人机分离半自动人工装置

1. 大学课堂人机分离的弊端

收手机只是表面工作，并不能让学生更专注学习，主要还是看学生的个人自控能力吧。像有些同学不喜欢某些课程，即使收掉他们的手机，他们也会看课外书、报纸等打发时间，还有最直接的做法就是干脆逃课。”小霍还说，他们班中超过一半人有两部手机，即使上交了一部，还是会有另外一部可以使用。况且手机也不是只有弊没有利，运用恰当的话，手机也可以起到很好的辅助作用。“比如说，当老师讲到一个知识点，我很有兴趣但不是很了解，可以马上上网搜索一下，我认为这样更有利于巩固知识点。大部分学生都有使用手机辅助学习的习惯，如上英语课时用翻译软件查阅不懂的生词，上课来不及抄笔记时用手机拍下投影PPT等。

2. 仿生学资料！急！

仿生设计学

仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（Design Bionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。
仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。
仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。

自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。
人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。
在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。
我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。

我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。
外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。
一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。

二、仿生设计的历史

自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。
人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。
在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。
我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。

我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。
外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。
一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。

三、仿生设计的发展

到了近代，生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生设计学的发展。以飞机的产生为例：
在经过无数次模仿鸟类的飞行失败后，人们通过不泄的努力，终于找到了鸟类能够飞行的原因：鸟的翅膀上弯下平，飞行时，上面的气流比下面的快，由此形成下面的压力比上面的大，于是翅膀就产生了垂直向上的升力，飞的越快，升力越大。
1852年，法国人季法儿发明了气球飞船；1870年，德国人奥托.利连塔尔制造了第一架滑翔机。利连塔尔是十九世纪末的一位具有大无畏冒险精神的人，他望着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀从他房顶上飞过，他坚信人能飞行。1891年，他开始研制一种弧形肋状蝙蝠翅膀式的单翼滑翔机，自己还进行试飞；此后五年，他进行了2000多次滑翔飞行，并同鸟类进行了对比研究，提供了很有价值的资料。资料证明：气流流经机翼上部曲面所走路程，比气流流经机翼下平直表面距离较长，因而也较快，这样才能保证气流在机翼的后缘点汇合；上部气流由于走的较快，它就较为稀薄，从而产生强大吸力，约占机翼升力的三分之二大小；其余的升力来自翼下气流对机翼的压力。
19世纪末，内燃机的出现，给了人类有史以来一直梦寐以求的东西：翅膀。不用说这种翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而这却是使人类能随风伴鸟一起飞翔的翅膀。
莱特兄弟发明了真正意义上的飞机。在飞机的设计制作过程中，怎样使飞机拐弯和怎样使它稳定一直困绕着他们。为此，莱特兄弟又研究了鸟的飞行。例如，他们研究鶙鵳怎样使一只翅膀下落，靠转动这只下落的翅膀保持平衡；这只翅膀上增大的压力怎样使鶙鵳保持稳定和平衡。这两个人给他们的滑翔机装上翼梢副翼进行这些实验，由地面上的人用绳控制，使之能转动或弯翘。他们的第二个成功的实验是用操纵飞机后部一个可转动的方向舵来控制飞机的方向，通过方向舵使飞机向左或向右转弯。
后来，随着飞机的不断发展，它们逐渐失去了原来那些笨重而难看的体形，它们变的更简单，更加实用。机身和单曲面机翼都呈现出象海贝、鱼和受波浪冲洗的石头所具有的自然线条。飞机的效率增加了，比以前飞的更快，飞的更高。到了现代，科学高度发展但环境破*、生态失衡、能源枯竭，人类意识到了重新认识自然，探讨与自然更加和谐的生存方式的高度紧迫感，亦认识到仿生设计学对人类未来发展的重要性。特别是一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。
此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展，一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而生。
近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。

