人機分離半自動人工裝置

1. 大學課堂人機分離的弊端

收手機只是表面工作，並不能讓學生更專注學習，主要還是看學生的個人自控能力吧。像有些同學不喜歡某些課程，即使收掉他們的手機，他們也會看課外書、報紙等打發時間，還有最直接的做法就是乾脆逃課。」小霍還說，他們班中超過一半人有兩部手機，即使上交了一部，還是會有另外一部可以使用。況且手機也不是只有弊沒有利，運用恰當的話，手機也可以起到很好的輔助作用。「比如說，當老師講到一個知識點，我很有興趣但不是很了解，可以馬上上網搜索一下，我認為這樣更有利於鞏固知識點。大部分學生都有使用手機輔助學習的習慣，如上英語課時用翻譯軟體查閱不懂的生詞，上課來不及抄筆記時用手機拍下投影PPT等。

2. 仿生學資料！急！

仿生設計學

仿生設計學,亦可稱之為設計仿生學（Design Bionics）,它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及到數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。
仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同，它是以自然界萬事萬物的「形」、「色」、「音」、「功能」、「結構」等為研究對象，有選擇地在設計過程中應用這些特徵原理進行的設計，同時結合仿生學的研究成果，為設計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展，是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達到了高度的統一，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。

自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中，與周圍的生物作「鄰居」，這些生物各種各樣的奇異本領，吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，並通過創造性的勞動，製造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的，只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬，是人類初級創造階段，也可以說是仿生設計的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防禦猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建築結構來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發明了風箏，並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研製能飛的木鳥；並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關戾置於腹內，發之則凌雲奮飛，可高達三丈至一二百步外，始卻下。」西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高台上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進行了細致的觀察和研究，這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」，也反映了人們向鳥類借鑒的願望。

我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓，由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設計活動，為開發我國光輝燦爛的古代文明，創造了非凡的業績。
外國的文明史上，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發明了鋸子，傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時，德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹，並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來，設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂，在一戰期間，人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外，為潛水員製作的蹼，幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。

二、仿生設計的歷史

自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中，與周圍的生物作「鄰居」，這些生物各種各樣的奇異本領，吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，並通過創造性的勞動，製造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的，只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬，是人類初級創造階段，也可以說是仿生設計的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防禦猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建築結構來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發明了風箏，並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研製能飛的木鳥；並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關戾置於腹內，發之則凌雲奮飛，可高達三丈至一二百步外，始卻下。」西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高台上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進行了細致的觀察和研究，這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」，也反映了人們向鳥類借鑒的願望。

我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓，由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設計活動，為開發我國光輝燦爛的古代文明，創造了非凡的業績。
外國的文明史上，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發明了鋸子，傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時，德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹，並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來，設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂，在一戰期間，人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外，為潛水員製作的蹼，幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。

三、仿生設計的發展

到了近代，生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例：
在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後，人們通過不泄的努力，終於找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平，飛行時，上面的氣流比下面的快，由此形成下面的壓力比上面的大，於是翅膀就產生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。
1852年，法國人季法兒發明了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾製造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人，他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過，他堅信人能飛行。1891年，他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機，自己還進行試飛；此後五年，他進行了2000多次滑翔飛行，並同鳥類進行了對比研究，提供了很有價值的資料。資料證明：氣流流經機翼上部曲面所走路程，比氣流流經機翼下平直表面距離較長，因而也較快，這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合；上部氣流由於走的較快，它就較為稀薄，從而產生強大吸力，約占機翼升力的三分之二大小；其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。
19世紀末，內燃機的出現，給了人類有史以來一直夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計製作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們。為此，萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如，他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落，靠轉動這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。
後來，隨著飛機的不斷發展，它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形，它們變的更簡單，更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現代，科學高度發展但環境破*、生態失衡、能源枯竭，人類意識到了重新認識自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會，成為仿生學的正式誕生之日。
此後，仿生技術取得了飛躍的發展，並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展，一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。
近代，科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼，用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星；根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究，獲得了化學能轉化為光能的新方法，從而研製出化學熒光燈等等。

目前，仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時，還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特徵，並把它運用到技術系統中，改善已有的工程設備，並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統；同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖，亦為現代設計的發展提供了新的方向，並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。
對人腦的探索，可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比，現在的電子計算機只能作為算盤。
對植物光合作用的研究，將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑。
對生物體結構和形態的研究，有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」。
信天翁是一種海鳥，它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究，可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質，對其機理的研究，將會對人工合成這些物質有所啟發。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術，設計製造製造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測，在本世紀中後期，除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模擬血液的功能，可以製造、傳遞養料及廢物，並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血；模擬腎功能，用多孔纖維增透膜製成血液過濾器，也就是人工腎；模擬肝臟，根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質，製成人工肝解毒器；模擬心臟功能，用血液和單向導通驅動裝置，組成人工心臟自動循環器。
隨著對宇宙的開發、認識，又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設計，創造出地球上前所未有的新的裝置……

仿生設計學的特點與研究內容

仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科，其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里，我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有：
1、形態仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、雲、山、川、雷、電等）的外部形態及其象徵寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。
2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。
3、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。
4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。
從國內外仿生設計學的發展情況來看，形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點。在本文中，還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的一些情況。

作為一門新興的邊緣交叉學科，仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點，但他又有別與這兩門學科。具體說來，仿生設計學具有如下特點：
1、 藝術科學性
仿生設計學是現代設計學的一個分支、一個補充。同其它設計學科一樣，仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性。鑒於仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、以一定的仿生學理論和研究成果為依據，因此具有很嚴謹的科學性。
2、 商業性
仿生設計學為設計服務，為消費者服務，同時優秀的仿生設計作品亦可刺激消費、引導消費、創造消費。
3、 無限可逆性
以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型，該作品在設計、投產、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發展。仿生學的研究對象是無限的，仿生設計學的研究對象亦是無限的；同理，仿生設計的原型也是無限的，只要潛心研究大自然，我們永遠不會有江郎才盡的一天。
4、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設計學，必須具備一定的數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科的基本知識。
5、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設計學，必須在設計學的基礎上，既要了解生物學、社會科學的基礎知識，又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識。它是產生於幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。

