機械前沿講座總結(jié)

學習資料學習資料機械工程前沿講座課程總結(jié)一、飛秒激光與納米技術(shù)眾所周知，組成物質(zhì)的分子和原子，每時每刻都在快速地運動，這是微觀物質(zhì)重要的基本屬性。飛秒激光產(chǎn)生后，人類能夠在原子和電子的層面上觀察到它們超快運動的過程并加以利用。在高強度飛秒激光的作用下，氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)會在瞬息間變成等離子體。高功率飛秒激光與電子束碰撞，能夠產(chǎn)生射線飛秒激光、射線激光以及正負電子對。此外，利用飛秒激光能夠有效地加速電子，使加速器的規(guī)模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒激光與物質(zhì)相互作用，能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的中子，實現(xiàn)激光受控核聚變的快速點火。通過對飛秒的研究，除了揭示自然科學的奧妙之外，還促進了新型“飛秒激光”技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。飛秒激光是一種周期可以用飛秒計算的超強超短脈沖激光。它的出現(xiàn)為人類提供了前所未有的全新實驗手段與物理條件，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)飛秒激光超短和超強的特點，大體上可以將應(yīng)用研究領(lǐng)域分成超快瞬態(tài)現(xiàn)象的研究和超強現(xiàn)象的研究。它們都是隨著激光脈沖寬度的縮短和脈沖能量的增加而不斷的得以深入和發(fā)展。飛秒脈沖激光的最直接應(yīng)用是人們利用它作為光源，形成多種時間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測技術(shù)。它的發(fā)展直接帶動物理、化學、生物、材料與信息科學的研究進入微觀超快過程領(lǐng)域，并開創(chuàng)了一些全新的研究領(lǐng)域，如飛秒化學、量子控制化學、半導體相干光譜等。飛秒脈沖激光與納米顯微術(shù)的結(jié)合，使人們可以研究半導體的納米結(jié)構(gòu)（量子線、量子點和納米晶體）中的載流子動力學。在生物學方面，人們正在利用飛秒激光技術(shù)所提供的差異吸收光譜、泵浦/探測技術(shù)，研究光合作用反應(yīng)中心的傳能、轉(zhuǎn)能與電荷分離過程。超短脈沖激光還被應(yīng)用于信息的傳輸、處理與存貯方面。由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫(yī)學成像和生物活體檢測、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨特的優(yōu)點和不可替代的作用。飛秒激光甚至可用于基因療法，德國科學家用它在老鼠的細胞內(nèi)進行試驗，現(xiàn)已取得顯著的成果。美國加州一家公司研制的飛秒激光視力矯正系統(tǒng)，現(xiàn)已完成了2萬次手術(shù)，為患者帶來了福音。有的科學家發(fā)現(xiàn)，利用超短脈沖激光能去掉牙的一小塊，而不影響周圍的物質(zhì)。一種無痛、且可保護周圍健康琺瑯質(zhì)的超短激光牙科術(shù)，正在人們的期望中出現(xiàn)。高功率飛秒激光還可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實現(xiàn)人工引雷。避免飛機、火箭、發(fā)電廠因天然雷擊而造成的災(zāi)難性破壞。飛秒激光用于切割易碎的聚合物，不致改變其重要的生物化學特性。在汽車制造和重型設(shè)備加工中，利用飛秒激光可以更好地加工發(fā)動機噴油嘴。所以我們相信，隨著超短脈沖激光技術(shù)的進一步發(fā)展以及具有高可靠性的商用飛秒激光器的進一步完善，飛秒激光一定會在更多領(lǐng)域獲得更為廣泛的應(yīng)用。學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考所謂納米技術(shù)，是指在0.1~納1米0的0尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運動規(guī)律和特性的一項嶄新技術(shù)?？茖W家們在研究物質(zhì)構(gòu)成的過程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設(shè)備的技術(shù)，就稱為納米技術(shù)。納米科技是學習納米尺度下的現(xiàn)象以及物質(zhì)的掌控，尤其是現(xiàn)存科技在納米時的延伸。納米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點和高分子集合，并且被表面效應(yīng)所掌控，如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子穿隧效應(yīng)等，而慣性和湍流等巨觀效應(yīng)則小得可以被忽略掉。舉個例子，當表面積對體積的比例劇烈地增大時，開起了如催化學等以表面為主的科學新的可能性。納米技術(shù)已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學、藥學、化學及生物檢測、制造業(yè)、光學以及國防等。二、RV減速器傳動是新興起的一種傳動，它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動平穩(wěn)等一系列優(yōu)點。日益受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。