器人连。军用机器人形态各异，从外形上看也许根本就没个“人样”。但是它们有一个共同的特征：具有部分拟人的功能。从用途上军用机器人可以极大地改善作战士兵的作战条件，提高了作战效率，因此，军用机器人技术受到各国军政要人的高度重视。
1 地面军用机器人的类型
地面军用机器人是军用机器人发展得最早的，也是应用得最多的一类机器人。从理论上讲，军用机器人可以完成任何军事任务，但是受到技术水平等条件的限制，当今的地面军用机器人主要完成的以下任务：排队爆炸物、扫雷、清障、侦察以及保安等等。
1．1排爆机器人
恐怖事件的频繁发生是排爆机器人发展的主要动力，早在19世纪60年代，排除爆炸物的机器人就诞生了，英国军用车辆研究所与皇家陆军军械部队共同研制出履带式“手推车”排爆机器人，Morfax公司获得该机器人的生产权，已经向50多
个国家的军警售出了500多台这种Mk7型手推车，接着又研制了Mk8型，在控制部分它比7型有较大的改进，用ccD摄像机取代了普通的摄像机。在此基础上该公司又研制出超级手推车，这种遥控手推车重204Kg，电驱动，采用橡胶履带，无线电控制，长1．2m，宽0．69m，最大高度1．32m，最快速度3．3Km／h，装有
彩色摄像机及两个爆炸物排除装置。马岛战争中，英军用之清除残留的炮弹、炸弹和地雷，取得了良好的效果。沙特阿拉伯、科威特及西班牙均购买了它pj J。美国海军研究的遥控爆炸物销毁系统(RONs)是联合机器人总计划的一个项目，该机器
人是一辆履带式遥控车，装备有ccD摄像机，无线电及光纤通信设备及三轴腕关节的7功能机械手，可提起45kg的重物，它使用柴油机及蓄电池驱动，可爬45。楼梯和爬越6m高45。的斜坡。美国1999年开始采购，采购持续到2003年，现在已
经采购了60个系统，最终将购买160个RONs系统。此外，德国Telerob公司研制的MV4系列机器人，长1 30cm，宽67cm，高92cm，全重295kg，德国联邦军在索马里执行维和任务时，装备了MV494机器人车。法国DM公司研制的RM35机器人系列，法国公司的TRs200机器人，都是这种排爆机器人。
1。2扫雷机器人
早期的扫雷机器人是用现有的军用车辆加以改装而成，它们的体积较大。例如豹式扫雷车，就是将M60的炮塔去掉，在它的底盘上加上了一个Omnitech公司研制的标准机器人系统(sYs)，车前有扫雷钢式滚筒，用来清扫反坦克地雷。美国正在研制的豹II式扫雷车，用的是M1坦克的底盘，豹式扫雷车参加了波黑及科索活的扫雷行动。2002年美军装备了名叫地雷猎手及杀手的机器人，它的目标是将机器人探雷及扫雷装置集成到标准的战术车辆上。该车可在道路及开阔地上搜索750多种直径在15．22cm以上的地雷，一分钟内可投放好引爆物，扫雷的成功率在90％。它的最低平均探雷速度为4km／h，最低平均扫雷速度0．8cm／h，扫雷宽度2．74m。扫完30颗地雷后停下来补充引爆物。机器人可在沙地、碎石地、粘土及有机土等各种地面上作业。现在美国又提出一种新的扫雷方案，陆军正在研究轻步兵用的基本的未爆炸物搜集系统(BuGS)的机器人，它实际上是一种子母机器人，母车是一辆自主或半自主的侦察车，它带有若干个一次性使用的子机器人。母车可对所发现的弹药或地雷定位，并将定位数据传送给子车，子车很轻，可以搜索及引爆弹药及地雷。该车用来清除圈套地区的爆炸物【2_4J。此外较为典型的扫雷机器人还有德国的“清道夫”2000(Minebreaker2000)扫雷车，美国Mini—Flajl小型遥控无人扫雷车旧_4 J。
1．3 工程机器人车
清障机器人车是战时部队清除障碍的重要工具，在索马里的美军就曾因为清除公路上的障碍物而中计，使特种部队受到重创。从那以后美国就开始研制工程机人。1998年末美国国防部与Ornnitech机器人公司签订合同，利用该公司研制的标准化机器人系统(sRs)，使各种工程车辆机器人化，在2001年生产出D7G推土机M9Ace装甲作战挖掘机及T3Deuce推土机的遥控系统，使这些车辆可在雷区及工程作业中扫除障碍。空军新研制的多用途机器人运输系统(AR，rS)是美军第二代的工程车辆，它比第一代车辆小了很多，该车长2．87m，宽1．68m，高1．98m，但功能却增加了不少。这种机器人是王国遥控的全地形履带车，带有各种工具，如6向推土铲，前端铲斗反铲，码垛叉，吹雪机，割草机等。其液压臂可负重908kg，车速8km／h，挖掘尝试13m，遥控距离4．8km，它的电视系统可使操作人员在22．86m 的距离上识别直径12．7cm高10．16cm的目标。英国未来工程坦克(FET)将以“挑战者”2主战坦克底盘为基础，有“泰坦”架桥车和“特洛伊人”清障／扫雷两
种车型，它们将取代“奇伏坦”装甲工程车和扫雷车，首批车辆已于2005年交付。另外英国的“小猎犬”战斗工程牵引车(cET)具有在危险作业中遥控操作的能力，预计2007年开始部署旧-4 J。
1．4侦察机器人
美国第一代侦察机器人是在海军阵地战部队的支持下，由海洋系统中心研制，它是由M113装甲人员运输车改装的，车上装有15台微处理器，GPS接收机，临场感传感器，激光测距机，罗盘及摄像机等。为了在城市作战中隐蔽性更好，海军
’陆战队正在研制研制第二代机器人s嶝。目前已完成了部队的用户评价，正在提高样机的可靠性。该车是在一辆雅马哈125全地形车上，装上5台不同的摄像机和夜视装置构成的。它的体积小，隐蔽性好，适合昼夜侦察。发现单个人的距离
是1km，发现车辆的距离是5km。它的控制器有全球定位系统。2003年陆军的半自主侦察机器人TuV将装备部队，它主要有3种系列产品，一种是轻步兵用的便携式系统，第二代是908一1362kg的自主侦察车，第三种是名叫追随者的间接射击的机器人武器平台，它是由前面的有人车辆控制J。
‘
出处：
作者：陈旭武，Chen Xuwu
作者单位：黄石理工学院电气与电子信息工程学院,湖北,黄石,435003
刊名：黄石理工学院学报
英文刊名：JOURNAL OF HUANGSHI INSTITUTE OF TECHNOLOGY
年，卷(期)： 2006，22(3)
仿生机器人的研究进展,
从机器人的角度来讲.$"世纪将是一个自治机器人的世纪/随着机器人的工作环境和工作任务的复杂化.要求机器人具有更高的灵活性%可靠性%准确性%稳
定性和更强的适应性/自&#年代中期以来.为了回避障碍%回避奇异%回避关节极限.提高机器人操作臂的灵活性和扩展其运动范围.具有-个自由度(’(w)的仿人机
械手臂成为研究的热点0为了使机器人的末端操作器对不同形状和不同性质的物体具有抓%握%夹%拿等功能.灵巧手的研制得到了机器人学者的青昧0为了使机器人的移动更具灵活性%适应不同的地面情况.仿人双足步行机器人越来越受到重视0而对于能在各类复杂细小管道内%人体肠道内爬行及各种复杂地带上运动(爬行%行走和跳跃).以实现各种检测%勘探和侦察等任务为目标的仿非人生物机器人也得以进一步发展/因此.具有高度柔性和灵巧动作的各类仿生机器人正在不断进化.并成为机器人家族中的重要成员