五、仿生設計學的研究方法

仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」：
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象，然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型，用各種技術手段（包括材料、工藝、計算機等）對它們進行研究，做出定量的數學依據；通過對生物體和模型定性的、定量的分析，把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能，並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析，用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發，達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析，做出定量的數學依據，用各種技術手段（包括材料、工藝等）製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度，從具象的形態和結構中，抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後，開始對它們進行各種可行性的分析與研究：
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時，亦要對生物的生活環境進行分析，要研究為什麼是這種色彩？在這一環境下這種色彩有什麼功能？
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，通過分析，找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段，對生物體的運動規律進行研究，找出其運動的原理，針對性的解決設計工程中的問題。
當然，我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。
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-- 作者：文丐
-- 發布時間：2004-9-15 7:41:15

-- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命

仿生是高科技的代名詞，它是指運用尖端的科學技術，來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能，更加有效地為人數服務。各國都在不遺餘力地加大在仿生學方面的研究。可以說，仿生學研究程度的高低，是國家綜合國力的重要標志之一。榮事達集團研製開發的「仿生搓洗」全自動洗衣機最近推向市場，將仿生技 術運用於洗衣機領域，產生了革命性的影響。

據了解，這種洗衣機首先具有神經智能網路功能，可以模仿人的恩維判斷能力，根據衣物的重量、質地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低，從而達到最佳的洗滌狀態。其次，具有搓衣板的功能。洗衣機內的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來回搓動，這種搓動被控制在300度以內，能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉動所帶來的噪音，採用直流永磁無刷電機直接驅動，有效地防止噪音的產生。

直流永磁無刷電機可節電50％

採用直流永磁無刷電機，在電子驅動器的控制下可實現無級調速，並可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此，不同的衣物質地、臟污程度可以設定不同的洗滌程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢節奏和力度，實現「仿生」搓洗。另外，採用直流永磁電機比採用交流電機節電50％。

電子剎車技術把噪音降到最低

有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會，他們在換購洗衣機時總希望擁有一台沒有噪音的洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機則恰好能滿足這一點。

這主要是因為「仿生搓洗」洗衣機採用電子擎實現電子剎車，剎車時由電機本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機採用機械摩擦剎車時產生的噪音和振動，實現了靜音運轉。

搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑

有洗衣機使用經驗的消費者知道，洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網，用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是「仿生搓洗」洗衣機卻沒有這種過濾網，為什麼呢？業內專家解釋，這是因為「仿生搓洗」洗衣機的內部構造根本有別於波輪式和滾筒式洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機採用的驅動擎是豎立的搓洗棒，能夠使動能從中央向四周傳遞。當洗衣機啟動時，搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度，有效避免了衣物因連續旋轉而形成的纏繞，以及與桶壁摩擦產生的碎屑，洗得干凈、不纏繞、無摩擦，當然不需要過濾網。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似，並能達到手洗效果，「仿生搓洗」洗衣機也由此得名。

（選自《精品購物指南 》）

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-- 作者：枯藤老樹
-- 發布時間：2004-9-20 17:56:29

-- 論仿生製造

師 漢 民

摘 要 闡明製造過程與生命現象之間的相似之處：基於自組織機制的有序化、基於信息模型的個體復制，以及通過進化過程形成的高度適應性。論述仿生製造的基本內涵，指出現代製造科學應該從生命現象及生命科學中學習與借鑒的主要內容，它們包括完善的信息技術、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機材料、奇妙的生物智能、高效的尋優與趨優方法，以及先進的組織結構和運行模式。提出關於加強學科間的聯合，促進仿生製造技術研究的建議。

-- 結構構件
對於構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如：「疾風知勁草」，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什麼兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子。

3. 豐田的「人機分離」是如何實現的

第1階段——手工作業
這個階段是豐田產品加工的初級階段，在早期的豐田，這個相當正常，因為整個製造業水平都很低，都以手工為主（甚至我國都還沒有汽車製造），比如人用銼刀切削產品。即便在當今的21世紀20年代，精益化、數字化、智能化盛行，仍然還有很多企業在手工操作，這是企業發展極不平衡的表現。
第2階段——手動進給，自動加工
在這個階段，豐田實現人給機器上下料，啟動機器，並手動進給刀具，只有加工作業是由機器執行。這個就好比我們說的半自動化，人做一部分工作，機器做一部分工作，兩者協作完成，誰也離不開誰。比如半自動的車床，老式的銑、刨、磨。
第3階段——自動進給，自動加工
豐田實現由人給機器上下料，啟動機器之後，機器會自動進給，開始加工。然後人的工作是檢驗並處理異常（這些工作在第一、二階段也是由人來完成的）。這是更加自動化的「半自動化」，人更多的解放出來，機器承擔了大部分工作。
第4階段——半自動化（自動裝卸產品，自動進給與切削）
在這個階段，豐田實現了機器完全自動上下料、啟動、自動進給並開始加工，人的工作只有檢驗並處理異常。這個階段基本就是我們目前說的「自動化」（新鄉先生定義為半自動化），正常情況下都是設備自動加工完成，人只是做一些輔助工作。
第5階段——加工與檢驗異常的自動化
機器完全自動地上小料、啟動、自動進給並開始加工。除此之外，機器還會自動檢測異常，人的工作只是在機器檢測到異常後進行處理。這是進一步的自動化，實現了自動檢測功能。
第6階段——加工、檢驗異常與處理的自動化
機器完成實現自動加工、檢測異常和異常處理，這是「正規的自動化」，也可以說是「全面自動化」，也就是人幾乎不用直接參與整個生產過程，類似於我們常說的無人工序、可以擴大到無人車間，甚至無人工廠。這樣，人就真正解放出來了。補充一句，如果加上數據的分析和迭代，這就實現了智能化。