減速器是由擺線針輪和行星支架組成以其體積小，抗沖擊力強，扭矩大，定位精度高，振動小，減速比大等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人，機床，醫(yī)療檢測設(shè)備，衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域。它較機器人中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故世界上許多國家高精度機器人傳動多采用減速器，因此，該種減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢。減速機由一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成，減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械，是最常用的減速機之一而且振動小，噪音低，能耗低。減速機的傳動裝置是由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)兩部分組成，為一封閉差動輪系。主動的太陽輪與輸入軸相連，如果漸開線中心輪順時針方向旋轉(zhuǎn)，它將帶動三個呈12°0布置的行星輪在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時還有逆時針方向自轉(zhuǎn)，三個曲柄軸與行星輪相固連而同速轉(zhuǎn)動，兩片相位差18°0的擺線輪鉸接在三個曲柄軸上，并與固定的針輪相嚙合，在其軸線繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時針轉(zhuǎn)動。輸出機構(gòu)（即行星架）6由裝在其上的三對曲柄軸支撐軸承來推動，把擺線輪上的自轉(zhuǎn)矢量以1:的1速比傳遞出來。減速器具有非常明顯的優(yōu)點。扭轉(zhuǎn)剛度大，輸出機構(gòu)即為兩端支承的行星架，用行星架左端的剛性大圓盤輸出，大圓盤與工作機構(gòu)用螺栓聯(lián)結(jié)，其扭轉(zhuǎn)剛度遠大于一般擺線針輪行星減速器的輸出機構(gòu)。在額定轉(zhuǎn)矩下，彈性回差小。傳遞同樣轉(zhuǎn)矩與功率時的體積?。ɑ?qū)W習資料學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料學習資料者說單位體積的承載能力大）減速器由于第一級用了三個行星輪，特別是第二級，擺線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)計中，讓傳動機構(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總體積大為減小。三、機器人軌跡規(guī)劃與控制導論機器人軌跡規(guī)劃就是討論計算軌跡方法的研究,軌跡描述了我們希望操作臂在多維空間中的運動路線。機器人系統(tǒng)在運動過程中必須遵循一個原則,就是運動過程中盡量平滑、平穩(wěn),也就是要避免位置、速度和加速度的突變,如果運動不平稚會產(chǎn)生機械部件的磨損加劇,并導致機器人系統(tǒng)的振動和沖擊。事實上,突變的運動需要無窮大的動力實現(xiàn),而電動機因受物理的限制不能提供上述動力。因此,我們就必須規(guī)劃機器人的運動軌跡,可以用簡單的技術(shù)規(guī)劃機器人的運動,使其運動平滑、平穩(wěn),減少沖擊和振動,能夠保證整個機器人系統(tǒng)長期、高效、穩(wěn)定的運行。但是,不能保證不產(chǎn)生運動的突變和抖動,以及機器人剛體的振動。所以,對機器人的軌跡規(guī)劃進行深入的研究就非常重要,而且隨著對機器人要求的不斷提高,如何保證機器人能夠高速、平穩(wěn)的到達指定位置,提高整個機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,軌跡規(guī)劃就顯得越來越重要。而拾取操作的軌跡規(guī)劃又是軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)和根本,是研究有路徑約束和障礙約束的軌跡規(guī)劃的前提。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，操作機器人經(jīng)常會遇到一些難題，如機器人啟動或停止時的手部發(fā)生抖動，或者機器人末端執(zhí)行器不能運動到目標位置等現(xiàn)象，這些不良現(xiàn)象發(fā)生時，嚴重的情況下會對機器人的機構(gòu)產(chǎn)生嚴重的磨損和破壞，極大影響機器人壽命。這就要求機器人系統(tǒng)在實際的工作中，運動能盡量保持平滑、平穩(wěn)，避免速度、加速度的突變，使其具有高的工作精度和運動平穩(wěn)度，防止機器人系統(tǒng)發(fā)生振動和沖擊。為了解決上述這些難題，保證機器人能夠平穩(wěn)地、快速地、準確地到達指定的位置，可以在操作機器人前對其進行軌跡規(guī)劃，并且配合利用機器人仿真技術(shù)模擬軌跡規(guī)劃的全過程，這樣也就可以避免沖擊、振動等不良現(xiàn)象的發(fā)生。機器人的軌跡規(guī)劃就是討論計算軌跡規(guī)劃方法的研究，軌跡描述了操作臂所希望的在空間中的運動軌跡。為了保證機器人能夠平穩(wěn)，并且能快速、準確地到達指定的位置，就需要對其進行軌跡規(guī)劃，可見對機器人的軌跡規(guī)劃進行研究是非常必要的，而且隨著對機器人工作效率要求的不斷提高，機器人在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，軌跡規(guī)劃顯得尤為重要。