前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的机器人技术论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
【关键词】 技术工人;激励制度
一、中国技术工人短缺的现状及问题分析
对于加工制造业看似十分发达的中国来说,实际情况其实是低级技术工人数量很大。特别是在沿海的一些加工制造企业中,从事生产制造的低技能工人有着非常大的比重,很多所谓的沿海“农民工”就是这部分群体的很大组成部分。虽然企业对技术工人需求很大,这些低级技术工人并不能完全满足他们的需求,因为企业的生存与不断发展不仅在于产品的生产与制造,更在于产品的发明与创新,这就意味着企业更需要高技能工人。
就连低级技术工人也出现了“民工荒”的现象,这是因为一些企业用工不规范、侵害劳工权益,给予的工资也非常低廉,使得工人特别是农民技术工人在仔细权衡之后,情愿回家种地,也不愿在企业工作,所以企业越来越难招到这类技术工人,出现了低技能技术工人的相对短缺。
虽然我国一直在强调科技创新,企业也逐渐重视引进高技能人才,但是一些报道反映的现状却是我国高级技工占技工总数的比例仅为 3.5%,与发达国家40%这一比例相差甚远。一些从正规高级职业技术学校毕业的学生,拥有相应的学历和认证证书,按现行的技术工人评定标准,可以称为高级技术工人,但现实却是他们根本不具备相应的企业要求的实际操作技能,造成我国高级技术工人的“青黄不接”,这样高级技术工人的短缺已成为制约企业发展的瓶颈。
二、激励机制缺失造成中国技术工人短缺
一些企业对技能人才,特别是在一线岗位的机器旁从事操作工作的低级技术工人,别说激励,连按劳动法正规用工都做不到。工资缺乏吸引力和劳动条件差是普通工人短缺的主要原因。长期以来,部分沿海地区主要依靠技术含量低的劳动密集型产业实现经济高速增长,企业主要靠压低工资、减少改善劳动条件的必要投入来实现低成本,在国际上能够有比较大的成本优势,并以此获得订单,赚取利润。企业在赚取利润的同时,低级技工大却都在环境恶劣、强度大、加班时间长、不签劳动合同、不缴社会保险的条件下工作,这使得他们不仅基本的生活难以保障,更面临人身安全隐患。
中高级技术工人的薪酬普遍偏低,跟企业的管理人员的薪酬总体存在差距,而且技术工人的薪酬结构也不合理。在企业中,一名高级技术工人的技术再好,对企业的贡献再大,可能其薪酬收入也不会高过一名中层管理干部。企业里这种工人与管理人员的差别,必然会造成技术工人感觉缺乏社会地位,造成心理严重失衡。
中国的企业对于技术人才的开发和培养是远远不够。企业往往忽视技术人才的引进,用工注重短期效益,不顾长远利益,很多企业可能宁肯花上万元甚至几十万元的高薪去聘请职业经理人,也不愿花几百元去培训一名技术工人。技术工人的能力是在岗位上不断实践与学习才能得以提高的,很多数据表明,企业所花费的一定的培训成本通常都会带来更高的实际收益。企业轻视对工人的技术培训,让技术工人在得不到重视的同时,也看不到自己职业的发展前景。实际上,培训对技能人才是一种非常重要的长期激励手段,像惠普、家乐福这种世界五百强企业,都无一例外地将培训看作是企业对员工进行激励的有效手段之一。
三、设计技能人才激励机制
(一)满足技能人才的物质需求,制定符合技能人才的薪酬制度与考核制度
企业可以建立宽带薪酬结构,减少工作之间的等级差别,这样可以提高技术人才的积极性,同时也有利于提高效率,从而提升企业的核心竞争优势和企业的整体绩效。落实学历证书与职业资格证书并重的原则,以绩效和能力作为提升薪酬档次的依据,使得低于管理人才薪酬等级的有能力、绩效高的技能人才也有可能拿到高于管理人才的薪酬,这便可以让他们看到自己在从事技能工作这方面也是有前景的,而不会一门心思地想跳到管理职位,以便摆脱“蓝领”阶级地位低,物质报酬低的局面。
企业中薪酬制度与考核制度是紧密联系的,除开薪酬的直接激励之外,考核制度也能从另一角度对技能工人产生激励。如企业可以建立以技能为导向的技能人才评估体系,鼓励技能人才注重技能的获得和提高,以及建立企业技术等级体系,制作与技能挂钩的技术等级证书,建立与能力匹配的职业发展通道,为技能人才建立晋升路径。这样技能人才就能够为了得到更好的考核成绩而不断地提高自己的技能水平,也不会为了增加薪酬或晋升不得不转为管理人员。
为了更好地激励员工,企业的薪酬设计还可以逐渐考虑实施长期激励计划,把国外企业中普遍实行的股票期权这些长期激励机制引入到技能人才的薪酬设计中,让技术人才拥有一部分的股票期权,这样可以增加他们为企业付出与投入的热情,也能在一定程度上减少企业中这部分重要人力资源的流失。
(二)营造尊重技能人才的企业氛围,用心留人,提高技能人才的社会地位
企业可以尝试取消干部、工人的界限,工人改称为生产操作人员,营造高级技术人才和管理人才都是企业不可缺少的人才的氛围,将领导对技能人才的关心和重视传达给整个公司的员工,领导的亲自奖励是对技能人才最大的支持。不仅能促使技能人才的不断提高自己的技能,让他们为了荣誉而努力,而且也能在一个很好的展示平台上施展自己的才华。让他们在获得一定物质激励的同时,又获得精神激励。
企业还可以制定激励性的福利制度,完善技能人才的各种工伤、医疗等社会保险制度。对于特殊岗位和特殊工作环境下的劳动者给予补偿和奖励津贴,为核心技能人才购买人寿保险,并制定特殊福利。如提供高档轿车的使用权,出差时允许的高档住宿和职位消费等,这不仅给技能人才带来便利的物质条件。更加重要的是,这让他们更有“面子”,使他们得到了自尊上的满足,这用马斯洛的需求层次理论解释就是,在由低到高的生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我实现需求这五类需求里,他们追求的可能已经不是生理需要这种低层次需求了,而在于更高层次的需求,像尊重需要和自我实现需求等。企业对于技术工人的激励制度只有不断满足他们这些更高的需求,才会更有效果。
(三)注重技能人才成长与发展的需要, 开展多种形式的培训
企业要充分发挥在高技能人才培养中的主体作用,建立多形式、多渠道的培训方式,尽可能地建立以职业能力为培训重点,兼顾文化知识和职业道德培养的培训体系,并加大培训经费的投入。在培训形式方面,企业可以实行学校教育与企业生产实际结合的方式,在生产车间设立自己的培训基地,现场进行操作技能训练,或者学习海尔、摩托罗拉这些大企业的成功经验,建立企业大学,对自己的员工与潜在人力资源进行人才深造,争取培养出大量复合型人才,来满足企业的人才需求。且企业需注重年轻人的培养,特别是在传统技艺和技能复杂的岗位上,可以实行师徒制度,鼓励拥有技术绝活的老技工把技能传给徒弟,再转化成教材、多媒体教学课件等理论知识,对完成好的师徒给予奖励,让传艺成绩显著的技工或技师将这一成果作为晋升高一级技师的条件之一。