4. 免燒磚機的設備流派

截止2013年，國內「免燒磚機」基本分為兩個流派 機械成型免燒磚機國內工程技術人員結合我國新型牆體材料國家標准以及新型建築牆材要求，設計製造的新型半干法壓製成型設備。它可以把制備好的原料：粉煤灰、爐渣、水渣、煤矸石、砂、石屑、礦尾渣、劣質黃土、建築垃圾等，經過合理的級配後壓製成型。
曲軸雙曲柄類機械成型免燒磚機各部位機械聯動設計合理，曲柄旋轉一周聯動可完成填料、壓製成型、推出磚坯全部過程。
主要結構：機械成型免燒磚機由電動機、減速器、送料系統、曲柄滑塊壓製成型系統、壓頭部分、調料機構等組成。
工作原理：主電動機通過皮帶輪上皮帶驅動減速器轉動，經聯軸器將動力傳送至小齒輪軸，小齒輪帶動大齒輪轉動（即主軸轉動）。通過曲柄連桿機構把圓周運動轉變成橫梁的上下直線運動。橫梁的上下運動帶動料車前後運動，同時完成加料、推磚工作。橫梁抬起時主軸凸輪推動下壓頭體，把壓製成型的製品頂出模腔，料車同時動作，把被頂出成型製品推過模腔口至撿拾平台，並供給模腔物料。壓制系統進行：供料、壓制、頂出模腔、推出製品、供料……周而復始的循環工作。
優點：其獨特的預壓緩沖上壓頭設計及特殊設計的調料機構使（開發設計這套系統的企業獲得國家專利）該設備壓出的成型製品可做免燒、蒸養、蒸壓及燒結等養護方式的標准磚，更換模具還可生產出多品種規格的多孔磚、盲孔磚及異型製品，可以「一機多用」實現多功能設備效果。採用機械聯動設計，設備運行穩定，製品質量可以得到很好的保證。
推薦：該類免燒磚機設備產量約2000~3000塊/h，全套設備價格企業報價20~25萬元左右（僅供參考，不同廠家主機型號、配套輔機及具體數據均不同）。根據其單台設備的產量及全套設備價格適合個人或中型小型企業投資磚廠選用。 由PLC電腦智能控制，採用液壓傳動、振動加壓成型。電腦控制可根據生產不同產品、不同材料的需求，隨機調整參數。各動作互相呼應及互鎖，安全穩定。 隨機監測故障自動提示、人機對話。
其控制系統分為四項：
1、輸料系統：獨特的強制式布料機構以及適應不同模具型腔變化的專用拱料桿起到強制破拱及二次攪拌的效果，可最大程度地保證大摻量粉煤灰布料的均勻一致。
2、振動系統：採取特殊技術優化布置振動軸，使振動在整個台板范圍內均勻分布，從而大大提高製品性能的一致性、穩定性，在同配比的情況下做出更高質量的製品，同時有效地降低雜訊。獨特的固定台設計形式，可提高製品成型速度及製品尺寸的精確性。
3、液壓系統：採用先進的液壓雙比例控制技術，可方便地對液壓系統任意分支油路的壓力和油量進行調控，從而可使用不同原材料生產相同的高質量產品。
4、電控系統：全過程智能控制，配備數據輸入輸裝置，實現理想的人機對話。控制系統還包括先進的安全邏輯控制及故障診斷系統。可選配遠程調控。
特點結構
主要特點在於：傳動部份完全密封，自動供油，循環潤滑，不需要人工注油。回轉拉桿與齒輪體分離，使曲軸齒輪副完全密封。承壓活塞多重防塵、密封，壓力供油潤滑。頂塞桿採用球面瓦副。調料機構採用蝸桿蝸輪升降，使調料輕松可靠。
該機採用高速飛輪儲能、配用電機功率小、壓力大、磚坯成型好。完全密封，柱塞油泵壓力供油，循環潤滑，整機結構緊湊合理，高效節能、新穎先進、外型美觀，操作、維修方便、安全可靠。各項技術經濟指標均為同類機型先進水平，是用戶首選機型。本設備是八孔盤轉式單向加壓機械式 。壓磚機構為曲柄連桿機構。
主要由減速傳動機構、成型機構、調料機構、給料機構、潤滑機構、電控系統組成。磚坯型腔八等份均布於回轉盤上，回轉盤在偏心拉桿的作用下沿中立軸作逆時針方向間歇旋轉。減速傳動機構、壓製成型機構、調料機構、給料機構、轉盤、軌道、回轉機構、潤滑系統、電控系統均固定在機座上。
輔助設備
該系統主要輔助設備有配料機、攪拌機、升板系統、子車系統、母車系統、降板及碼垛系統等。
1、配料機。採用電腦控制，可根據選用不同原材料，輸入配方的一列菜單進行自動計量，然後將材料傳送入攪拌機；
2、攪拌機。適用於各種混凝土製品物料的強制拌和、攪拌，將攪拌好的物料由輸送機送入成型機；
3、升板系統。採用機械同步傳動，產品提昇平穩，由PLC主電腦控制，將成型後的產品升至10層
4、子、母車系統。有PLC主電腦控制，利用同一變頻器同時控制子車、母車的運行，實現了低速啟動、高速運行，到位後自動減速、剎車、停止，將製品進入養護窯養護，同時到另一養護窯道內，將已養護好的產品運送至降板機；
5、降板及碼垛系統。子、母車將產品從養護窯養護取出送至降板機，由降板機將其進行碼垛，產品由叉車運至成品堆場，全線均可手動、半自動、全自動集中控制，實現了機、電、液一體化的全自動生產線。
推薦：此類設備需較大場地建設配套設備、升降系統、機械手、擺渡車等，設備及場地建設投資量巨大，中小型投資單位無法負擔，建議大型投資企業建設磚廠選用。