四、制造業(yè)的智能化與信息化CIM（ComputerIntegratedManufacturing）--是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的哲理。它包含兩個要點：（1）企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的，需要統(tǒng)一考慮。（體現(xiàn)系統(tǒng)的觀點）（2）整個制造過程實質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。（體現(xiàn)信息的觀點）CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）--計算機集成制造系統(tǒng)--CIMS是CIM生產(chǎn)哲理的實施。--因此，通俗解釋為：用計算機通過信息集成實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，求得企業(yè)的總體效益。CIMS-2的定義：”將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行達到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成。以加強企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的T、Q、C、S、E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力?！庇嬎銠C輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign）的英文縮寫為CAD。其含義是指利用計算機進行高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品和工程設(shè)計。CAD的Design對象可分為三大類：產(chǎn)品（Production）：機械、電子、電氣、輕工產(chǎn)品等。工程（AEC：Architecture、Engineering、Construction）：建筑物、工廠的廠房、石油化工設(shè)施等。藝術(shù)：電影特技、動漫、廣告等。CAD/CAM技術(shù)是當代最杰出的工程技術(shù)成就之一：從根本上改變了傳統(tǒng)上依靠手工繪圖，憑借圖紙組織整個生產(chǎn)過程的技術(shù)管理模式。衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。ERP的理論基礎(chǔ)：企業(yè)的所有信息資源包括3大塊：物流、資金流和信息流ERP建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上ERP利用現(xiàn)代企業(yè)的先進管理思想，全面地集成了企業(yè)的所有信息資源信息ERP為企業(yè)提供決策、計劃、控制與經(jīng)營業(yè)績評估提供了全方位和系統(tǒng)化的管理平臺。智能制造是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng)，旨在高效、優(yōu)質(zhì)、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶。包括制造裝備的智能化，設(shè)計過程的智能化，加工工藝的優(yōu)化，管理的信息化，服務(wù)的遠程化。具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制的特征。五、中國制造2025與智能制造中國制造2025基本方針：創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本。第一步：力爭用十年時間，邁入制造強國行列。第二步：到2035年，我國制造業(yè)整體達到世界制造強國陣營中等水平。第三步：新中國成立一百年時，制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。十大領(lǐng)域：新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，高檔數(shù)控機床和機器人，.航空航天裝備，.海洋工程裝備及高技術(shù)船舶，.先進軌道交通裝備，節(jié)能與新能源汽車，電力裝備，農(nóng)機裝備，新材料，生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。《中國制造2025》“1+X”規(guī)劃體系“1”——《中國制造2025》“X”一一11個配套的實施指南、行動指南或發(fā)展規(guī)劃指南，包括：5個工程實施指南一一制造業(yè)創(chuàng)新中心、工業(yè)強基、綠色制造、智能制造和高端裝備創(chuàng)新。4個發(fā)展規(guī)劃指南一一制造業(yè)人才、信息產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)。2個行動指南一一發(fā)展服務(wù)型制造、促進裝備制造業(yè)質(zhì)量品牌提升等。智能制造是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng)，旨在高效、優(yōu)質(zhì)、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶。包括制造裝備的智能化，設(shè)計過程的智能化，加工工藝的優(yōu)化，管理的信息化，服務(wù)的遠程化。具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制的特征。推進和實施智能制造的關(guān)鍵是要遵循“三要三不要”。