除此之外,在全球化的今天,企业可以拓展境外培训渠道,把有发展潜力的技能人才送到国外,让他们学习国外优秀企业先进技术之后,再学以致用,回报企业。这一方面有助于企业对于技能人才的培养,让他们的知识将来转化为企业的财富,另一方面企业也可以利用这一制度吸引与激励技术人才,让他们在看到未来光明前景之后,乐于进入企业,并为企业的成功不断努力付出。
参考文献
结石性急性胆囊炎(celad.acutecholecystitis)是结石在胆囊内及其移位过程中发生的一种常见并发症。结石性胆囊炎多是原发性胆囊炎。女性多见,50岁之前男女之比为1:3,50岁之后为1:1.5。
(一)术前护理
[护理评估]
1.健康史
(1)一般资料年龄、饮食习惯、营养状况等。
(2)既往史有无反酸、吸气、上腹饱胀及类似发作史。
2.生理状态
(1)局部疼痛部位、性质、有无压痛、反跳痛及放射痛;有无腹膜刺激征、有无包块等。
(2)全身有无恶心、呕吐、发热、黄疸、腹腔积液等症状;意识状态;生命体征情况。
(3)辅助检查胆管系统相关检查及血生化检查结果。
3.心理状态
(1)认知情况病人对疾病的进展、治疗及护理措施了解程度。
(2)心理承受能力病人对本次发病的心理反应,对手术过程、术后不适、预后所产生的焦虑、恐惧反应及程度。
4.社会支持系统家庭、社会对病人的支持程度,家庭的经济承受能力。
〔护理措施]
1.协助病人卧床休息,根据病情选择舒适的卧位,有腹膜炎体征者宜取半卧位。
2.进食可以促进胆囊收缩,加重胆绞痛,因此,急性期指导病人禁食,病情稳定后,宜食用低脂、高糖、高维生素易消化饮食。
3.疼痛的护理
(1)观察腹痛部位及性质变化如出现寒战、高热或腹痛加重,波及全腹,应考虑病情加重,及时报告医师并协助处理。
(2)诊断及治疗方案明确后,遵医嘱可给予镇痛剂,以减轻疼痛。
4.高热的护理
(1)高热病人遵医嘱给予药物或物理降温,并密切观察体温变化,加强营养。
(2)及时更换潮湿被褥,增进病人舒适。
(3)密切观察血压、脉搏、呼吸、神志变化。
5.根据医嘱及时给予静脉补液及抗感染药,防止及纠正水、电解质、酸碱平衡紊乱。
6.评估病人对疾病及手术的心理反应,耐心解释发病原因、医护措施、手术目的、预后及注意事项,给予鼓励、安慰以取得配合。同情、关心病人,减轻焦虑及恐惧心理。
7.术前常规备皮、置胃管、药物皮试、配血等。
[护理评价]
1.病人对疼痛的处理是否满意,有无疼痛加剧或反复发作。
2.病人的体温是否恢复正常。
3.病人是否情绪稳定,是否护理合作。
(二)术后护理
[护理评估]
1.手术情况手术名称、麻醉方式、术中各器官系统情况、引流管放置情况。
2.生理情况全麻者是否清醒、是否躁动、心电监护各项指标的变化情况、呼吸情况;伤口有无渗血,各引流管引流液量及性质的变化:出入量的情况。是否舒适。
3.心理与认知情况病人及家属对本次手术的满意程度,能否适应监护室环境,对手术后各种不适的心理承受程度,对手术后及康复出院后的相关知识掌握程度。
[护理措施]
1.密切观察病情变化
(1)监测体温、血压、脉搏、呼吸及血氧饱和度变化并记录。
(2)观察尿量,记录24小时出入量。维持体液平衡。
(3)观察伤口有无渗血;腹腔引流管引流液性质及量的变化,如果短时间内流出大量鲜红色液体,应立即通知医师,并更换引流袋,记录引流液的颜色、量、性质。
(4)观察病人面色、末梢循环情况,有无四肢发凉、出冷汗等休克症状。
(5)观察病人有无发热、腹痛等表现。
2.维持腹腔引流管效能妥善固定,防止扭曲、堵塞及脱落,每1~2小时挤压1次,避免逆行感染。
3.呼吸道管理
(1)全麻未清醒者及时吸出口腔分泌物,防止误吸。
(2)指导并协助有效咳痰及深呼吸。
(3)病情稳定后可取半卧位,每2小时翻身拍背1次。
(4)痰液粘稠不易咳出时可行雾化吸入每日2次,吸入后协助拍背排痰。
4.及时评估病人舒适状况。协助取舒适卧位并定时翻身;向病人解释疼痛原因及应对方法,必要时,应用镇痛剂以减轻疼痛。
5.制定活动计划,预防并发症,最大程度地恢复自理能力。
(1)卧床期间提供细致的生活护理,满足病人生理需求。
(2)指导病人行床上功能锻炼,如足背伸曲运动,预防术后并发肌肉废用性萎缩和下肢深静脉血栓。
(3)术后视病情指导并协助病人早期离床活动。
6.加强营养,促进康复术后禁食,肠蠕动恢复后进高蛋白、高维生素、高热量、低脂饮食。肝功能不良者给予适量蛋白饮食。:
[护理评价]
1.疼痛是否缓解或能耐受。
2.病人排痰是否有效,肺部呼吸音是否清晰,血氧饱和度是否正常。
3.病人是否自述舒适感增加。
4.病人基本生活需要是否得到保证,自理能力是否逐渐提高。
5.生命体征是否正常,出血是否减少或停止。
本次研讨会由广东华人书法院院长刘佑局、美国丹佛孔子学院院长屠新时担任学术主持。刘佑局对中新网记者表示,中国书法热三十年如用理性的尺度可以总结为三个阶段,第一个为“工匠”阶段;第二个为“流行”阶段;第三个为“仿真” 阶段。“仿真”时代就是刚刚从千人一面的流行书风中走出来的又一次模仿名家作品的千人一面制作式的书风,它所制作的“作品”严重缺乏深刻的艺术内涵和灵魂,用所谓丰富的拼盘技法致使视觉冲击审美错觉,狂热追求花样百出、叠乱迷离的外在形式而沉浸在自悦悦人的文化浅薄与浮夸兴奋之中。
刘佑局认为,文化与艺术的“仿真”(即假冒)时代,它与中国市场经济中所产生的假冒伪劣产品一样已经严重扰乱了社会和人们生活的正常秩序。文化艺术中的冒仿伪劣产品虽然不会像商品中的假冒伪劣产品直接伤害人的肌体,但它对人的精神世界的侵害将会产生长远的影响,文化打假将是一场更加艰难、更加迫切的任务。
本次研讨会活动正是在这样的社会背景下进行的。此举就是为了重建健康向上的文化审美标准,扎根传统文化中的精髓精神,开拓高尚、洁雅、通透的艺术取向,把握普世认同的心灵准星,重新焕发文化艺术感化人心的精神魅力,挽回人性灵魂失落的悲剧,谱写人类真性情的美好赞歌。
研讨会组委会还提倡论题文章的征稿要广阅博览,穿透古今,用顿悟渗透和见识本真,用真知灼见挽救丑恶的艺术错觉和灵魂,把书法文化扶上正轨。同时要用历史和人物事件,从深层次和全方位的把握力总结中国书法文化三十年,对正反两方面提出尖锋意见,为中国书法发展“主导”正位。还要对当前书法“制作”的手段进行披露和透析,用明辨、通理、达识的深刻见解,批判只重形式缺乏内涵的外泛风气,抵制制作的书法形式继续漫延,感化和呼唤走入误区的“书法人群”魂兮归来。