5. 半自動釘箱機有什麼作用自動釘箱機速度怎麼樣

技術的不斷發展，對瓦楞紙箱的外觀要求也越來越高，比如精美的印刷圖案、整齊漂亮的
釘線封箱等。因此全自動／半自動釘箱機也更多的在紙箱廠應用起來。與手動釘箱機相比，全自動／半自動釘箱機不僅生產效率高，而且釘箱釘距均勻、美觀。全自動釘箱機與半自動釘箱機的主要區別在於：送紙的自動化。全自動釘箱機的送紙是由送紙裝置把紙板折疊並送入釘箱部進行釘箱的；而半自動釘箱機是由人工進行紙板折疊和送進的。半自動釘箱機一般為卧式結構，分為單片式和雙片式釘箱機兩種類型。雙片式釘箱機結構較為復雜，而且功能全，能夠釘單片紙箱和兩頁成型紙箱。
機器紙台是由液壓油泵驅動油缸作升降動作的，上、下限位行程開關可以有效防止升降超位而發生的機械事故；光電裝置可控制自動上升，維持正常的給紙高度；送紙輪調整間隙採用電動調整裝置，適合各種類型不同厚度的瓦楞紙板；PLC可編程式控制制器系統穩定可靠，交流伺服馬達控制紙板前進與停止，保證釘距的均勻、精確；自動記數光眼對成品進行自動計數記錄產量，並且可以設定分離送出，配合後段的結束機作業；釘箱機的訂頭採用特殊鋼材精製而成，具有耐磨實用的效果；機器電控系統採用彩色觸摸屏，提供良好的人機界面，完成釘距自動設定、加強釘的設定或取消以及故障查找等。

6. 為降溫，在注塑車間建空調房，如何規劃

我到是沒改過，但對注塑車間到是有所了解，如果我沒猜錯樓主應該是浙江那邊的吧，以前我在注塑車間做過主管，現在正好又是搞家電維修，我到有一個辦法你看能否適用一下，注塑機與其他機型有所不同，因為是一體機，從進料到出品，都是在一線之上，要想做到人機隔離確實有點困難，我推進使用隔熱板做隔牆，將機器與超做空間隔離，在出品處開一個小門作為取成品用，調節控制台處也開一個小窗，為了能達到更好的降溫效果將控制台處開的小窗用玻璃做門 不調節時可以關閉但又可以直觀其內，因進料不是時刻都要加料可以改走隔熱區以外的地方，我想也只能這樣否則只有等比我更高的高手幫你了 祝好運

7. 什麼是智能理貨

智能理貨，升級了原有的理貨工作流程，解放了現場理貨人員，改善了理貨人員的工作環境。降本增效，智能驗殘，智能簽單，優化生產工藝，提供更優質服務。

8. 有沒有什麼細思極恐的小故事

有個瞎子跟他的幾位朋友去爬山，不幸遇到山難，他們在一個山洞避難。 已經受困三天，急需要食物。瞎子的朋友便對他說：「你把手切下來當做食物，等我們脫困後，我們也會把手切下來。」而瞎子不疑有他，而他們也真的脫困了…過了幾個月後，瞎子的生日到了，他的朋友們到他家幫他慶生，把燈關掉後，高興的唱著生日快樂歌，這時瞎子突然勃然大怒，把他的朋友們都殺了。

9. 柔性送料控制器有幾種方式

專利名稱：壓力機的柔性送料裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於壓力機的技術領域，特別涉及壓力機的全自動送 料裝置。
背景技術：
隨著壓力機品質以及自動化程度的提高，板料沖壓朝快速、高精 度的高效率方向發展，數控沖床能滿足這一要求。因此，數控沖壓機 床被推向市場，它具有自動化程度高，加工效率高的問題。目前，許 多中低端用戶有這樣的加工需求，但它的設備價格昂貴，難以使普通 用戶接受。如果在高速沖壓機床上載入高精度的送料機構，即能滿足 同一規格孔槽的加工。因此，有壓力機生產廠家為滿足這類用戶的需 求，開發了性價比較高的自動送料的高速壓力機，但在實際使用時， 由於加工中，存在較大的交變沖擊載荷，使得普通送料機構的送料精 度不高，持料、放料動作與模具沖壓點的銜接不好。也就是說，自動 送料機構的動作的速率與壓力機沖壓動作的速率不適配，難以完全體 現高度壓力機的性能。

實用新型內容
本實用新型針對以上問題，提供了 一種壓力機的柔性送料裝置。 它能充分利用壓力機曲軸的動作路徑上的時間來實現進料、放料、回 位、夾料動作，柔性地完成放料動作。本實用新型的技術方案是包括壓力機、板材送料裝置、控制器， 在壓力機曲軸上設有檢測曲軸轉動角度的旋轉編碼器，板材送料裝置 上設有驅動送料機構循環進行進料、放料、回位、夾料動作的伺服機 構，壓力機下工作台上還設有板料到位檢測開關，控制器中設有運算 控制電路，運算控制電路與旋轉編碼器、伺服機構、到位檢測開關相 連。
所述的控制電路中包括一存儲有根據旋轉編碼器的相位數據指 令送料機構以設計速度循環進行進料、放料、回位、夾料動作、根據 板料到位檢測開關的數據指令壓力機驅動電路工作或停止以及根據 旋轉編碼器提供的相位數據和轉速數據指令送料機構做提前放料動 作的程序的存儲器。
本實用新型的旋轉編碼器能檢測到壓力機曲軸的具體位置，根據 設計要求，在不同的位置，通過控制器指令送料機構做進料、放料、 回位、夾料動作，柔性地完成放料動作。改變了以往的送料機構在放 料動作中經常出現的放料不及時、不準確的問題。機械壓力機生產線 上的伺服送料機構通過與機床編碼器相配合，能夠優化整個送料過 程，增大伺服送料的使用范圍，節約能源，延長設備的使用壽命。