不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動化——需要補先進工藝和自動化的課；不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化——需要補建立在現(xiàn)代管理基礎(chǔ)上的信息化的課；不要在不具備網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化基礎(chǔ)時搞智能化——需要補課、普及、充實、提高。我們在工業(yè)2.0的自動化、工業(yè)3.0的信息化過程中，還有一系列基礎(chǔ)性問題沒有解決好，必須圍繞制造業(yè)，強基固本，創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，才能實現(xiàn)制造強國，邁向工業(yè)4.0。智能制造標準規(guī)范要先行；智能制造支撐基礎(chǔ)要強化；賽博物理CPS理解要全面。未來智能工廠中，智能化生產(chǎn)設(shè)備和智能化產(chǎn)品將成為CPS的物理基礎(chǔ)，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同交互，實現(xiàn)人機物互聯(lián)和信息共享，構(gòu)建數(shù)字孿生體（digitaltwin），實現(xiàn)賽博物理生產(chǎn)系統(tǒng)（CPPS），支持和實現(xiàn)智能制造新模式。工業(yè)4.0兩大主題：智能工廠（智能服務(wù)）和智能生產(chǎn)（智能物流）三項集成：通過價值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的橫向集成（橫向集成），貫穿整個價值鏈的端到端工程數(shù)字化集成（端到端集成），垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化制造（縱向集成）。工業(yè)4.0項目主要受益于兩大主題一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；關(guān)注重點為智能機床、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)板塊中的沈陽機床、昆明機床、秦川機床、中際裝備、東土科技、東華測試、智云股份。二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等，重點關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)和晶科技、機器人概念三豐智能、機器人和3D打印大族激光、金運激光等。六、球磨機節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)的研究在粉磨工藝中最主要的設(shè)備就是球磨機，各類球磨機大致相同，屬于低速重載設(shè)備，且要求具有一定的恒轉(zhuǎn)矩，以滿足球磨機裝載量的要求。球磨機筒體的轉(zhuǎn)速太低或太高，都會降低鋼球?qū)ξ锪系难心バ省Ｇ蚰C轉(zhuǎn)速較低時，鋼球和物料隨筒體內(nèi)壁上升，當鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角，鋼球沿斜面滑下不能形成足夠的落差，鋼球?qū)ξ锪系哪ニ樽饔煤苄?這種情況效率很低；如果筒體的轉(zhuǎn)速很高時，由于離心力的作用，以致物料和鋼球不再脫離筒壁，而隨其一同旋轉(zhuǎn)，這時鋼球沒有撞擊作用，物料只受到輕微的研磨，效率也很低。因此球磨機料筒的轉(zhuǎn)速要求恒定。要考慮球磨機變頻調(diào)速節(jié)能，其轉(zhuǎn)速變化的范圍也不大，且可能使球磨的時間增長,節(jié)能的效果不明顯。電動機作為球磨機電力傳動方式的生產(chǎn)機械，其功率是按最大負荷或長期額定負荷選擇的，而絕大部分工作時間設(shè)備不能滿載運行，特別是用于塑料粉末生產(chǎn)的球磨機采用滑差調(diào)速電機拖動，其電機始終工作在滿電壓、滿速度狀態(tài)，負載滿載率卻經(jīng)常很小。學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考影響球磨機粉磨效率的主要因素研磨體級配與裝載量不合理：未根據(jù)不同物料特性合理選擇研磨體規(guī)格與裝載量，導致磨機出力系數(shù)（出力/裝載量）低，一般為0.4?0.8。物料破碎過程中未根據(jù)其所需破碎能量進行分級破碎，實現(xiàn)破碎能量利用最大化。不同特性物料混磨：物料中雜物未篩分（如煤中夾雜石塊等）及大塊物料未預破碎。工況調(diào)整不合理：通風出力、干燥出力與粉磨出力三者不匹配，無效能耗增加。5、研磨體耐磨性差：運行一段時間后失圓率增加，粉磨出力降低。電機控制是一個非線性控制問題，變頻器在基頻以下調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速可節(jié)能，節(jié)能的幅度與調(diào)速的范圍有關(guān)，但對球磨機速度可調(diào)范圍不大,節(jié)能效益不明顯。從球磨機節(jié)能運行的角度出發(fā)，在滿足相同負載功率前提下，按能耗最小尋優(yōu)目標的功率因數(shù)，確定最佳調(diào)整電壓，以減少電機輸入有功功率的控制系統(tǒng)，采用降壓提效，以旁路雙斜坡軟啟動的控制方法改善球磨機的啟動性能，從而以輕載降壓來提高球磨機的運行效率。通過實驗數(shù)據(jù)表明，該節(jié)能策略與控制方法是可行的，對球磨機節(jié)能運行起到作用。