国际关于流动人口幸福感理论与主流的幸福感理论一致,主要从“效用论”、“社会比较论”“社会融合论”和“社会适应论”进行阐述。传统研究将“流动(移民)”作为生活事件考察其与幸福感的关系,认为流动人口倾向迁移到幸福水平更高的地区或国家。在此背景下,流动是幸福的积极因素。但不少研究发现,流动人口(移民)与幸福并不是总是呈现出正相关的线性关系。当流动人口迁移后收人更高,但同时也提高他们的收人期望而造成满意度下降,而个体期望大于收人增长的速度则降低其幸福感。因此不能想当然假设流动本身能提升幸福感,这与流动人口流动的口的、时间、类型、社会认同、社会融人、与参照群体的比较形成的“相对剥夺感”密切相。
国内流动人口的相关研究也与国际流动人口的研究视角一脉相承,认为社会排斥尤其是户籍造成的制度歧视和人际歧视、生活和工作状况的不安全感、社会支持、社会期望、社会比较、社会适应、人力资本是影响流动人口幸福感的重要因素。
2 流动人口体育参与对其幸福感的影响研究
流动人口的主观幸福感是大量因素促成的心理状态,这受到了来自心理学、经济学、社会学等学科的关注,从“效用论”、“社会比较论”和“社会融合论”等方面进行阐述,然而这些相关研究偏偏忽视了体育参与的影响作用。实际上,在学术界如火如茶地开展幸福研究时,体育界不少学者也加人了幸福研究大家庭,提出体育锻炼和运动是幸福和快乐的源泉,公众的体育参与能有效提升其幸福体验,强调体育参与对幸福感产生的积极“效用”一内部效用和外部效用:前者认为伴随体育参与的活动过程的是流畅感(flow)、感和愉悦感,此外体育参与还可以减低脂肪含量、消除精神紧张与压力、增强体质等身体和心理健康从而产生主观幸福;后者强调体育参与的活动过程与他人产生社会互动、社会交流,从而为个体带来积极的幸福体验。来自世界各地的研究者基于大型的问卷调查数据,如Ferrer- i一Carbonell等(2007)基于BHSF数据、Downward等(2011)基于英国的ISSP数据, Huang等(2012)基于美国BRFSS数据lKavetsos等(2010)基于EBSS数据ass〕和Ruseski等(2014)基于德国的 Lf}PI数据,研究发现体育参与者报告了更高程度的个人幸福感,且对于男性而言,从体育参与中受益效果更显著。而体育参与对个体幸福感的影响机制主要通过“健康机制”、“社会资本机制”和“公共服务机制”产生作用困。
可见,体育参与对幸福的正向效应存在于不同类型的国家和不同的群体中。尽管在主流的流动人口幸福感研究中没有关注到体育参与的影响作用,而体育参与和幸福的相关研究中也没有涉及流动人口群体。但是作为社会重要群体的流动人口群体,是否可以理解为体育参与也能促进其积极幸福体验呢?基于此,本研究提出流动人口体育参与影响幸福感的“体育参与假设”:
假设1:流动人口的体育参与对其幸福感有显著的正向影响。
3 代际视角下流动人口体育参与对其幸福感的影响研究
中国流动人口的大量出现是城镇化快速发展的结果,亦是当今中国重要的社会变迁现象。尽管社会学家早就关注到社会变迁通常是通过代际更替的形式发生的,但直到2。世纪5。年代德国社会学家卡尔·曼海姆提出“代问题”,“代际”才作为一个整体理论得到关注。不同的“社会位置”和历史、文化的差异,导致不同代单位之间在价值观、社会态度、行为方式等方面都迥然不同。 1978是改革开放元年,80年代开始的民工潮是流动人口问题的来由和根源,以198。年出生年份为界,对流动人口进行代单位的划分,已经成为当前学术界的共识。时至今日,改革开放历时30多年,早一代流动人口已人过中年,新生代流动人口已成为流动人口的主要的中坚力量。“新生代流动人口”的出现,引起政府和学术界的高度关注川。且新老两代流动人口出现显著的代际差异,在诸如教育程度、权利意识、生活预期、发展取向等方面存在明显差异X37--38}这样的代际差异使得新老两代流动人口在相同社会环境中和相近现实生活状态下,主观上对自身的幸福感受和判断存在差别24,28,36。叶鹏飞(2011)通过实证研究发现,无论是新生代还是老一代流动人口,受制于现有的社会流动渠道和机制制约,他们的生活等方面并无本质差别,但新生代流动人口在教育和技能等方面具有相对优势,然而这种优势在当前的社会结构下无法转为现实的社会获得,也未带来更加积极的幸福体验,反而产生相对剥夺感导致他们的幸福感弱于老一代流动人口。刘谦、邹湘江(2013)基于2011年流动人口检测及新生代流动人口专项调查数据}zs〕和杰、丁百仁(2014)基于全国1。个省1469个流动人口样本调查数据)〕同样验证了叶鹏飞的观点,与老一代流动人口相比,新生代的幸福感状况稍差,感知“不幸福”比例较高。然而,一些研究者对此进行了质疑,认为新生代流动人口的幸福感要优于老一代,因为老一代流动人口处于“上有老、下有小”的双重压力,承担着巨大的家庭经济责任,削弱了其积极幸福体验,而新生代没有明显的生活压力,正处于追求梦想的发展阶段,未来预期的憧憬激发了其积极情绪和幸福体验。基于中国家庭收人项目(CHIP)调查数据,冯永琦、张天舒(2016)发现新老两代流动人口的主观幸福感并不存在显著差异,但主观幸福感的影响因素在新老两代流动人口间存在明显不同。
从上述研究文献来看,尽管有争议,但大部分实证研究还是认为曼海姆的“代”问题存在于中国流动人口中,其幸福感存在显著的代际差异。本研究也认可曼海姆的“代”问题,不同的“社会位置”和历史、文化的差异,导致两代流动人口在社会态度与行为方式等方面都迥然不同,这使得两代流动人口即使在相同社会环境和相近现实生活状态下,主观上对自身的幸福感受和判断也存在差别。基于此,本研究提出流动人口主观幸福感的“幸福感影响的代际差异假设”:
假设Hz:两代流动人口的主观幸福感存在显著差异。
如果流动人口的幸福感存在代际差异,但不同代际流动人口幸福获得的因素和机制是否存在差异呢?有研究者指出,流动人口做出判断的内外在因素大不相同,两代流动人口幸福感的影响因素和机制也是存在显著差异的。基于“中国劳动力动态调查(CI_DS2012”数据,黄嘉文(201)提出教育程度、经济收人和权利保障因素对不同代际流动人口的主观幸福感有显著的影响差异,教育程度和经济相对收人的提高可以提升老一代流动人口的幸福感,而新一代流动人口更追求绝对收人的提升、工作环境和权利保障。冯永琦、张天舒(2016)通过CHIP调查数据比较了流动人口的工作和经济条件对其幸福感的影响,分析结果显示,新生代流动人口更追求工作的稳定性和权益保障性,如果工作稳定性越高,公司为其缴纳保险和公积金等权益保障越充分,新生代流动人口的幸福感越高,而老一代流动人口对此因素并不敏感。徐广路等(2016)基于CGSS201。数据分析发现,流动人口在城市中的社会歧视,如收人差距和建立各种社会权利上的差异对新生代流动人口有显著的负面影响,由此产生的剥夺感削弱了其外出务工期间的幸福体验。
正如上述“代”问题存在,流动人口做出判断的主内外因素各异,使得他们对幸福判断也俨然不同。新生代流动人口更看重“发展性”需求,强调与城市居民一样享有基本的待遇、权利保障和福利。基于此,本研究提出流动人口主观幸福感的“代际影响差异假设”:
假设H,j:两代流动人口的主观幸福感影响因素存在显著差异。
关键词:机器人教学;能力培养;实践教学
工科学生必须重视理论联系实际,培养自己的工程意识、工程思维、工程方法,以达到具有分析、解决工程实际问题的能力。现在许多大学对学生进行专业教育的同时,也使学生的知识和眼界相对封闭和狭窄。但是在社会实际工作中往往需要学生能够把相关学科知识融会贯通地运用,这在工程领域尤为突出。而机器人教学课程为解决上述矛盾提供了一种新的思路。作为一种综合性的学习科研活动,机器人教学课程打破了学科与学科之间的活动界线,加强了计算机科学、机械制造、电子工程以及工业自动化等几个相关学科间的横向联系,让学生能够从一个系统工程的角度,整体地理解自己所学的理论知识,拓宽专业知识面,开阔视野。
一、机器人课程教学的目的
机器人教学课程使大学生的创新教育、实践教育以及专业技术教育拥有全新的模式,激活和强化学生的多元能力特长,训练学生的创新能力和实践能力,训练学生自主建构知识的能力。机器人教学课程使学生在学习实践的过程中建构广域的工科知识基地,对材料、机械、电子、计算机硬件、软件均有直观地认知。在学习实践的过程中激发和强化他们的创造力、动手能力、协作能力、综合能力和进取精神。运用全新的评价体系,帮助学生全方位认知自己的能力结构和能力特点,为系统建构他们的能力特点打下基础。
在教学过程中注重对学生以下几个方面的素质进行培养和提升:培养和开发学生多学科知识综合应用能力;对机器人所涉及的多领域知识有直观的认知;培养学生的团队合作能力;激发学生探究本专业相关问题的兴趣;了解机器人技术的发展趋势。
二、机器人课程教学的内容与设计
机器人的核心是智能技术,其外延则涵盖了机械、电子、通讯、控制等多个学科和技术领域,是一个学科技术群。在充分学习和借鉴各个学校的教学经验的基础上,根据我校实际情况,笔者及其所在的教研组开发了一系列机器人教学课程,多方面、分层次地开展机器人教学活动。
以“未来之星”为平台的机器人教学课程作为机器人实践教学系列课程中的一个组成部分,正在发挥着越来越重要的作用。“未来之星”机器人是一种小型地面移动机器人,通过机载高度集成的Intel嵌入式主板,采用Windows操作系统,学生可以直接采用Visual C++环境开发机器人上位机程序,进行路径规划、语音交互、图像识别、动作编辑等实验。以“未来之星”为平台的机器人教学课程的教学内容主要分为基础理论与实践创新两大部分。其中基础理论部分包括:
1.机器人概述部分:介绍典型的著名机器人,包括轮式机器人、工业机器人、仿生机器人等各个类别的机器人。在概述部分每年都增加新的机器人的研究进展,使学生在了解历史的同时也开阔了眼界。
2.机器人整体系统部分:以未来之星机器人为教学平台,介绍其硬件电路系统和软件系统,其中硬件部分包括其系统架构、能源与驱动系统、传感器系统、控制系统电路和总线系统,软件部分包括软件开发平台的介绍和软件架构层次关系。
在基础理论部分讲解之后,都安排有针对性的实践项目,让学生的实践创新环节加深对所学知识的理解并在实际运用中加以创新。实践创新环节的设计包括:
1.硬件部分实践项目:这部分所安排的实践项目,属于基础性实验,包括:LCD及键盘电路的设计、建立串口通讯、串口通讯控制机器人、陀螺仪和倾角计在机器人上的基本应用。
2.软件部分实践项目:这部分的实践项目主要是使用VisualC++编程环境在PC端进行的策略和自主功能程序的开发,包括基础性实验和高级应用实验。
三、机器人课程教学环节的设计
在整个教学过程中,采用以实践教学为主、理论讲授为辅的教学方式。在学时的分配上理论与实验所占的学时比例为1∶1.5。实验以分组的方式进行,根据实验的难度和设备的数量,每组学生为2~4人,以便于学生之间进行交流和讨论。在实验的过程中,学生遇到自己难解决的问题可随时与教师进行交流,以利于教师及时解决学生的问题并实时把握学生的学习动态。由于学生的思维都相当活跃,教师与学生进行交流的过程同时也是一个教学相长的过程。学生在实验的过程中,学习兴趣和实践能力都在不断提高。
除了采用理论与实践相结合的教学方式外,教学中还设置了课堂讨论和专题作业论文的环节。为了调动学生的学习积极性,让他们充分参与到机器人的学习过程中,在每阶段的教学内容中都设置了讨论的问题,让学生自己来表述解题的方法、对问题的看法,并让他们之间进行互相辩论,老师作为一个仲裁者的身份进行讨论的组织和总结。专题作业论文是让学生完成一份关于机器人相关技术的调研报告,主要是为了拓展学生的知识面,同时把课堂学习的机器人知识与自己的专业知识结合起来。选题内容可从老师提出的一些题目中选取,也可由学生自定。
在考核方式上,采取理论考试与实践活动分别占30%和70%的评定方式,目的在于引导学生在理解基础理论知识的同时更加注重实践能力的培养。实践活动包括平时的实验项目和专题作业论文的完成情况以及课堂讨论中的表现等,以促进学生在学习的过程中得到多方面的能力培养和锻炼。
四、机器人课程教学的效果
在以上的学习实践过程中,尽管学生们在实验中出现了各种各样的错误,但学生的兴致很高,往往一直操作到下课还利用课余时间来继续未完成的实验。学生反映这种实践课程对他们的锻炼价值很大,因为把理论和实际之间的这层窗户纸给打通了,让学生对这门机器人课程有了一个系统的认识和理解。在课堂讨论的环节中,最初只是鼓励学生表述自己在实验中遇到的问题以及解决的方法,随着课堂讨论次数的增多,学生的思路逐渐开阔,对问题的看法也更加深入,辩论的氛围逐渐浓厚起来。在辩论中,学生感觉收获很大。通过以上的学习,学生主要有以下三方面收获:(1)知识方面:了解工科的基本知识框架、能力框架、专业方向;了解工科学生的知识和能力需求。(2)能力方面:发现自己的能力特长;培养动手能力,团队协作能力,创新能力;培养自学能力,演讲能力;培养自我认识能力;培养情报检索能力。(3)兴趣方面:进入真正以学生为本的学习氛围,在充满乐趣和成就感的氛围中自主体验式学习,自己发现要探索的知识点。
学生在接触和学习机器人的过程中,实际上是在机器人研究探索中对其他学科知识的拓展。随着机器人课程在各高校中变得越来越普遍,如何结合机器人技术的发展做好机器人的教学工作是许多机器人教育工作者关心的问题。笔者通过对机器人教学课程进行深入地理论研究,结合本校机器人教学的实际情况,对以“未来之星”机器人为平台的机器人教学课程进行了研究和探索,并在逾3年的实际教学工作中进行了实践,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]王旭仁,何花,周全,等.深入完善“智能机器人”实践课程体系,促进实践教学[J].计算机教育,2009.