目前，仿生设计学在对生物体几何尺寸及其外形的模仿同时，还通过研究生物系统的结构、功能、能量转换、信息传递等各种优异特征，并把它运用到技术系统中，改善已有的工程设备，并创造出新的工艺、自动化装置、特种技术元件等技术系统；同时仿生设计学为创造新的科学技术装备、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图，亦为现代设计的发展提供了新的方向，并充当了人类社会与自然界沟通信息的“纽带”。
对人脑的探索，可以展望未来的电子计算机有可能具有生物原理的功能。同它相比，现在的电子计算机只能作为算盘。
对植物光合作用的研究，将为延长人类的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发展途径。
对生物体结构和形态的研究，有可能使未来的建筑、产品改变模样。使人们从“城市”这个人造物理环境中重新回归“自然”。
信天翁是一种海鸟，它具有淡化海水的器官——“去盐器”。对其“去盐器”的结构及其工作原理的研究，可以启发人们去改善旧的或创造出新的海水淡化装置。
白蚁能把吃下去的木质转化为脂肪和蛋白质，对其机理的研究，将会对人工合成这些物质有所启发。
同时仿生设计亦可对人类的生命和健康造成巨大的影响。例如人们可以通过仿生技术，设计制造制造出人造器官，如血管、肾、骨膜、关节、食道、气管、尿道、心脏、肝脏、血液、子宫、肺、胰、眼、耳以及人工细胞。专家预测，在本世纪中后期，除脑以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模拟血液的功能，可以制造、传递养料及废物，并能与氧气及二氧化碳自动结合并分离的液态碳氢化合物人工血；模拟肾功能，用多孔纤维增透膜制成血液过滤器，也就是人工肾；模拟肝脏，根据活性碳或离子交换树脂吸附过滤有毒物质，制成人工肝解毒器；模拟心脏功能，用血液和单向导通驱动装置，组成人工心脏自动循环器。
随着对宇宙的开发、认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置……

仿生设计学的特点与研究内容

仿生设计学是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门的边缘学科，其研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。这里，我们是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分门别类的。归纳起来，仿生设计学的研究内容主要有：
1、形态仿生设计学研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。
2、功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。
3、视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图象的识别、对视觉信号的分析与处理，以及相应的视觉流程；他广泛应用与产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。
4、结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题，适用与产品设计和建筑设计。研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。
从国内外仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计学和功能仿生设计学是目前研究的重点。在本文中，还将着重介绍形态仿生学和功能仿生设计学的一些情况。

作为一门新兴的边缘交叉学科，仿生设计学具有某些设计学和仿生学的特点，但他又有别与这两门学科。具体说来，仿生设计学具有如下特点：
1、 艺术科学性
仿生设计学是现代设计学的一个分支、一个补充。同其它设计学科一样，仿生设计学亦具有它们的共同特性——艺术性。鉴于仿生设计学是以一定的设计原理为基础、以一定的仿生学理论和研究成果为依据，因此具有很严谨的科学性。
2、 商业性
仿生设计学为设计服务，为消费者服务，同时优秀的仿生设计作品亦可刺激消费、引导消费、创造消费。
3、 无限可逆性
以仿生设计学为理论依据的仿生设计作品都可以在自然界中找到设计的原型，该作品在设计、投产、销售过程中所遇到的各种问题又可以促进仿生设计学的研究与发展。仿生学的研究对象是无限的，仿生设计学的研究对象亦是无限的；同理，仿生设计的原型也是无限的，只要潜心研究大自然，我们永远不会有江郎才尽的一天。
4、 学科知识的综合性
要熟悉和运用仿生设计学，必须具备一定的数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科的基本知识。
5、 学科的交叉性
要深入研究和了解仿生设计学，必须在设计学的基础上，既要了解生物学、社会科学的基础知识，又要对当前仿生学的研究成果有清晰的认识。它是产生于几个学科交叉点上的一种新型交叉学科。

五、仿生设计学的研究方法

仿生设计学的研究方法主要为“模型分析法”：
1、创造生物模型和技术模型
首先从自然中选取研究对象，然后依此对象建立各种实体模型或虚拟模型，用各种技术手段（包括材料、工艺、计算机等）对它们进行研究，做出定量的数学依据；通过对生物体和模型定性的、定量的分析，把生物体的形态、结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，并考虑用不同的物质材料和工艺手段创造新的形态和结构。
① 从功能出发、研究生物体结构形态——制造生物模型。
找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，提出一个生物模型。对照生物原型进行定性的分析，用模型模拟生物结构原理。目的是研究生物体本身的结构原理。
② 从结构形态出发，达到抽象功能——制造技术模型
根据对生物体的分析，做出定量的数学依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进行实验的技术模型。牢牢掌握量的尺度，从具象的形态和结构中，抽象出功能原理。目的是研究和发展技术模型本身。
2、可行性分析与研究
建立好模型后，开始对它们进行各种可行性的分析与研究：
① 功能性分析
找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行定性的分析。
② 外部形态分析
对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材料与加工工艺等方面的问题。
③ 色彩分析
进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩有什么功能？
④ 内部结构分析
研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得借鉴合利用的地方。
⑤ 运动规律分析
利用现有的高科技手段，对生物体的运动规律进行研究，找出其运动的原理，针对性的解决设计工程中的问题。
当然，我们还可以就生物体的其它方面进行各种可行性分析。
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-- 作者：文丐
-- 发布时间：2004-9-15 7:41:15