圖1是本實用新型的結構示意圖
圖中1是板料，2是送料機構，3是旋轉編碼器，4是控制器，5
是板料到位檢測開關，6是壓力機；
圖2是圖1中A-A剖視圖圖中7是曲軸，8是連桿。
圖3是本實用新型控制部分的結構示意框圖
圖4是本實用新型曲軸旋轉動作的示意圖
圖5是本實用新型曲軸旋轉動作的速度角度、速度時間曲線圖
圖中a是送料過程，b是送料允可，c是沖壓過程，d是工作周期T。
圖6是本實用新型角度補償動作示意圖
圖中X點是沖壓下死點。
具體實施方式
本實用新型如圖1、 2所示，包括壓力機6、板材送料裝置1、控制器4，在壓力機6的曲軸7上設有檢測曲軸7轉動角度的旋轉編碼器3，板材送料裝置1上設有驅動送料機構2循環進行進料、放料、回位、夾料動作的伺服機構，壓力機6下工作台上還設有板料到位檢測開關5，控制器4中設有運算控制電路，運算控制電路與旋轉編碼器3、伺服機構、到位檢測開關5相連。
所述的控制電路中包括一存儲有根據旋轉編碼器3的相位數據
指令送料機構2以設計速度循環進行進料、放料、回位、夾料動作、
根據板料到位檢測開關5的數據指令壓力機驅動電路工作或停止以
及根據旋轉編碼器3提供的相位數據和轉速數據指令送料機構2做提
前放料動作的程序的存儲器。
本實用新型的控制器如圖3所示，控制器4採集旋轉編碼器3、板料到位感應器5的信號，通過運算控制電路指令伺服控制器驅動送料裝置按照設計要求實現柔性地送料動作。
本實用新型的工作原理如圖4、 5、 6所示。通過圖4、圖5可以 看出當機床曲軸7在240°順時針到90°區間允許伺服送料機構送 料。在240°時，送料動作開始啟動並跟隨著機床當前角度勻緩地即 時地驅動送料機進行送料。當曲柄運行到90°時，送料完成。以這 種方式送料，送料時間充分利用了整個送料區間。要求伺服驅動器啟 動和制動緩慢，驅動電流也就小和變化小，能量損失也同樣就小。同 時送料機構受到的沖擊小，磨損慢，機構壽命就長。 在整個送料機構在整個送料過程中，為了減少機構的抖動，需要合理 地調節PI參數使整個控制系統的暫態響應呈現出過阻尼狀態。這樣 就不會因為出現超調而振盪，致使伺服達到送料長度後，正反運轉形 成傳動機構抖動使整個送料過程平穩。
關於本實用新型具有的角度提前補償功能如圖6所示，對於生產 線送料來講，由於存在著送料誤差，若長時間連續送料後，誤差積累 後，就致使料送不到位或送過。因此，往往在送料機構上配有放鬆功 能，放鬆機構的動通常採用電磁閥來控制氣缸驅動的方式。其動作角 度一般在送料完成結束後再過一個安全形度以後和模具完全接觸材 料前。放鬆機構的動作角度不很大。對於機械式凸輪開關可以滿足在 一定速度下及時地控制放鬆動作。但速度變化時，特別在高速度運行 時，由於電磁閥動作的滯後往往動作不及時。當機床用旋轉編碼器時， 控制系統可以檢測出機床的運行速度。對放鬆機構隨速度增快動作角 度提前來進行補償，用於彌補電磁閥動作的滯後就可以使放鬆機構及 時的動作來滿足要求。如圖所示，箭頭曲線代表機床速度增大，相應 地放鬆動作角度也跟前提前。在下死點X前，提前釋放物料。
權利要求1、壓力機的柔性送料裝置，包括壓力機、板材送料裝置、控制器，其特徵在於，在壓力機曲軸上設有檢測曲軸轉動角度的旋轉編碼器，板材送料裝置上設有驅動送料機構循環進行進料、放料、回位、夾料動作的伺服機構，壓力機下工作台上還設有板料到位檢測開關，控制器中設有運算控制電路，運算控制電路與旋轉編碼器、伺服機構、到位檢測開關相連。
2、 根據權利要求1所述的壓力機的柔性送料裝置，其特徵在於， 所述的控制電路中包括一存儲有根據旋轉編碼器的相位數據指令送 料機構以設計速度循環進行進料、放料、回位、夾料動作、根據板料 到位檢測開關的數據指令壓力機驅動電路工作或停止以及根據旋轉 編碼器提供的相位數據和轉速數據指令送料機構做提前放料動作的 程序的存儲器。
專利摘要壓力機的柔性送料裝置。涉及壓力機的全自動送料裝置。包括壓力機、板材送料裝置、控制器，在壓力機曲軸上設有檢測曲軸轉動角度的旋轉編碼器，板材送料裝置上設有驅動送料機構循環進行進料、放料、回位、夾料動作的伺服機構，壓力機下工作台上還設有板料到位檢測開關，控制器中設有運算控制電路，運算控制電路與旋轉編碼器、伺服機構、到位檢測開關相連。本實用新型改變了以往的送料機構在放料動作中經常出現的放料不及時、不準確的問題。機械壓力機生產線上的伺服送料機構通過與機床編碼器相配合，能夠優化整個送料過程，增大伺服送料的使用范圍，節約能源，延長設備的使用壽命。
文檔編號B30B15/30GK201309277SQ20082016107
公開日2009年9月16日 申請日期2008年11月17日 優先權日2008年11月17日
發明者張為堂, 王勁松 申請人:揚州鍛壓機床集團有限公司