[2]郝卫东,李静,许敏.机器人技术综合实践课程建设研究[J].桂林电子科技大学学报,2009.
【关键词】水下机器人;控制技术;神经网络控制;模糊控制;自适应控制
1.引言
水下机器人的运动控制是其完成特定任务的前提和保障,是水下机器人关键技术之一。随着水下机器人应用范围的扩大,对其自主性,运动控制的精度和稳定性的要求都随之增加,如何提高其运动控制性能就成了研究的一个重要课题。导致AUV难于控制的主要因素包括:①水下机器人高度的非线性和时变的水动力学性能;②负载的变化引起重心和浮心的改变;③附加质量较大,运动惯性较大,不能产生急剧的运动变化;④难于获得精确的水动力系数;⑤海流的干扰。这些因素使得AUV的动力学模型难以准确,而且具有强耦合和非线性的特点[1]。目前已被采用的控制方法有:模糊控制、神经网络控制、专家控制、PID控制、自适应控制、S面控制等[2]。
2.模糊控制
模糊控制是一种仿人的智能控制方式,它模仿和升华了人的控制经验与策略并将其体现在控制器中[3]。模糊控制器不依赖于被控制对象的精确数学模型,易于对不确定性系统进行控制,模糊控制器抗干扰能力强,响应速度快,并对系统参数的变化有较强的鲁棒性,模糊控制的实质是将基于专家知识的控制策略转换为自动控制策略。它所依据的原理是模糊蕴涵概念和复合推理规则。通常它以被控对象输出变量的偏差和偏差的变化率作为输入变量,而把被控量定为模糊控制器的输出变量,反映输入输出语言变量与语言控制规则的模糊定量关系及其算法结构[4]。实际应用中把采集到的控制信息经语言控制规则进行模糊推理和模糊决策,求得控制量的模糊集合,再经模糊判决得出输出控制的精确量,作用于被控对象,使被控过程达到预期的控制效果。模糊控制器一般由模糊化接口、知识库、模糊推理机、解模糊接口四个部分组成。如图1所示:
2.1 模糊自适应PID控制
PID控制算法中的比例控制动态响应迅速,不能消除静态误差。积分控制可以消除稳态误差,动态响应速度慢。如果在PID控制系统中加入模糊控制器,组成模糊PID控制,模糊PID控制系统是把PID控制和模糊控制的优点结合起来。既能有很快的响应速度,又能保证很好的稳态。模糊PID控制是首先将工程师长期实践积累的经验知识用控制规则模型化,然后进行模糊推理,得到最佳的PID控制参数。模糊PID控制器输入量是偏差E和偏差变化率Ec,按照设定的模糊规则进行模糊推理演算,查询模糊矩阵表,对PID控制参数Kp、Ki、Kd进行在线修改,从而使被控对象具有良好的动、静态性能,控制系统结构如图2所示。
2.2 基于模糊原理的改进S面控制
S面控制器在方程的形式上和PD控制很相似,但与PD控制器不同的是,S面控制方法采用非线性函数来拟合具有强非线性特性的控制对象,控制效果好于PD控制器;跟神经网络控制相比,S面控制方法的稳定性明显好于前者;跟模糊控制相比,S面控制方法没有局部调整功能,其局部性能不如模糊控制,但其结构设计和参数调整都更加简单实用,而且S面控制方法体现出来的控制思想和模糊控制是吻合的。因此,S面控制方法具有一定的实用性。S面控制器的控制模型尽管鲁棒性好,但本质上是一种PD控制器,系统稳态精度差。而且参数K1和K2是根据经验和在实际试验中总结得到的,在大部分时间内不改变,显然这对于多变的环境来说适应性不是很好。因次,运用模糊原理对S面控制的两个参数K1和K2进行在线调整,如图3所示。
改进的S面控制器很好的处理了在不同的外界输入下,参数K1,K2的在线自我调节问题,使控制结果更快地到达稳态,并且保证最小的超调和稳态误差。试验证明改进的S面控制器具有更好的控制精度,更快的响应速度和较强的抗干扰能力,较之普通的S面控制器改善了水下机器人的工作性能。
3.神经网络控制
将神经网络引入控制系统是控制学科发展的必然趋势[5],神经网络的吸引力在于:
(1)能够充分逼近任意复杂的非线性系统;(2)能够学习和适应高度不确定系统的动态特性;(3)由于大量神经元之间广泛连接,即使有少量单元或连接损坏,也不影响系统的整体功能,表现出很强的鲁棒性和容错性;(4)采用并行分布处理方法,使得快速进行大量运算成为可能。这些特点显示了神经网络在解决高度非线性和严重不确定性系统的控制方面具有很大潜力[6]。
逆控制方法中最常用的是直接逆控制,它是将受控系统的逆模型直接与受控系统串联,组成伪单位系统,使受控系统的输出等于期望输出。在控制以前,首先要选择适当的训练方式求得逆模型,即使神经网络由初始的无知识状态到学得。复合控制方法结合闭环逆控制和开环逆控制的优点,利用误差和输入共同控制系统,结构如图4所示:
4.神经网络PID控制
将神经网络控制与PID调节器结合,融合各自的优点,可得到性能更好的控制器,如图5所示:
神经网络PID控制根据系统的运行状态,调节PlD控制器的参数.以期达到某种性能指标的最优化。即使输出层神经元的输出状态对应于PID控制器的三个可调参数kp,ki,kd。通过神经网络的自身学习、加权系数调节,从而使其稳定状态对应于某种最优控制规律下的PID控制器参数。输入层的输入r(t)与输出c(t)比较后产生的误差e(t)作为输入量S送到BP网络中进行处理,经过训练后来调整PID控制器的三个参数,从向使被控对象发生相应的变化而获得较好的控制性能。
5.专家控制
专家控制是智能控制的一个重要分支,又称专家智能控制。专家控制的粗略定义为:将专家系统的理论和技术同控制理论方法与技术相结合,在未知环境下,仿效专家的智能,实现对系统的控制。专家控制器建立之前,从特定领域的控制专家那里获取足够的控制知识,以及操作工人的经验知识,并把这些知识进行处理,变换成机器能够接受的语言。这些经过处理的知识送入知识库中储存,并且送入推理机,推理机调用知识库中的知识(或规则)进行推理,经过推理的知识一方面存入知识库,另一方面输出到控制规则集,与控制规则集中的控制规则相匹配,对控制对象进行控制。控制对象的输出反馈到信息获取与处理单元,成为反馈信息,与设定值相比较后作为新信息重复以上步骤,不断检侧,不断获得新信息,不断进行控制输出,实现实时性调整。一般情况下专家控制器由信息获取与处理、知识库、推理机构和控制规则集四部分组成,如图6所示:
按照专家控制器在整个智能控制系统中的作用,专家控制系统分成直接专家控制系统和间接专家控制系统两类。
5.1 直接专家控制系统
直接专家控制系统根据测量到的过程反馈信息及知识库中的规则,导出每一采样时刻的控制信号,直接控制被控对象,一般用于高度非线性或过程描述困难的场合。很明显,专家控制器直接包括在控制回路中,控制器直接模仿人类专家或人类的认知能力。直接专家控制系统结构如图7所示。
5.2 间接专家控制系统
相对于直接专家控制系统,间接专家控制系统将算法与逻辑分开,系统的最底层可以是简单的PID、模糊控制等算法,然后将这种算法配上自校正、增益自动调度以及监控等。根据一些规则实现的启发性知识,使不同功能算法都能正常运行。这种专家控制的最大特点就是专家系统间接地对控制信号起作用。间接专家控制系统结构如图8所示。