仿生机器人的基本概念及其分类
众所周知.自然界中的生物以其多彩多姿的形态%灵巧机敏的动作活跃于自然界/这其中人类灵巧的双手和可以直立行走的双足是最具灵活特性的.而非人生物的许多机能又是人类无法比拟的/如柔软的象鼻子.可以在任意管道中爬行的蛇.
小巧的昆虫等/因此.自然界生物的运动行为和某些机能已成为机器人学者进行机器人设计%实现其灵活控制的思考源泉.导致各类仿生机器人不断涌现/仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统/仿生机器人的类型很多.为对其有清楚的认识.我们按其模仿特性进行分类.分类情况如图"所示/其中.仿人手臂型主要是研究-自由度和多自由度的关节型机器人操作臂%多指灵巧手及手臂和灵巧手的组合0仿人双足型主要是研究双足步行机器人机构0宏型仿非人生物机器人主要是研究多足步行机器人(四足%六足%八足).蛇形机器人.水下鱼形机器人等!其体积结构较大"微型仿非人生物机器人主要是研究各类昆虫
型机器人!如仿尺蠖虫行进方式的爬行机器人!微型机器狗!蟋蟀微机器人!蟑螂微机器人!蝗虫微机器人等#仿生机器人的主要特点$一是多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人!机构复杂"二是其驱动方式有些不同于常规的关节型机器人!采用绳索或人造肌肉驱动
4 仿生机器人的国内外研究现状
由于仿生机器人所具有的灵巧动作对于人类的生产和科学研究活动有着极大的帮助!所以!自FG年代中期以来!机器人科学家们就开始了有关仿生机器人的研究#自%HFI 年以来!美国J020/’., JK,K+3.L)03M03+/’01以拟人臂组合化为设想!基于系列关节研制出NO%PGQ等系列Q自由度拟人单臂和NRSOTG%Q双臂一体机器人!其单臂NRSOTG%Q已用于空间站实验#%HFP年美国U/+L大学工程设计中心研制成功了著名的UVWXRYZV灵巧手!该手有四指!拇指两关节!其余三指三关节!手指关节绳索驱动并设有张力传感器#%HHG年由贝尔实验室完成了灵巧手的软硬件控制系统!并模拟人手拿[夹[抓[握物体多种动作进行了实验#%HH 年日本Y+.L’1K3\]+203+/03\! ^+_+,+(0 JK,K+3.L ‘ aKbK*0McK1/)K1/K3进行多
指仿人手臂真实作业的研究!系统由主从手臂及传感控制系统组成#其灵巧手有四指!每指有三个关节!手具有十四个自由度#随着多指灵巧手研究的发展!具有灵巧手的仿人臂及其系统的研究愈来愈受到重视#美国)da!e+3.0,研究公司!贝尔实验室和能源部等联合开发了具有手的仿人臂!并推出了新型灵巧遥控操作系统aVe#其中的灵巧臂5aWE是液压式%G自由度手臂5包括三自由度的手E#%HHf年S0*0(1+大学在gUYW机器人基础上设计研制成有三指灵巧手的仿人臂系统#仿人型步行机器人是目前机器人技术的前沿课题!是具有挑战性的技术难题之一日本本田公司和大阪大学联合推出的gT和gH型仿人步行机器人代表了当今世界的最高水平#gT型机器人高%#Fc!重T%G_(!具有IG个自由度!完全模拟人体结构#美国的YZV]K(*+2有两个小组在从事仿人步行机器人的研究!已完成的项目包括一个重TT_(的平面型机器人#英国的影子计划近年取得了很大成效!他们应用塑料和胶制造出了可模拟人肌肉的材料!并利用肌肉驱动方式完成了一个双足步行机器人的制造!腿部肌肉共有TT块!位置与作用完全模拟人体的结构#仿非人生物机器人的研究近二十年来一直是一个非常活跃的领域!国外很多研究机构和公司进行这方面的研究和开发#NK’,h_KW3’_+i+等研究的VZVWjOk型四足步行机器人能够以稳定的方式在不平的地面行走!可以以非接触方式绕过地面上的障碍!能
够向任何方向运动!同时腿的自由度可以用于工作#罗尔斯罗伊斯公司在为英国核潜艇建造并保养压力水反应堆时应用了蛇形机器人!其各关节间用虎克通用接头连接!每个联节最大可弯曲IG度#美国jWeW正在研究一种蛇形机器人!它将用于太空的探索!其是由简单的低自由度组件组成的高柔性[高冗余性的蛇形机器
人#V+_+L+3h]l+(_’等人研制出了带步进压电移动机构的管内探伤机器人!其径
为f#fcc!长TGcc!重%(!可以在直径为Fcc的管中行走#%HHH年日本研制的宠物狗
WZSmdJeO%%G具有%F个关节!每个关节由伺服电机驱动以保持柔性运动#)nJU 的仿生机器人实验室研究了基于蟋蟀运动机能的机器人!其共有六条腿!后两条
腿较长!有两个关节#各腿的运动通过压缩空气来驱动!它可以在一定的范围内行走和跳跃!能够适应粗糙地带和障碍#关于仿生机器人的研究!美国和日本走在前列!此外加拿大"英国"瑞典"挪威"澳大利亚等国也都在开展这方面的技术研究
出处：
作者：马光
作者单位：温州大学机械工程学院
刊名：
机器人
英文刊名：A JOURNALOF CHINESE ASSOCIATION OF AUTOMATION
年，卷(期)： 2001，23(5)
被引用次数： 22次
四. 柔性制造系统
激烈的市场竞争促使企业产品的生产向多品种，中、小批量的生
产类型过渡，为了应对这种新的竞争环境，柔性制造系统应运而生。
在柔性制造系统中，生产调度、物流系统自动化控制以及信息集成是
它的三个关键技术，这些技术对于柔性制造系统提高效率，降低成本
以及形成更深层次的柔性化和自动化都非常有意义。
柔性制造系统可概括为三个组成部分[7 8]：多工位数控加工系统、自动化物流系统及计算机控制信息系统
柔性制造系统的发展趋势
从第一台柔性制造系统诞生到现在，已经过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制
造系统的技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造系统技术已经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停止的。具体有一下几个趋势：
(1) 多功能[13]。目前柔性制造系统主要集中于加工和装配的功能，未来它将完成焊接、铸造等多种功能。
(2) 小型化，单元化[14]。90 年代开始，经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化柔性制造单元与出现，并得到了用户的广泛认可。
(3) 模块化[15]。模块化的柔性制造系统是指柔性制造系统与计算机辅助设计和辅助制造系统相结合，利用原有系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的、具有物料流和信息流的模块化柔性系统。