10. 柔性自動化都有哪些主要內容及措施

柔性自動化是機械技術與電子技術相結合，即機電一體化的新一代自動化，它的加工程序是靈活可變的，也稱可變編程自動化。隨著科學技術的發展，人類社會對產品的功能與質量的要求越來越高，產品更新換代的周期越來越短，產品的復雜程度也隨之增高，傳統的大批量生產方式受到了挑戰。這種挑戰不僅對中小企業形成了威脅，而且也困擾著國有大中型企業。因為，在大批量生產方式中，柔性和生產率是相互矛盾的。眾所周知，只有品種單一、批量大、設備專用、工藝穩定、效率高，才能構成規模經濟效益；反之，多品種、小批量生產，設備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁調整工夾具，工藝穩定難度增大，生產效率勢必受到影響。為了同時提高製造工業的柔性和生產效率，使之在保證產品質量的前提下，縮短產品生產周期，降低產品成本，最終使中小批量生產能與大批量生產抗衡，柔性自動化系統便應運而生。
自從1954年美國麻省理工學院第一台數字控制銑床誕生後，20世紀70年代初柔性自動化進入了生產實用階段。幾十年來，從單台數控機床的應用逐漸發展到加工中心、柔性製造單元、柔性製造系統和計算機集成製造系統，使柔性自動化得到了迅速發展。
柔性自動化的內容：
柔性自動化，產生於20世紀50年代，是機械技術與電子技術相結合的自動化。以硬體為基礎，以軟體為支持，通過改變程序即可實現所需的控制，因而是柔性的，易於變動，實現製造過程的柔性和高效率，適應於多品種、中小批量的生產。包括數控機床、加工中心、工業機器人、柔性製造單元、柔性製造系統等。
一、數控機床
數控機床(Numericalcontrolmachinetools，NC)是用數字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床。數控機床對零件的加工過程，是嚴格按照加工程序所規定的參數及動作執行的。它是一種高效能自動或半自動機床，與普通機床相比，加工對象改變時，一般只需要更改數控程序，體現出很好的適應性，可大大節省生產准備時間。數控機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產率高，一般為普通機床的3倍～5倍，對某些復雜零件的加工，生產效率可以提高十幾倍甚至幾十倍。採用數控機床有利於向計算機控制與管理生產方面發展，為實現生產過程自動化創造了條件。
二、加工中心
加工中心(Machiningcenter，MC)是在一般數控機床的基礎上增加刀庫和自動換刀裝置而形成的一類更復雜但用途更廣、效率更高的數控機床。由於具有刀庫和自動換刀裝置，就可以在一台機床上完成車、銑、鏜、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多個工序的加工。因此，加工中心機床具有工序集中，可以有效縮短調整時間和搬運時間，減少在製品庫存，加工質量高等優點。加工中心常用於零件比較復雜，需要多工序加工，且生產批量中等的生產場合。
現代的加工中心已向多坐標、多工種、多面體加工和可重組(更換主軸箱等部件)等方向發展，如車銑加工中心、銑鏜磨加工中心、五面體加工中心、和五坐標(多坐標)加工中心等，數控系統也向開放式、分布式、適應控制、多級遞階控制、網路化和集成化等方向發展，因此數控加工不僅可用於單件、小批生產自動化，同時也可用於單一產品大批量生產的自動化。
三、柔性製造單元
柔性製造單元(Flexiblemanufacturingcell，FMC)是一個可變加工單元，由單台計算機控制的加工中心或數控機床、環形(圓形、角形或長圓形等)托盤輸送裝置或機器人所組成，採用切削監視系統實現自動加工，不停機更換工件進行連續生產。它是組成柔性製造系統的基本單元。
柔性製造單元比單台數控機床或加工中心的柔性大，可以實現更多品種的配套加工。據日本的實踐表明，柔性製造單元一般每天可完成21．3種零件的加工，完成裝配產品配套用50種零件的加工時間為2．34天，而採用加工中心完成同樣任務，每天只能完成2．09種，完成50種零件的配套則要23．9天；柔性製造單元可實現24h連續運轉，加工中心一般只能工作18h，柔性製造單元的運轉工作利用率是MC的1．5倍，完成相同任務的柔性製造單元投資可比加工中心系統投資節省17．34％，操作工人的數量只有MC的82．67％。
與柔性製造系統相比，柔性製造單元的主要優點是：佔地面用較小，系統結構不很復雜，成本較低，投資較小，可靠性較高，使用及維護均較簡單。因此，柔性製造單元是柔性製造系統的主要發展方向之一，深受各類企業的歡迎。
四、柔性製造系統
1、柔性製造系統的概念、特點和適應范圍
柔性製造系統(Flexiblemanufacturingsystem，FMS)是一個製造系統，由多台(至少兩台)加工中心或數控機床、自動上、下料裝置、儲料和輸送系統等組成，沒有固定的加工順序和節拍，在計算機及其軟體系統的集中控制下，能在不停機調整的情況下更換工件和工夾具，實現加工自動化，在時間和空間(多維性)上都有高度的柔性，是一種計算機直接控制的自動化可變加工系統。
與傳統的剛性自動生產線相比，它有以下突出的特點：
（1）具有高度的柔性，能實現多種不同工藝要求不同「類」的零件加工，進行自動更換工件、夾具、刀具和自動裝夾，有很強的系統軟體功能。