控制器可由一系列的控制算法和估计算法组成,如PID、PID校正器、最小二乘递推估计算法、极点配置自校正算法、模糊算法等。而专家系统可以用来协调所有算法;根据现场过程相应情况和环境条件,利用知识库中的专家经验规则,决定什么时候使用什么算法;也可以用来调参,根据知识库中的专家经验规则,调整PID参数或是模糊算法中的量化因子等。除此之外,还可以调整控制器的结构。
5.3 专家s面控制
专家s面控制是将专家系统技术与s面控制相结合的一类智能控制。它是基于专家知识的间接专家控制系统,它运用人的经验知识及求解控制问题时的启发式规则来构造控制策略,根据系统的性能在线调整K1、K2和Ki,从而使系统性能达到令人满意的水平。专家s面控制器是一个二级实时智能协调控制器,即由基本控制级和专家智能协调级组成[7],如图9所示。
基本控制级采用s面控制器,与被控对象形成闭环完成实时控制;专家智能协调级包括数据库(存放误差、误差变化率的阈值,K1、K2的调整范围及各组调整参数)、知识库(常规产生式规则)和智能协调器(推理机),在线实时监测控制系统性能,根据系统的知识及证据,经推理机求解在线调整s面控制器参数,从而有效地进行控制。
6.自适应控制
自适应控制算法应用于水下机器人的控制有很大的优点,因为自适应控制器能使系统更好的适应环境和机器人本身动力学特性的变化,而且有许多将自适应控制应用到水下机器入的成功实例。自适应控制器与普通控制器的区别在于自适应控制器的参数是变化的,并且有一个根据系统中的信号自动在线校正这些参数的机制。自适应控制系统主要可以分为两大类:一种是所谓的模型参考自适应控制方法,另一种是所谓的自校正方法。模型参考自适应控制方法是从确定自动伺服系统的最优控制中发展起来的。一般地说,模型参考自适应控制系统可由图10表示。
它由四部分组成:带有未知参数的被控对象、参考模型(它描述控制系统的期望输出)、带有自校正参数的反馈控制规律和校正参数的自适应机制。在模型参考自适应控制中,更新参数是为了使得被控对象和参考模型之间的跟踪误差最小。
7.结束语
通过对水下机器人几种主要的运动控制方法的讨论,各种方法都存在自身的优点和局限,这就要求在进行控制系统设计的前期控制方法选择和控制结构设置时,应充分了解特定控制对象的特点及对控制性能的要求,并结合控制器方法可行性、成本等诸方面进行考虑,从而正确选择控制方法。在有必要时应对两种或多种方法加以结合,随着智能控制技术的发展也会形成新的控制算法和控制策略,以达到理想的控制效果。
参考文献
[1]朱旭光.AUV的改进滑模变结构控制技术研究[D].哈尔滨工程大学学位论文,2008,1.
[2]肖涛.基于Backstepping方法的水下机器人自适应滑模控制技术研究[D].哈尔滨工程大学学位论文,2009,3.
[3]田宇.水下机器人智能运动控制技术研究[D].哈尔滨工程大学学位论文,2007,1.
[4]尚游,徐玉如.基于模糊逻辑的智能水下机器人运动控制技术的研究[C].中国第五届机器人学术会议论文集,1997.
[5]甘永.水下机器人运动控制系统体系结构的研究[D].哈尔滨工程大学学位论文,2007,5.
[6]张子迎.水下机器人运动控制方法研究[D].哈尔滨工程大学学位论文,2005,2.
研讨会邀请函格式【一】
关于出席机器人和人工智能产业技术创新研讨会的邀请函
XX高函〔2017〕29号
XX省科学技术厅
各有关单位:
为落实《XX省科技创新十三五规划》,明确我省机器人和人工智能产业技术创新主攻方向,凝练2018-2020年省科技项目申报指南重点内容,推动机器人和人工智能技术在智能制造、智慧生活、现代服务业等领域的深入应用,培育经济发展新动能,XX省科学技术厅决定组织召开XX省机器人和人工智能产业技术创新研讨会。
一、会议组织
主办单位:XX省科学技术厅
协办单位:XX省自动化学会
二、时间和地点
2017年3月24日(星期五)上午9:00-12:00。XX省军区迎宾楼酒店(原XX省军区招待所西院,石家庄市裕华东路100号)五楼报告厅。
三、参会人员
省内相关高等院校、科研机构机器人和人工智能领域专家及学术带头人;
省内机器人和人工智能领域相关企业的企业家、产品或技术研发负责人;
省内相关产业园区的管理负责人。
参会人员约50人。
四、相关事项
1、请各位参会嘉宾围绕我省或本园区、本企业机器人和人工智能领域技术创新的现状、发展重点、创新方向及创新需求等做好发言准备,一般每人发言时间10-15分钟,请制作PPT。
2、请参会嘉宾于3月22日(星期三)下午5点前将参会人员名单报会务组,发言PPT请于3月23日(星期四)下午5点前发会务组。
3、研讨会交通、食宿费自理。
诚邀相关专家、学者、企业家、产业园区负责人出席会议并做交流发言。
省科技厅联系人:
会务组(XX省自动化学会办公室)联系人:
传真:
E-mail:
XX省科学技术厅
2017年3月21日
研讨会邀请函格式【二】
2017年是中国全面建成小康社会的关键之年。为贯彻关于推动中华优秀传统文化传承、创新和博物馆发展的一系列重要论述,落实国家战略背景下的博物馆信息化建设,持续推进科技支撑文化繁荣发展,建设社会主义文化强国,XX数字科普协会、XX博物馆学会、中国博物馆协会博物馆数字化专业委员会、中国文物学会文物摄影专业委员会、中科院网络科普联盟、XX联合大学拟在6月89日联合主办2017年XX数字博物馆研讨会。
XX数字博物馆研讨会是在XX市科学技术协会、XX市文物局、XX市经济和信息化委员会指导下的数字博物馆方面的综合学术交流活动。从2005年开始,每两年举办一次,已成功举办了六届XX数字博物馆研讨会,出版了五本研讨会论文集。XX数字博物馆研讨会对利用高新技术特别是数字技术推动博物馆(科技馆)信息化建设,推动文物数字资源利用,推动博物馆(科技馆)提升公共服务能力等方面具有积极地指导作用,得到社会和行业赞誉与认可。
2017年XX数字博物馆(科技馆)研讨会将更广泛地邀请与数字博物馆(科技馆)建设相关的博物馆(科技馆)、企业、机构以及科技、科普、教育、设计、艺术等领域的专家学者齐聚一堂,共同围绕主题和议题进行深入探讨。
研讨会还将举办展览,展示数字博物馆(科技馆)、有关企业和机构在此领域的新技术、新成果、新案例,宣传成功经验,提供更具针对性、务实性的交流机会。根据实际情况,我们拟组织优秀展览、展示产品评审。在此,组委会特邀请您和您单位积极组织提交论文和展览、展示产品并参加研讨会和展览展示。
一、研讨会议题
主题:用互联网+模式,讲博物馆故事
分议题:
1、新技术应用助力博物馆数字内容建设
2、数字博物馆创意设计与融合发展
3、新兴媒体助力博物馆的传播与服务
4、数字博物馆价值挖掘与应用
二、论文提交方法
本届研讨会论文提交方法:
1.电子邮件:
2.电子光盘:投寄或直接报送均可。
3.收稿截止日期:2017年4月30日。
4.录用通知发放日期:2017年5月15日。
三、论文要求与基本格式
来稿请投中文稿,一般不超过5000字。
要求见附件1。
四、展览展示要求
1.2017-2017年数字博物馆(科技馆)建设成果。