(4) 从CIMS( Computer Integrated Manufacturing System, CIMS )的高度考虑
柔性制造系统的规划设计。将CIM 哲理同柔性制造系统相结合，从一个工厂的
角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化
出处：
上海交通大学工学硕士学位论文
柔性制造系统若干关键技术研究与实现
作者：张功
学位授予单位：上海交通大学
六. 计算机建模与仿真
计算机建模与仿真技术的出现和不断发展，极大地促进了现代雷达系统的设计与研制进程。而今，这项技术在雷达系统的研发过程中正日益显示出至关重要的作用，甚至是不可替代的作用。例如，在雷达系统设计的初期，利用计算机模型就可以很容易地预测出系统性能的统计特性；而在雷达信号处理课题的研究方面，利用计算机模型与仿真技术所构建的虚拟平台，结合雷达系统工作环境的实际参数，能够方便而直观地检验新的信号处理方案的性能和效果：现在，计算机建模与仿真技术正日益成为测度先进的自适应雷达系统性能的手段，而且这种方式业已成为雷达系统的设备交付给用户之前所必须做的工作。而在某些特殊体制雷达的研制方面，计算机的建模与仿真技术甚至成为了唯一有效的手段。举例来说，一个具有多路波束形成能力的电子扫描多功能雷达，可能会因为不断变化的外界环境的威胁，而形成与之相对应的连续变化的自适应波束扫描方向图，并且需要不断变换波前才能满足要求。如此短暂的瞬变过程在实际的实验中是非常难以精确表示和测度的，尤其是在以下情况下：难以轻易获得的特殊工作环境；难以用实验方法实现的可重复性。此时，计算机的建模与仿真技术就成为了唯一有效的研究方法，利用它可以对雷达的性能进行大范围的检验，并用可控的、可重复的方式测度系统的性能，同时结合实际的测试方法极大地提高检测的效率。下面就对此项技术在现代雷达系统中的应用作一些探讨。
雷达系统的计算机建模与仿真技术是数字模拟技术与雷达技术相结合的产物。简而言之，就是用计算机软件来建立雷达系统的模型，然后在计算机上复现雷达系统的动态工作过程。具体的说，仿真的对象是雷达系统，包括雷达本身(硬件和软机)、雷达目标和目标环境：仿真的手段是计算机，包括软件和硬件；仿真的方式是复现蕴含雷达目标及目标环境的雷达信号。这里所讲的复现指的是重现雷达信号的产生、传递、处理等动态过程，从时间关系上来看，就是重现一个随机的时间序列【1】o雷达系统的计算机建模与仿真技术主要包括两个方面：雷达系统计算机模型的建立；基于所建立的模型而进行仿真的方法。由于雷达系统的多样性，其模型往往包含有多种类型；同样的，由于雷达系统的复杂性，其仿真的方法也不尽相同。
以下就此两个方面进行简要地论述。
雷达系统计算机模型的建立
雷达系统的计算机模型主要包括雷达本身的模型和雷达工作环境的模型两
个方面。而雷达本身的模型
又包含雷达系统的硬件模型和软件模型；雷达工作环境的模型包括雷达目标的模型和雷达工作环境的模型。后面将会对雷达系统中重要的计算机模型进行论述。雷达系统计算机仿真的方法
有两种基本的仿真方法，其中一种方法没有利用信号的相位。由于没有相位信息，所以只能描述雷达
的功能。因此这种仿真的方法被称之为“功能仿真”，这种仿真方法的用途很有限，在实际中极少采用；另
一种仿真的方法称之为“相干视频信号仿真”，它充分利用了雷达信号所携带的相位信息，而带有相位信息
的相干视频信号几乎包含了关于雷达环境的全部有关信息。因此这种仿真方法比前一种方法要复杂的多，
但是却可以用来解决前者所不能解决的实际问题，因此，这种仿真方法在实际中被广泛地采用【1】o
国外在此领域的研究开展的比较早，至今也取得了不小的成就。例如在雷达抗电磁干扰的电子防护措施的研究方面，加拿大的DREO(Canadian Defence Research Establishment Ottawa)和澳大利亚的DSTO(Australian Defence Science％chnology Organisation)联合研制了一基于软件的仿真系统SAFIRE，用于歼击机雷达和机载截取雷达的抗电磁干扰的电子防护措施课题的研究I”。在雷达信号处理新方法的研究领域以及星载合成孔径雷达的研究领域，美国和欧洲都建立了不少基于软件的仿真系统。这些系统对于研制雷达系统起到了极大的推动作用。我国在此领域的研究工作开展的较晚，因此与国际水平还有不小的差距，但是，凭着科技工作者们的不懈努力，相信我们也能迎头赶上。雷达系统计算机建模与仿真技术今后可能的发展方向展望
(1)利用计算机建模与仿真技术对新的雷达信号处理方法进行研究将成为今后开展这项工作所不可缺少的手段。例如现代雷达信号处理的热点：空时自适应处理(STAP)技术【8】。
(2)进一步加强有关分布式SAR小卫星系统的计算机仿真研究，美国在发展分布式小卫星系统方面制定了雄心勃勃的TechSat21计划。利用分布式SAR小卫星所构成的卫星集群能够完成多种重要任务，如地面高分辨率成像、地面运动目标检测、干涉测量、全球定位以及卫星移动通信等等。我国若要在国防高科技领域有所作为，应当深入加强这方面的研究。
(3)深入加强SAR系统，尤其是星载SAR系统对地面运动目标回波模型的研究，并利用计算机仿真来研究和测试SAR系统对地面运动目标检测和成像的算法。这个研究领域现已成为了当前雷达系统研究的热点MJ，是关系到国防安全的重要课题。
(4)进一步加强天线的计算机仿真研究。现有的天线仿真软件并不能完全适应雷达系统的发展，而且天线的计算机仿真对于卫星通信以及移动通信的应用具有共性。加强这方面的研究是很有必要的。
出处：
雷达系统的计算机建模与仿真
作者：缪建峰，孟庆鼐
作者单位：合肥工业大学计算机与信息学院(合肥)
七
我很喜欢机器人这个方向，我想，在未来的中国，家用机器人将会有很大的发展空间。在未来几十年里，中国的家庭结构将会与现在不同，子女不在父母身边，但又需要人照顾。在这种情况下，如果机器人能进入千家万户，将会带来诸多好处。机器人省事省力，不会发脾气，随叫随到，能按照主人的吩咐做任何事情。这样的机器人，成本应该不会太高，只用到语音识别系统和执行系统及一些辅助的机构就应该能完成家庭的一些基本任务，所以我认为家用机器人，将会有很广阔的应用前景。
先进制造技术的内涵及特 点 This manuscript was revised on November 28, 2020