（2）具有高度的自動化程度、穩定性和可靠性，能實現長時間的無人自動連續工作(如連續24h工作)。
（3）提高設備利用率，減少調整、准備終結等輔助時間。
（4）具有高生產率。
（5）降低直接勞動費用，增加經濟收益。
柔性製造系統的適應范圍很廣，如果零件生產批量很大而品種數較少，則可用專用機床線或自動生產線；如果零件生產批量很小而品種較多，則適於用數控機床或通用機床；在兩者中間這一段，均是適於用柔性製造系統來加工。
2、柔性製造系統的類型
柔性製造系統是一個統稱，其類型很多，可分為柔性製造單元、柔性製造線、柔性生產線等，前已論述了柔性製造單元，現分述柔性製造線和柔性生產線。
柔性製造線(FlexibleManufacturingLine，FML)是由兩台或兩台以上的加工中心、數控機床或柔性製造單元所組成，配置有自動輸送裝置(有軌、無軌輸送車或機器人)、工件自動上、下料裝置(托盤交換或機器人)和自動化倉庫等，並有計算機遞階控制功能、數據管理功能、生產計劃和調度管理功能，以及實時監控功能等，它是典型的柔性製造系統，通常所說的柔性製造系統就是指的這種類型。
柔性生產線(FlexibleTransmissionLine，FTL)是由若乾颱加工中心組成，但物料系統不採用自動化程度很高的自動輸送車、工業機器人和自動化倉庫等，而是採用自動生產線所用的上、下料裝置，如各種送料槽等，不追求高度的柔性和自動化程度，而取其經濟實用。這種柔性製造系統又稱之為准柔性製造系統。
3、柔性製造系統的組成和結構
柔性製造系統的組成由物質系統、能量系統和信息系統三部分組成，各個系統又由許多子系統構成。
柔性製造系統的主要加工設備是加工中心和數控機床，目前以銑鏜加工中心(立式和卧式)和車削加工中心佔多數，一般多由3台～6台組成。柔性製造系統常用的輸送裝置有輸送帶、有(無)軌輸送車、行走式工業機器人等，也可用一些專用輸送裝置。在一個柔性製造系統中可以同時採用多種輸送裝置形成復合輸送網。輸送方式可以是線形、環形和網形。柔性製造系統的儲存裝置可採用立體倉庫和堆垛機，也可採用平面倉庫和托盤站。托盤是一種隨行夾具，其上裝有工件夾具，工件裝夾在工件夾具上，托盤、工件夾具和工件形成一體，由輸送裝置輸送，托盤裝夾在機床的工作台上。托盤站還可起暫時存儲作用，配置在機床附近，起緩沖作用。倉庫可分為毛坯庫、零件庫、刀具庫和夾具庫等，其中刀具庫有集中管理的中央刀具庫和分散在各機床旁邊的專用刀具庫兩種類型。柔性製造系統中除主要加工設備外，還應有清洗工作站、去毛刺工作站和檢驗工作站等，它們都是柔性工作單元。
柔性製造系統具有製造不同產品的特有柔性，不需要改變系統硬體結構，能夠生產不同的產品，從而適應市場變化，縮短新品研發周期；藉助於計算機，柔性製造系統加工輔助時間大為減少，可以顯著提高機床利用率，可達75％～90％；由於工序合並，所需裝夾次數和使用機床數量減少，降低設備成本，縮減系統在製品庫存量，工作循環時間減少，生產周期縮短；系統的控制、管理和傳輸都是在計算機下進行的，使得操作人員也減少。
根據柔性製造系統的統計數據表明，採用FMS可以降低加工成本50％，減少生產面積40％，提高生產率50％，過程的在製品可減少80％。柔性製造系統的主要缺點是：系統投資大，投資回收期長；系統結構復雜，對操作人員的要求很高；結構復雜使得系統的可靠性較差。
五、成組技術
成組技術從20世紀50年代出現的成組加工，到60年代發展為成組工藝，出現了成組生產單元和成組加工流水線，其范圍也從單純的機械加工擴展到整個產品的製造過程。70年代以後，成組工藝與計算機技術、數控技術、相似論、方法論、系統論等的結合，就發展成為成組技術。
成組技術其實質是將中小批量生產的零件，按其結構和工藝的相似性，劃分成組，相當於擴大了零件的批量，因而可以採用近似於大批量生產的工藝技術，達到提高生產率和經濟效益的目的。成組技術是應用系統工程的觀點，把多品種、中小批生產中的設計、製造和管理等方面，作為一個生產系統的整體，統一協調生產系統的各個方面，全面應用成組技術，以取得最優的綜合經濟效益。成組技術的應用，在產品設計方面，可以促進零部件設計的標准化，避免不必要的重復設計和多樣化設計；在產品製造方面，可以促進工藝設計的標准化、規范化和通用化，減少重復勞動，實施成組加工和應用成組夾具，提高生產效率和系統的柔性；在生產管理方面，可以縮短生產周期，簡化作業計劃，減少在製品數量，提高人員、設備的利用率，提高質量和降低成本。
1、基本原理
成組技術是一門涉及多種學科的綜合性技術，其理論基礎是相似性，核心是成組工藝，在現階段更有計算機輔助成組技術的特色。
成組工藝是把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個個零件族(組)，按零件族制訂工藝進行生產製造，這樣就擴大了批量，減少了品種，便於採用高效率的生產方法，從而提高了勞動生產率，為多品種、小批量生產經濟效益的提高開辟了一條途徑。
零件在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎，在製造、裝配等生產、經營、管理等方面所導出的相似性，稱為二次相似性或派生相似性，因此，二次相似性是基本相似性的發展，具有重要的理論意義和實用價值。