七、復雜系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面的設(shè)計研究隨著計算機技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，復雜化的信息操控系統(tǒng)也進入了信息化時代。在很多復雜信息系統(tǒng)中已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的顯控界面，被廣泛應(yīng)用到戰(zhàn)機船舶駕駛操縱、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮、汽車駕控等各種復雜的人機交互系統(tǒng)和環(huán)境之中。復雜信息系統(tǒng)的計算機數(shù)字界面信息來源渠道多，信息量大，信息結(jié)構(gòu)關(guān)系錯綜復雜，是人機信息交互的重要載體和媒介。從某種意義上來說，復雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面就是系統(tǒng)的大腦，系統(tǒng)的各方面信息都匯集于此，復雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面已成為操作者獲取信息、知識推理、判斷決策的重要手段和操作依據(jù)。復雜信息系統(tǒng)人機交互界面在軍事、信息安全、地理交通等諸多重要領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代和非常重要的作用。在軍事領(lǐng)域，隨著新軍事革命時代的到來，現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)效能的發(fā)揮建立在能量流（動力系統(tǒng)）、信息流（信息系統(tǒng)）和物質(zhì)流（武器裝備）的有機結(jié)合之上。信息化條件下，戰(zhàn)場情況變化急劇，戰(zhàn)機稍縱即逝，軍事人員要及時關(guān)注戰(zhàn)場態(tài)勢并作出決策，單靠“人腦”顯然難以完成，必須借助于以計算機技術(shù)為主的數(shù)字界面信息系統(tǒng)。“復雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互與設(shè)計”是對復雜系統(tǒng)數(shù)字界面的可用性和信息使用績效進行研究，是基于對數(shù)字界面進行元素解構(gòu)并分析數(shù)字界面信息編碼的設(shè)計原則和方法，提煉出符合操作人員認知規(guī)律的設(shè)計原則和方法。研究以眼動追蹤、腦電測試、認知負荷態(tài)勢感知、界面信息架構(gòu)與編碼、三維交互和多點觸控等六大技術(shù)為手段，以視覺感知、學習資料注意捕獲、信息流、生態(tài)融合、認知摩擦等五大科學理論為支撐。在界面設(shè)計的迭代過程中，實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)數(shù)字界面的設(shè)計、評估和開發(fā)。研究針對戰(zhàn)機航電系統(tǒng)顯示界面設(shè)計和評價方法展開，有如下重要作用和意義：一是增強飛行員的情境認知能力，幫助飛行員執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，提高戰(zhàn)機作戰(zhàn)能力；二是通過合理的顯示界面，幫助飛行員正確理解和操作界面，幫助飛行員做出正確決策；三是通過對顯示界面信息進行合理篩選，確保與功能任務(wù)相關(guān)的必要信息傳遞，減輕飛行員操作負擔，降低認知負荷；四是通過顯示屏幕將數(shù)據(jù)集成，保證飛行員正確地理解界面信息，保障飛行任務(wù)完成；五是建立戰(zhàn)機航電系統(tǒng)人機交互界面可用性度量指標體系和方法體系，通過眼動追蹤和腦生理指標評估，進一步優(yōu)化了航電界面生理測試評估體系。復雜信息系統(tǒng)的研究主要可分為兩個方面，普通民用復雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域和特殊軍用復雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域。普通民用復雜信息系統(tǒng)主要有汽車、船舶、民用飛機、核電控制等操控系統(tǒng)；特殊軍用復雜信息系統(tǒng)主要有航天飛行器、艦艇、戰(zhàn)斗機以及現(xiàn)代化戰(zhàn)場指揮等監(jiān)控指揮系統(tǒng)。以美國為首的西方國家，在復雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域處于絕對的領(lǐng)先地位，無論是對民用還是軍用復雜信息系統(tǒng)，研究者們都進行了大量深入的研究，取得了許多階段性研究成果。美國將21世紀的基礎(chǔ)研究內(nèi)容分為4項，其中有一項就是人機界面。美國國防部的關(guān)鍵技術(shù)計劃不僅把人機交互界面列為軟件技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，而且專門增加了與軟件技術(shù)并列的人機系統(tǒng)界面這項內(nèi)容。日本也提出了FPIEND21計劃(FuturePersonalizedInformationEnvironmentDevelopment),其目標就是要開發(fā)21世紀的計算機信息系統(tǒng)界面。根據(jù)國內(nèi)外先進戰(zhàn)機顯示界面發(fā)展情況來看，該領(lǐng)域未來的研究主要集中在如下幾個方面：人性化研究。在現(xiàn)代戰(zhàn)機顯示界面系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)最大化地考慮人的認知因素，改善航電界面的認知情況，提高飛行員情境認知能力，開展人性化界面設(shè)計是當前我國航電界面發(fā)展的關(guān)鍵趨勢?？