先进制造技术的内涵及特点 1．先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2．先进制造技术的特点 （1）先进制造技术的实用性先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 （2）先进制造技术应用的广泛性先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。 （3）先进制造技术的动态特征由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，通过重点内容的发展以实现这个国家和地区制造技术的跨越式发展。 （4）先进制造技术的集成性传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。因此可以称其为“制造工程”。 （5）先进制造技术的系统性传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流。随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。一项先进制造技术的产生往往要系统地考虑到制造的全过程，如并行工程就是集成地并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计的开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理等所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。一种先进的制造模式除了考虑产品的设计、制造全过程外，还需要更好地考虑到整个的制造组织。 （6）先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等基础制造技术，它是从传统的制造工艺发展起来的，并与新技术实现了局部或系统集成，其重要的特征是实现优质、高效、低耗、清
国内外先进制造技术的新发展现状和趋势 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
国内外先进制造技术的新发展现状和趋势1?当前制造科学要解决的问题 （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。
先进制造技术答案完整 版 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
先进制造技术复习题 一、填空题 1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。 2．制造系统是由制造过程及其所涉及硬件、软件和人员组成的一个有机整体。 3．系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按串联系统，并联系统 和混联系统可靠度进行计算。 4．根据产品的信息来源，反求工程可分为实物反求，软件反求和影像反求。 5．先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括清洁 和灵活生产。 6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。 7．超精密机床的关键部件包括：主轴，导轨，床身，其中机床的床身多采用天然花岗石制造。 8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响 和资源效率的现代制造模式。 9.及时制生产追求的目标为零缺点，零库存，零整备时间，零前置时间。最终目标是排除一切可能浪费。 10．扫描隧道显微镜的两种工作模式为恒（直）电流工作模式，恒高度工作模式。
11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称 为空气轴承主轴。 12.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造， 选择性激光烧结，熔融沉积制造。 13.精益生产的体系结构中三大支柱是GIT及时生产制，GT成组技术和 T QC全面质量管理14.敏捷制造的基本思想就是在“竞争—合同—协同”机制下，实现对市场需求作出快速反应的一种生产制造新模式。 15.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 16.并行工程的特征为并行特性，整体特性，协同特性，约束特性。 17.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。 18.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。 19.常用的看板有生产看板，运送看板两种。 20.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。 21.精密与超精密加工有色金属时，常用的刀具材料为金刚石。 的机床配置形式通常有柔性制造单元，柔性制造系统和柔性制造生产线。23.超精密机床导轨的主要形式有：立式，滚珠丝杠式和 R-θ式
概述第一章 先进制造技术的特点：先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。、1先进制造技术分为三个技术群：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。、23、主体技术：面向制造的设计技术群（1）产品、工艺设计 （2）快速成形技术（3）并行工程 制造工艺技术群：（1）材料生产工艺（2）加工工艺（3）连接与装配 （4）测试和检测（5）环保技术（6）维修技术（7）其他 支撑技术：（1）信息技术（2）标准和框架（3）机床和工具技术 （4）传感器和控制技术 4、先进制造技术研究的四大领域： （1）现代设计技术 （2）先进制造工艺技术 （3）制造自动化技术 （4）系统管理技术 4、美国的先进制造技术发展概况P10 美国先进制造技术发展概况：美国政府在20 世纪90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。 先进制造技术计划 美国的发展目标： 1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会，促进美国经济增长。 2、不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。 3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。 4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。 5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标 三个重点领域的研究： 1、成为下一代的“智能”制造系统 2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具 3、基础设施建设