成組工藝的基本原理表明，零件的相似性是實現成組工藝的基本條件。工藝相似性是指可採用相同的工藝方法進行加工，採用相似的夾具進行裝夾，採用相似的量儀進行檢測等。零件分類編碼系統是實現成組工藝的重要工具。成組技術就是揭示和利用基本相似性和二次相似性，使工業企業得到統一的數據和信息，變單件小批生產為成批生產。
2、成組技術實施和生產組織形式
1）成組工藝的實施步驟
成組工藝的實施步驟如下：
（1）產品零件按零件分類編碼系統進行分組分類。
（2）應用計算機輔助工藝過程設計制訂零件的成組加工工藝過程。
（3）設計成組工藝裝備，如成組夾具、成組刀具、成組量具等。
（4）設計成組工藝裝備，如成組夾具、成組刀具、成組量具等。
（5）建造成組加工生產線，設計成組輸送裝置、成組裝卸裝置、倉庫等。
2）成組工藝的生產組織形式
成組工藝的生產組織形式基本上可分為三大類。
（1）獨立的成組加工機床或成組加工柔性製造單元主要用於形狀較簡單、相似程度較大，能在一台機床上完成的零件。
（2）成組加工和一般加工的混合生產線主要用於零件較復雜，相似程度較小，需要多台機床才能完成全部工序的情況，其中能進行成組加工的就用成組加工機床加工，不能進行成組加工的則用普通機床加工，甚至可用專用機床加工，因此形成混合生產線(工段)。
（3）成組加工生產線或成組加工柔性製造系統這是成組加工的最高組織形式，零件的全部工序都進行成組加工。
3、零件的分類編碼系統
（1）零件分類編碼系統概念和作用。零件的分類編碼就是用數字來描述零件的幾何形狀、尺寸和工藝特徵，也就是零件特徵的數字化。
在成組技術中，零件分類編碼系統的作用不是為了完整地描述零件的特徵，而是為了進行零件的分類成組，形成零件族，以便進行成組加工。因此，零件分類編碼系統中的信息只要能夠滿足描述零件成組分類的需要就夠了，要想從零件分類編碼來反求完整的零件形狀、尺寸、公差等是不可能的。
（2）零件分類編碼系統所要描述的零件特徵及其提取。零件分類是根據零件的特徵來進行的，這些特徵一般可分為三個方面：
①結構特徵，零件的幾何形狀、尺寸大小、結構功能、毛坯類型等。
②工藝特徵，零件的毛坯形狀、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夾緊方式、選用機床類型等。
③生產組織與計劃特徵，加工批量、製造資源狀況、工藝路線跨車間、工段、廠際協作等情況。
（3）零件分類編碼系統的結構。零件的特徵用相應的標志表示，這些標志可由分類編碼系統中的相應環節來描述。根據分類環節的數量，零件的分類編碼系統可分為多級和單級兩大類。目前多採用多級分類編碼系統，各級又由多個分類環節來描述。
零件的編碼是一種數學描述，每個零件都有識別碼，它就是零件的件號或圖號，為了區分，零件的識別碼是唯一的，不能重復。在零件分類編碼中，零件又有分類碼，它是在推行成組技術時才提出的，它是可以重復的，相同分類碼的零件表示了它們是相似的，可以歸為一類，即一個零件族(組)。
①總體結構。零件分類編碼系統大多採用表格形式，由橫向分類環節和縱向分類環節兩部分組成。
橫向分類環節稱為碼位，主要用於描述零件的類型、形狀、尺寸、工藝要素、材料、精度、毛坯等宏觀信息分類，其位數在4～80之間，常用的為9～21位。碼位越多，可描述的內容越多越細致，但結構就越復雜。
縱向分類環節稱為碼域或碼值，主要用於描述宏觀信息中分層次的更細致的結構信息，一般為10位，用0～9數字表示，具體位數按需要而定。
4、成組工藝過程設計
成組工藝過程設計是在零件分類成組的基礎上進行的，基本上有四種方法。
（1）典型零件工藝法。在一個零件族(組)中，選擇其中一個能包含這組零件全部加工表面要素的零件作為該族(組)的代表零件，稱之為典型零件，或稱之為樣件，制定典型零件的工藝過程，即為該零件族(組)的成組工藝過程，再由成組工藝過程經過刪減等處理產生該族(組)各個零件的具體工藝過程。
（2）復合零件工藝法。復合零件法的思路是先按各零件族(組)設計出能代表該族(組)零件特徵的復合零件，制定復合零件的工藝過程，即為該零件族(組)的成組工藝過程，再由成組工藝過程經過刪減等處理產生該族(組)各個零件的具體工藝過程。
（3）典型工藝路線法。從一個零件族(組)中選擇一個零件的工藝路線，它能夠包含所有零件的工藝路線，就以它作為該零件組的典型成組工藝。
（4）復合工藝路線法。當不能直接從零件族(組)中各個零件的工藝路線選擇產生一個能包含全組零件的工藝路線，則可採用復合工藝路線法。零件分類成組後，先制定出零件族(組)中各個零件的工藝路線，將它們復合起來，形成一個假想的工藝路線，它最復雜、全面，包含了該組所有零件的工藝路線，即為成組工藝路線。
柔性自動化的主要措施和效益，採用柔性自動化，可以提高製造系統的柔性和生產率，並獲得經濟效益。實現這一目標的主要措施如下：
（1）刀具和工件的自動輸送和供給。
（2）藉助計算機實現機床的合理利用和作業調度。
（3）製造過程的計算機監控。
（4）機床及輸送系統的預防性維護和檢修。通過以上措施，可以實現：
1）提高機床利用率；
2）在不停機條件下改變加工任務；
3）多機床看管；
4）人機分離；
5）夜班無人運行。
其結果導致：
①可按照裝配所需的批量進行加工，從而減少在製品和降低存儲費用；
②縮短生產周期，實現按交貨日期組織生產；
③充分利用刀具壽命，減少刀具費用；
④降低產品的成本；
⑤對市場作出快速響應。