2.数字化专项展陈、互动、体验类案例(如APP、二维码、微视频等)。
3.数据管理与文物资源最新应用技术及案例。
要求见附件2。
五、联系办法
研讨会组委会办公室设在XX数字科普协会。
联 系 人:
电子邮箱:
联系电话:
通讯地址:XX市朝阳区育慧里4号604室
邮编:
研讨会邀请函格式【三】
XX光学系统(Radiant Vision Systems)通过高分辨率CCD相机、分析软件、与技术支持等一体化解决方案帮助您将产线生产效率与显示器产品质量提升至一个更高的层次。
Radiant将于2017年4月11日中国电子信息博览会展会现场举办XX光学系统技术研讨会,届时,Radiant技术专家将与您共同探讨平板显示产品及新兴显示技术(OLED,ARVR, 车载)产品缺陷检测等问题,并将为您着重展现这种自动化检测技术在平板显示器及其他显示器产品制造环节的实践应用。
2017 XX光学系统研讨会
时间: 2017年4月11日 上午 9:30 - 12:00
地点: 深圳会展中心3楼314会议室
日程:略
由于现场席位有限,若您对本场研讨会感兴趣,您可以:
1加强在促进科技创新、学科交叉中的作用
科技期刊是自主创新的重要载体,是科技工作者信息交流的平台,应该作为学科交叉、科技自主创新的中心和孵化基地。通过综合类科技期刊,读者可以了解各个学科领域关注的科学问题、各学科发展现状、突破性的概念以及技术方法的革新,从而扩宽视野,从多视角认识所研究的课题,发现新的学科生长点,找到更多、更优解决问题的思路和技术方法。Science和Nautre作为国际顶级综合类学术期刊,其最大的成功之处在于对各研究领域的读者均有很强的吸引力,会引导读者相互借鉴并引用相关学科的研究思想和方法手段来解决本学科的问题。《科技导报》在2013年11—12月,组织读者问卷调查,共发放问卷4000份,收回有效问卷466份;对于“最感兴趣的文章范围”,超过半数读者的答案为重要科学问题的报道和讨论、本学科重要专家发表的针对学科宏观发展的指导性文章、具有重要意义的跨学科的科研成果总结。在中国知网“中国学术期刊网络出版总库”中检索《科技导报》自创刊以来刊发的被引频次前10位的论文(检索时间2017年1月23日),结果如表1所示。从表1可以看出,高被引论文多为交叉学科的综述文章,不仅是自然科学之间的交叉,也是自然科学与经济、管理学等社会科学之间的交叉。《科技导报》将主体内容定位为交叉研究领域的综述文章,反映某一重大研究领域的新进展,内容上既有无争议的定论,也有尚未解决的问题,并对未来可能的发展方向进行了展望,以期引发读者对该研究领域的兴趣,启示不同领域研究者的思路,并使更多人关注并参与其中,促进学科之间的交叉、渗透、融合。编辑有选择地针对一些前沿创新研究领域,以及新理论、新方法、新技术等有发展前景的重要成果进行追踪,积极邀请、鼓励优秀作者总结一段时期的重要成果,该做法取得了一定成效。2015年,各国开始启动“精准医疗计划”,《科技导报》刊登了《肿瘤的精准医疗:概念、技术和展望》一文[11],该文介绍了精准医疗研究领域的最新进展,阐述了其前景和面临的挑战,刊发后引起了较大的关注,被《新华文摘》2015年第21期全文转载。2016年,清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心郑泉水团队在《科技导报》发表了《超:“零”摩擦的世界》一文[12],用较为易懂的语言详细介绍了“零”摩擦这个跨物理学、化学、力学、材料学、机械科学、精密制造等诸多传统学科的交叉研究领域的进展,包括超概念提出之后实验方面的突破,中国学者为此作出的贡献,未来会在哪些领域引领技术的突破等。文章刊发后,被多家微信自媒体及网络媒体转载报道并有相当高的点击率,引起了多个领域研究人员的关注,带动一批优秀作者主动投稿。
2合理布局栏目,形成期刊特色
创新期刊内容就要重点抓好栏目设置、报道主题策划。为了创造出独具个性和实力的期刊品牌,国外一些知名杂志对特色栏目进行了精心设置。Nature和Science等世界著名综合类学术期刊,为了进一步吸引读者、作者、各国科学家和非专业的一般读者,在设定栏目时既有激动人心的最新科学发现,又有趣味性和大众化的小栏目[13]。《科技导报》在栏目设置方面,通过多次调整和精简,目前已经形成了“卷首语”“科技建议”“科技纵横”“科学人物”等品牌栏目。“卷首语”每期邀请1位中国科学院或中国工程院院士撰写寄语性文章,就重大科技现象或事件、学科发展趋势、科学研究热点和前沿问题撰文发表评论、见解或意见,该栏目已经成为院士与读者互动交流的平台。“科技建议”栏目对国家科研管理的政策变化进行解读。“科技纵横”栏目鼓励科技工作者对重要科学问题发表自己的看法,成为他们乐于“论战”的阵地。“科学人物”栏目介绍科学家的先进事迹和科研经历,弘扬其科学精神。另外,还设立了“热点排行”“声音”等栏目及时报道国内外重大科技新闻和科技信息。栏目的合理布局,形成了《科技导报》学术论文、新闻报道和评论相结合的鲜明办刊特色,增强了可读性,使得期刊内容不再单一、乏味,满足了读者的不同需求,同时也吸引了一批活跃的科技工作者发表评论,加强了读者、作者与编辑的互动。
3专题策划聚焦科技热点,增加期刊内容的集中度
专题策划是一种创造性的智力劳动,是科技期刊的“核心竞争力”之一。好的专题策划,可以增强科技期刊对所处行业发展的指导性、参与性,增强期刊的可读性,从而提升科技期刊的品牌价值。《科技导报》每年针对前沿热点领域和重大科技事件和活动,组织出版的一系列专题,具有广泛的学术及社会影响力。汶川地震、芦山地震发生后,《科技导报》率先策划出版了“汶川地震特刊”“芦山地震特刊”,为抗震救灾作出了应有的贡献,产生了广泛的社会影响,充分反映了期刊和编辑的创新能力。2015年,为贯彻落实在两院院士大会上关于机器人产业发展的讲话精神,积极推动创新驱动发展战略,实现我国机器人技术与产业的跨越发展,以中国科学技术协会、工业和信息化部共同举办2015世界机器人大会为契机,组织出版了“2015世界机器人大会特刊”,邀请了多位国内外机器人研发领域的知名科学家,从不同角度介绍了各种类型机器人的研究、应用、发展情况和关键技术,并指明未来机器人的发展方向。“2015世界机器人大会特刊”自发行以来,不仅受到了机器人行业的研究人员的极大关注,同时吸引了其他领域研究者的注意,中国医学科学院院长、中国工程院院士曹雪涛就表示,特刊很好,让人很受益。同时,特刊也得到了国外华人学者的关注,他们一致表示收获很大。特刊中的《智能机器人的现状及发展》《四足机器人发展现状与展望》《医用机器人的未来之路———医用机器人产业发展与未来战略论坛纪实》《人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究》4篇文章被日本科学技术振兴机构(JST)翻译成日语,并于2016年9月份以开放存取形式在网站上。《中国机器人学40年》一文被《新华文摘》全文转载。组织专题是争取高质量稿源、提高杂志质量的重要途径;但对于综合类科技期刊来讲,1年策划2、3个优质专题,很难改变“学科拼盘”的现状。为了增强期刊内容的集中度,2016年开始,《科技导报》每期策划1个专题,全年共出版了24个专题。优质专题的策划出版,既涉及前沿热点(如“引力波探测”“人工智能”),又包含国家重点研发计划(如“新能源汽车”“能源战略”)、重要活动的科技成果(如“2016世界生命大会特刊”),以及公众关心问题的深度报道(如“核安全”),显著提高了期刊影响力,吸引了一批作者和读者,又提升了社会效益。