第二章柔性制造系统（FMS）技术 1、柔性制造系统（FMS）的特点： （1）主要特点：柔性和自动化 （2）设备利用率高，占地面积小 （3）减少直接劳动工人数 （4）产品质量高而稳定 （5）减少在制品库存量 （6）投资高、风险大，开发周期长，管理水平要求高 2、FMS与传统的单一品种自动生产线（即刚性自动生产线，其物流设备和加工工艺是相对 固定的，只能加工一个零件，或加工几个相互类似的零件） 缺点：改变加工产品的品种，刚性自动线做较大改动，投资和时间方面耗资大，难以男足市场要求。（不适应变化，维修成本高） 优点：刚性自动线设备利用率高，生产率高． 3、FMS的组成： （1）加工系统：加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种元件，并能自动地更换工件和刀具。 （2）运输系统：包含传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作台等机构，能对刀具、工件和原材料等物料进行自动装卸和运输。 （3）计算机控制系统：能够实现对FMS 的运行控制、刀具管理。质量控制，以及FMS 的数据管理和网络通信。 4、自动导向小车AGV的类型（工作原理、适用范围）： （1）线导小车：线导小车是利用电磁感应制导原理进行导向的，小车除有驱动系统以外，在前部还装有一对扫描线圈。当埋入地沟内的导线通以低频率变电流时，在导线周围便形成一个环形磁场。当导线从小车前部两个扫描 线圈中间通过时，两个扫描线圈中的感应电势相等。当小车偏离轨道时，扫描线圈就会产生感应电动势差，其中势差经过放大后给转向制导电机，使AGV 朝向减少误差的方向偏转，直至电动势差消除为止，从而保证小车始终沿着导线方向进行。 （2）光导小车：光导小车是采用光电制导原理进行导向的。沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带，还安装有发光器和受光器。发出的光经反光带反射后由受光器接收，并将该光信号转换成电信号控制小车的舵轮。 （3）遥控制导小车：这种小车没有传送信息的电缆，而是使用无线电或激光发送和接收设备来传送控制命令和信息。小车的顶部装有一个可沿360°按一定频率发射激光的装置，同时在小车运行范围的四周一些固定位置上放置反射镜片。当小车运行时，不断接受到从已知位置反射来的激光束，经过运算后确定小车的位置，从而实现导航引导。 第三章计算机集成制造系统（CIMS）技术 1、CIMS系统包括人、经营、技术三要素。 2、CIMS技术的发展从系统集成优化发展的角度来划分为三个阶段：信息集成、过程集成、 企业集成。 3、CIMS的主要功能分系统及各部分作用： （1）管理信息系统：管理信息系统是CIMS 的神经中枢，指挥与控制着其他各部分有条不紊地工作。
先进制造技术的现状和发展趋势xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提升综合效益为目的，是传统制造业持续地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要持续吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因
中南大学网络教育课程考试 《先进制造技术》答卷 本人承诺：本试卷确为本人独立完成，若有违反愿意接受处理。签名__ ___ 学号专业机械设计制造及其自动化(机械 电子工程方向) 学习中心_ 一、先进制造技术的内涵是什么？ 答：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 二、数控加工设备在FMS中的配置形式有哪几种？如果让你新建一条FML，你会选择哪种配置形式，为什么？答：配置形式有互替形式(并联)、互补形式(串联)和混合形式(并串联)三种。配置主要取决于机床功能、物料流和信息流，而并非取决于加工设备的物理布局。如果新建一条FML，结合工厂产品较单一，需可靠性高的特点，我选择互替形式(并联)的配置，这样易于管理，投资较少。
三、简述我国863高技术计划中CIMS主题小组对CIMS 的定义。 答：CIMS主题小组其定义如下：CIMS是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CAD、CAM、FMC、MRPⅡ……）和人员（各部门、各级别），通过计算机有机地综合起门、各级别），通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益取得持续稳步的发展。 四、试阐述LOM技术的具体实现方法。 答：层合实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)又称分层实体造型；其实现方法如下：1、将欲制产品的CAD模型输入成型系统，进行切片处理，得到—系列横截面的轮廓线；2、由系统控制步进电机带动主动辊芯转动，在切割台面上自右向左移动预定的距离，工作台升高至切割位置。3、热压辊自左向右滚动，对工作台上方的纸及涂敷于纸的下表面的热熔胶加热、加压使纸粘于基底上。4、激光切割头依据分层截面轮廓线切割纸，并在余料上切出长方形边框。5、工作台连同被切出的轮廓层下降至一定高度后重复循环，直至完成最后一层轮廓切割和层合。
1 先进制造技术的概念与特点 一般认为：先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力，取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。 由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点： 1)先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。 2)先进制造技术是面向新世纪技术系统，它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。 3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。 4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。 5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并最终消除它们之间的界限。 6)先进制造技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色产品，要求生产过程是环保型的。2.