茖W性研究。通過科學的評估測試方法，利用當前的新科技拓展相關(guān)實驗研究工作，進行科學的界面設(shè)計，提高界面能效和優(yōu)化界面績效，從而確保顯示界面?zhèn)鬟f給飛行員的信息符合人的認知，使人—機—環(huán)境達到最優(yōu)。簡約化研究。通過信息架構(gòu)的深度分析研究，簡化和優(yōu)化航電界面，結(jié)合信息的分層，有效降低飛行員的認知負荷，幫助其適應(yīng)高度緊張的戰(zhàn)場環(huán)境。標準化研究。采用標準化的航電顯示界面，以縮短航電系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)周期，縮短飛行學習資料學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學習資料學習資料員培訓時間，快速形成戰(zhàn)斗力。八、輕盈化、數(shù)字化、智能化汽車智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車交互界面。近年來，智能車輛己經(jīng)成為世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達國家都將其納入到各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當中。所謂“智能車輛”，就是在普通車輛的基礎(chǔ)上增加了先進的傳感器（雷達、攝像）、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同，它指的是利用多種傳感器和智能公路技術(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務(wù)設(shè)施（餐飲、旅館、加油站、景點、停車場）的信息資料；其次是GPS定位系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較，確定以后的行駛方向；道路狀況信息系統(tǒng)，由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息，如堵車、事故等，必要時及時改變行駛路線；車輛防碰系統(tǒng)，包括探測雷達、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng)，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時及時減速或剎車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛；緊急報警系統(tǒng)，如果出了事故，自動報告指揮中心進行救援；無線通信系統(tǒng)，用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡(luò)；自動駕駛系統(tǒng)，用于控制汽車的點火、改變速度和轉(zhuǎn)向等。通常對車輛的操作實質(zhì)上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關(guān)系復雜多變、不確定多干擾源的復雜非線性系統(tǒng)的控制過程。駕駛員既要接受環(huán)境如道路、擁擠、方向、行人等的信息，還要感受汽車如車速、側(cè)向偏移、橫擺角速度等的信息，然后經(jīng)過判斷、分析和決策，并與自己的駕駛經(jīng)驗相比較，確定出應(yīng)該做的操縱動作，最后由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。因此在整個駕駛過程中，駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現(xiàn)駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況，很容易造成交通事故。智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，這種汽車不需要人去駕駛，人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。因為這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統(tǒng)之類的裝置，這些裝置都裝有非常復雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、剎車，可以自動繞過地面障礙物。在復雜多變的情況下，它的“大腦”能隨機應(yīng)變，自動選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。個人心得機械專業(yè)是以有關(guān)的自然科學和技術(shù)科學為理論基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的技術(shù)經(jīng)驗，研究和解決在開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、運用和修理各種機械中的全部理論和實際問題的應(yīng)用學科。幾千年前，石器時代的各種石斧、石錘、木質(zhì)和皮質(zhì)等簡單粗糙的工具是后來出現(xiàn)的機械的先驅(qū)。經(jīng)過漫長的發(fā)展，機械已與人類社會的進步形成了密不可分的關(guān)系。機械工程學科是研究機械系統(tǒng)和產(chǎn)品的性能、設(shè)計及制造的理論、方法和技術(shù)的科學，包括機械學和制造學兩大領(lǐng)域。目前學科研究方向包括