关键词:康复机器人;现状;发展趋势
1 康复机器人研究的意义及现状
1.1 社会发展的必然需求
截止2014年底,我国国60岁以上老年人口已经达到2.12亿,占总人口的15.5%。据预测,本世纪中叶老年人口数量将达到峰值,超过4亿,届时每3人中就会有一个老年人。
民政部部长、全国老龄办主任李立国表示,我国空巢和独居老年人近1亿人,60岁以上失能半失能老年人约3500万人,帮扶困难老人已成为我国老龄事业的重中之重。
伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降,进而对日常的生活产生了种种不利的影响,已严重影响老年人生存质量。此外,由于疾病、自然灾害、交通事故等突发事件造成的残疾人数量也与日俱曾。截止2015年9月,我国有各类残疾人8500万,通过人工及现有的助残设备已不能满足患者的要求。老龄化、残疾人这些特殊群体理应得到更多的关注,保证其生存质量的康复和服务产品质量也应有相应提高,因此,康复机器人及设备的研究和应用有着极为广阔的发展前景。
1.2 技术发展的内在需求
近年来,随着计算机技术、人工智能、图像处理、以视觉、听觉为代表的传感技术等电子信息技术的反战,给生物医药工程领域的医用康复机器人发展带来的极大的契机。用于科学诊断、手术辅助、脑中风、帕金森综合征后遗症辅助康复机器人得到了广泛应用。而将人工智能、视觉、听觉、图像处理等技术融入康复机器人技术成为未来康复机器人发展的内在需求。
1.3 产业升级的必然趋势
随着我国泉州2025计划的提出,机器人技术已成为我国未来工业产业升级的需要突破的核心技术。当前,我国机器人,尤其是以助残、手术辅助为代表的康复机器人核心技术还未能突破,核心部件、主控系统还需进口,成本较高。国产康复机器人在整个市场占有率偏低。康复机器人的技术突破成为我国工业产业升级的关键节点。
2 康复机器人研究现状及进展
2.1 医疗手术机器人研究现状及进展
经过半个多世纪的发展,工业机器人技术日趋成熟,并成为机器人应用市场的主流。随着老龄化、残疾人口的不断的增多,康复机器人的收到各国的极大关注。微创外科手术机器人、介入治疗机器人,上肢、下肢康复机器人、智能价值、智能轮椅、外骨骼辅助机器人、航天员运动能力恢复机器人已经开始用于临床,并取得了一定成果。
目前,用于辅助医生进行手术的外科手术机器人是在外科一生的操控下,协助医生共同完成手术过程,一般情况下,外科医生利用一个远程手术场景,操纵一个主输入装置,根据手术的要求,向放置于手术室内的手术机器人下达手术指令。手术机器人根据该指令执行相应的操作。与传统的微创手术相比,手术机器人具有比医生更高的操作灵巧性、超越人类手术动作距离的局限,易于实现更微笑的手术动作,手术精准性也更高。
由美国直觉外科公司制造的达芬奇手术机器人是目前手术机器人领域应用做最广的手术机器人之一。该手术机器人融合了三维高清晰度视觉系统,在视觉辅助系统的帮助下,控制能完成精细运动的机械手,该机械手的弯曲及旋转运动自由度均不是人类手腕可比拟。该手术机器人可提供灵巧操作、精准定位、术前规划,手术创面大幅减小,患者恢复迅速。
目前,达芬奇手术机器人已经累计销售3000多台,为超过250万患者成功实施微创手术。由于昂贵,我国拥有数量还不足三十台。研究适应我国国情的手术机器人以迫在眉睫。近年来,我国科研工作者和医疗卫生部门紧密合作,积极开展手术机器人的研发工作,取得了一定成果。例如,针对腹部手术的手术机器人、利用视觉、互联网技术,结合人工智能的神经微创外科手术机器人,介入治疗机器人、脊柱外科手术机器人均已实现国产化,进入动物试验阶段。
2.2 功能恢复性机器人研究现状及进展
目前,功能性恢复机器人的研究重点集中于上肢、下肢的功能恢复、运动辅助、可穿戴设备的研究上。国内以哈尔滨工业大学、清华大学、中科研、上海交通大学为代表的研究单位掌握功能恢复性机器人研究的技术核心。其中上海交通大学和复旦大学合作展开了“神经的运动控制与控制信息源的研究”。其研究目的是提取神经信息,利用神经信息来控制电子假手.具备7个自由度的运动模拟假手以研制完成,具备很高的应用前景。
功能性恢复机器人的研究主要集中于肌肉电信号的拾取、肌肉电信号特征分析、脑电波的信号的拾取、脑电波信号的特征分析上。
3 康复机器人的发展趋势
3.1 机械本体技术:康复器械的机械本体技术应向着智能化、集成化、轻型化、微型化、舒适化及美观化的方向发展。以碳纤维、石墨烯、记忆合金为代表的新型材料相继问世,且价格逐步降低,将对康复机器人的机械本体制造、研究产生极大的促进。此外,传统的针对上、下肢的康复机器人已不能满足当前的需要,以单关节为控制和新的额关节康复机器人、用于脊柱矫正的脊柱矫正机器人逐步出现,极大的拓展了康复机器人的应用领域。
3.2 人工智能技术:人工智能技术的引入,将极大的促进康复机器人的智能化水平。融入以视觉跟踪技术、听觉传感器、压力传感器为核心的感知系统,融入VR虚拟技术、融入智能穿戴设备,以嵌入式控制系统为核心,将极大的促进人工智能技术在康复机器人领域的应用,实现康复机器人的高度智能化,集成化。
康复机理的研究:充分利用现有的医学临床经验,与医疗卫生领域的专家紧密合作,积极开展康复机器人相关肌肉、病理研究,对康复机器人的研究提供理论支撑。
结束语
经过多年的发展,康复机器人取得了一定的成果。但随着社会经济的发展,康复机器人的研究与发展还未能有效满足社会需求,智能化、集成度水平还有待提高。因此,开展康复机器人的研究具有广阔的应用价值及技术价值。
参考文献
[1]Gert K, Boudevijn K, Hermano IK. Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke: a systematic review.Neuro-rehabilitation and Neural Repair,2008,22:111-121.
[2]Grdienke P, Michile J A, Catherina G M, et al. Systematic reviewof the effect of robot-aided therapy on recovery of the hemipareticarm after stroke.Journal of Rehabilitation Research and Development,2006, 43:171-184.
[3]杜志江,孙立宁.外科机器人技术发展现状及关键技术分析[J].哈尔滨工业大学学报,2003,35(7):773-777.