先进制造技术在机械制造业中的应用 如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年，机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。 1)企业生产方式发生重大变革。由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。 2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。在整个机械制造的过程中，工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要，形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。从而充实、发展了整个先进制造技术群，带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。(1)毛坯制造工艺。毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年，出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺，例如，外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效
先进制造技术(第三版)知识点总结
第一章概述 1、先进制造技术的特点：先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。 2、先进制造技术分为三个技术群：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。 3、主体技术：面向制造的设计技术群（1）产品、工艺设计 （2）快速成形技术（3）并行工程 制造工艺技术群：（1）材料生产工艺（2）加工工艺（3）连接与装配 （4）测试和检测（5）环保技术（6）维修技术（7）其他 支撑技术：（1）信息技术（2）标准和框架（3）机床和工具技术 （4）传感器和控制技术 4、先进制造技术研究的四大领域： （1）现代设计技术 （2）先进制造工艺技术 （3）制造自动化技术 （4）系统管理技术 4、美国的先进制造技术发展概况 P10
美国先进制造技术发展概况：美国政府在20 世纪 90 年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。 先进制造技术计划 美国的发展目标： 1、为美国人创造更过高技术、高工资的就业机会，促进美国经济增长。 2、不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。 3、使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。 4、使教育系统对每位学生进行更有挑战性的教育。 5、鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标 三个重点领域的研究： 1、成为下一代的“智能”制造系统 2、为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具 3、基础设施建设
小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作台等机构，能对刀具、工件和原材料等物料进行自动装卸和运输。 （3）计算机控制系统：能够实现对 FMS 的运行控制、刀具管理。质量控制，以及 FMS 的数据管理和网络通信。 4、自动导向小车AGV的类型（工作原理、适用范围）： （1）线导小车：线导小车是利用电磁感应制导原理进行导向的，小车除有驱动系统以外，在前部还装有一对扫描线圈。当埋入地沟内的导线通以低频率变电流时，在导线周围便形成一个环形磁场。当导线从小车前部两个扫描 线圈中间通过时，两个扫描线圈中的感应电势相等。当小车偏离轨道时，扫描线圈就会产生感应电动势差，其中势差经过放大后给转向制导电机，使 AGV 朝向减少误差的方向偏转，直至电动势差消除为止，从而保证小车始终沿着导线方向进行。 （2）光导小车：光导小车是采用光电制导原理进行导向的。沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带，还安装有发光器和受光器。
中国先进制造技术的发展趋势 随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产模式的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。改革开放以来，随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 一先进制造技术概述 （1）先进制造技术的体系结构及分类 先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。 三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、新材料成型与加工技术、激光与高密度能源加工技术、清洁生产技术等。三是先进制造的集成技术。这是运用信息技术和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集成制造系统（CIMS）等。 四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表而改性、制模和涂层技术；三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等；四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式（如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。 （2）先进制造技术的特点 先进性：作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。 通用性：先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。 系统性：随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。 集成性：先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至
中南大学先进制造技术 试题及答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
中南大学网络教育课程考试 《先进制造技术》试题(本试题页不上交 ．．．．．．．) 注意事项： 1.答卷可采取打印或手写方式在A4打印纸上完成。如果手写，必须字迹工整，以便老师批阅； 月2日18：00之前交学习中心； 3.下载《标准答卷模版》。 试题： 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 三、什么是智能制造系统？为什么说智能制造是影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。（15分） 四、试阐述立体光刻技术的具体实现方法。（20分） 五、钢铁行业环保问题已经越来越成为被注重和研究的热点，查阅相关文献，撰写一 篇主题为“绿色制造在钢铁工业中如何应用”的短文，要求字数不少于500字。 （35分）
中南大学网络教育课程考试 《先进制造技术》答卷 本人承诺：本试卷确为本人独立完成，若有违反愿意接受处理。签名 学号专业学习中心 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 答:先进制造技术的特点： 1.实用性。先进制造技术是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，都反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 2.综合性技术。先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。 3.系统性。一项先进制造技术的产生往往要系统地考虑到制造的全过程，从全局出发、系统地考虑问题。 4.动态发展的技术。由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点和内容。 5.面向全球竞争。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 答:一、车削的工艺特点 1、易于保证工件各加工面的位置精度 a例如易于保证同轴度要求，利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线 b易于保证端面与轴线垂直度要求由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直度 2切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。 3适于有色金属零件的精加工。有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。 4刀具简单车刀制造、刃磨和安装均较方便。
先进制造技术的现状和发展趋势 xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力 2 先进制造技术的组成 先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化和推陈出新而形
2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷A 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是柔性化、集成化、智能化、网络化。 2.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 3、CIMS分成五个层次，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和设备级。 4、工业机器人的按系统功能分：1) 专用机器人2) 通用机器人 3)示教再现机器人4)智能机器人。 5、先进制造技术的特点是先进性、广泛性、实用性、系统集成性、动态性。
二、判断题（20分，每题2分） 1. 制造系统是一个将生产要素转变成离散型产品的输入输出系统。( √ ) 2. 现代机械制造技术是传统机械制造技术与高新技术相结合的产物( √ ) 3. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。(× ) 4. 中小企业不宜采用先进制造技术。( × ) 5. 制造技术基础设施要求采用最先进的设备和工具。( × ) 6.超精密加工又称为纳米加工。( √ ) 7.虚拟制造的类别有：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。（×） 8、表面粗糙度值越小，加工表面的微观几何形状精度就越高。（√） 9、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（×） 10.超高速切削加工有色金属时，通常采用金刚石砂轮进行磨削。（√）
三、问答题（40分） 1、简述工业机器人技术发展趋势？ 1、机器人的智能化 2、机器人的多机协调化 3、机器人的标准化 4、机器人的模块化 5、机器人的微型化 2、CIMS是指什么?从功能角度看，它的基本部分有那些？ 答：（1）CIMS就是计算机集成制造系统，是在计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、现代管理技术、柔性制造技术基础上，将企业的全部生产、经营活动所需的各种分散的自动化系统，经过新的生产管理模式，把企业全部生产过程中的有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成起来，以获得适用于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性、高质量的制造系统。 （2）CIMS由管理信息系统(MIS)、工程设计自动化系统(CAD/CAM)、制造自动化系统（或柔性自动化系统）(FMS)、质量保证系统(CAQ)
中国先进制造技术2030年路线图 一直以来“大而不强”的中国制造业已经站在了转型升级的关键时刻，如何促进“中国制造”向“中国创新”转变，加速发展先进制造技术刻不容缓。 制造业在中国工业化进程中始终办演了相当重要的角色，未来二十年，中国制造业的发展和提升仍将成为国民经济的重要推动力。一直以来“大而不强”的中国制造业已经站在了转型升级的关键时刻，如何促进“中国制造”向“中国创新”转变，加速发展先进制造技术刻不容缓。 日前《中国先进制造技术2030年路线图》正式公布，将先进制造技术划分为11个技术领域，其中产品设计、成形制造、智能制造、精密制造、微纳制造、再制造及仿生制造六个技术领域是机械工程技术中的基础共性技术领域。《路线图》中对未来20年机械工程技术的发展进行了预测和展望，明确、清晰的发展路径。 先进制造七大技术领域发展前瞻 1.产品设计技术 产品设计包括创新设计、生态化设计、智能设计、保质设计、组合化/系列化设计、文化与情感创意设计。未来的产品应具有更加多样化、个性化、精细化和超常化的功能与性能；更高的效能比和性价比，更快的市场响应速度；更优的生态性，更丰富的文化内涵和情感表达；并可通过分布、并行和协同的途径实现高效、优质的产品研发。
《路线图》预计到2020年，我国将基本掌握大部分重大机电装备系统及其核心零部件的设计技术，通用的现代设计技术将在大型企业得到推广应用。到2030年，我国将基本掌握微电子、光电子和微机械的核心设计技术，自主研发的设计工具软件将得到广泛应用，我国将在机电装备设计和制造领域进入世界先进行列。 2.成形制造技术 成形制造技术是机械制造业的重要基础技术，是国防现代化的重要支撑技术，也是一种可持续发展的技术。它包括制造技术、塑性成形技术、焊接技术、热处理与表面改性技术、粉末冶金成形技术和增量制造技术。实现成形制造的绿色、高效、精密，对提高制造业产品质量与竞争力、发展国防以及航空航天事业有着重要作用。 预计到2030年，我国将可满足汽车、大飞机等制造对铝、镁、钛合金成型件的需求，生产技术达到世界先进水平。同时，发展新型绿色成型制造技术，能耗和废弃物排放水平达到发达国家的先进水平。提升自动化水平，实现成型过程智能化。 3.智能制造技术 世界经济已从设备、资本等要素竞争转向科学技术竞争，科学技术正逐步成为生产力中最活跃、最重要的因素和经济社会发展的主要驱动力。以知识为核心的智能制造正成为制造技术的重要发展方向，是提高企业创新能力和竞争力的一项重要智能技术。
第一章制造业与先进制造技术 1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。 制造：把原材料加工成适用的产品。 制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。 制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。 制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。 狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。 1-2 试简述制造技术的发展历程。 制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。 两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。制造技术则从机械化——机电—一体化与自动化——网络化与智能化发展。在组织管理方式上，从集中、固定的组织管理方式——分布、自治的管理——协同、创新的组织管理发展；在生产管理方式上，从面向库存——面向订单——面向市场与顾客发展；与资源环境的关系上，从利用资源、破坏环境——节约资源、关心环境——主动更新资源和美化环境发展。 1-3试简述机床发展历史及其各个阶段机床的技术特点。 1-4 论述制造业在国民经济中的地位与作用如何？ 它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。在知识经济条件下，制造业是参与市场竞争的主体，它始终是国民经济的支柱产业。 1-5分析制造业在新世纪所面临的机遇与挑战及发展趋势。 人类进入21世纪后，社会与政治环境、市场需求、技术创新预示着制造业人类进入将发生巨大变化。美国国家科学研究委员会工程技术委员会、制造与工程设计院“制造业挑战展望委员会”对2020年制造业所面员会对临的形势，提出了六大挑战：快速响应市场能力的挑战——全部制造环节并行实现；打破传统经营面临的组织、地域及时间壁垒的挑战——技术资源的集成；信息时代的挑战——信息向知识的转变；日益增长的环保压力的挑战——
题目：人工智能先进制造技术论文 学院：机械工程 专业：机械设计制造及其自动化班级： 122 学号： 1208030366 学生姓名：杨瑞 指导教师：贺福强 2015 年 12 月 26 日
目录 一、概述 二、人工智能技术的国内外发展现状与趋势 三、人工智能技术的主要研究内容与核心技术难题 四、人工智能技术的评价与认识 五、结论 六、参考文献
概述 先进制造技术(advanced manufacturing technique，缩写AMT，具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。 先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。而先进制造技术主要包括以下三个技术群: （1）主体技术群：是制造技术的核心,它包括两个基本部分:有关产品设计技术和工艺技术。 （2）支撑技术群：a.信息技术:接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统。b.标准和框架：数据标准、产品定义标准、工艺标准、检验标准、接口框架。c.机床和工具技术。d.传感器和控制技术：单机加工单元和过程的控制、执行机构、传感器和传感器组合、生产作业计划。e.其它; (3)制造技术基础设施.要素包括了车间工人、工程技术人员和管理人员在各种先进生产技术和方案方面的培训和教育等。 先进制造技术是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 先进制造技术是当今国际间科技竞争的焦点，随着社会的发展，市场需求的个性化与多元化，人们对产品的要求也日益多元化，市场竞争日趋激烈，企业要在日趋激烈的市场竞争中生存发展，就必须采用先进的制造技术。
国内外先进制造技术的现状及发展趋势机械制造业是国民经济最重要的基础产业，而机械制造技术的不断创新是机械工业发展的技术基础和动力。随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产秘史的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 1.我国先进制造技术的现状 自建国以来，尤其是改革开放以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。 20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。 20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 2.国外先进制造技术的现状 在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计（CAD）计算机辅助工程分析（CAE和计算机仿真技术；在加工技术方面，巳实现了底层（车间层）的自动化，