-- 仿生搓洗引爆洗衣机新革命

仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说，仿生学研究程度的高低，是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场，将仿生技 术运用于洗衣机领域，产生了革命性的影响。

据了解，这种洗衣机首先具有神经智能网络功能，可以模仿人的恩维判断能力，根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低，从而达到最佳的洗涤状态。其次，具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动，这种搓动被控制在300度以内，能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音，采用直流永磁无刷电机直接驱动，有效地防止噪音的产生。

直流永磁无刷电机可节电50％

采用直流永磁无刷电机，在电子驱动器的控制下可实现无级调速，并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此，不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度，实现“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁电机比采用交流电机节电50％。

电子刹车技术把噪音降到最低

有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会，他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。

这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车，刹车时由电机本身迅速降速，从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动，实现了静音运转。

搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑

有洗衣机使用经验的消费者知道，洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网，用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网，为什么呢？业内专家解释，这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒，能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时，搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度，有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕，以及与桶壁摩擦产生的碎屑，洗得干净、不缠绕、无摩擦，当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似，并能达到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。

（选自《精品购物指南 》）

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-- 作者：枯藤老树
-- 发布时间：2004-9-20 17:56:29

-- 论仿生制造

师 汉 民

摘 要 阐明制造过程与生命现象之间的相似之处：基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制，以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵，指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容，它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形方法、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优方法，以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合，促进仿生制造技术研究的建议。

-- 结构构件
对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
-- 斑马
斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。

3. 丰田的“人机分离”是如何实现的

第1阶段——手工作业
这个阶段是丰田产品加工的初级阶段，在早期的丰田，这个相当正常，因为整个制造业水平都很低，都以手工为主（甚至我国都还没有汽车制造），比如人用锉刀切削产品。即便在当今的21世纪20年代，精益化、数字化、智能化盛行，仍然还有很多企业在手工操作，这是企业发展极不平衡的表现。
第2阶段——手动进给，自动加工
在这个阶段，丰田实现人给机器上下料，启动机器，并手动进给刀具，只有加工作业是由机器执行。这个就好比我们说的半自动化，人做一部分工作，机器做一部分工作，两者协作完成，谁也离不开谁。比如半自动的车床，老式的铣、刨、磨。
第3阶段——自动进给，自动加工
丰田实现由人给机器上下料，启动机器之后，机器会自动进给，开始加工。然后人的工作是检验并处理异常（这些工作在第一、二阶段也是由人来完成的）。这是更加自动化的“半自动化”，人更多的解放出来，机器承担了大部分工作。
第4阶段——半自动化（自动装卸产品，自动进给与切削）
在这个阶段，丰田实现了机器完全自动上下料、启动、自动进给并开始加工，人的工作只有检验并处理异常。这个阶段基本就是我们目前说的“自动化”（新乡先生定义为半自动化），正常情况下都是设备自动加工完成，人只是做一些辅助工作。
第5阶段——加工与检验异常的自动化
机器完全自动地上小料、启动、自动进给并开始加工。除此之外，机器还会自动检测异常，人的工作只是在机器检测到异常后进行处理。这是进一步的自动化，实现了自动检测功能。
第6阶段——加工、检验异常与处理的自动化
机器完成实现自动加工、检测异常和异常处理，这是“正规的自动化”，也可以说是“全面自动化”，也就是人几乎不用直接参与整个生产过程，类似于我们常说的无人工序、可以扩大到无人车间，甚至无人工厂。这样，人就真正解放出来了。补充一句，如果加上数据的分析和迭代，这就实现了智能化。

4. 免烧砖机的设备流派

截止2013年，国内“免烧砖机”基本分为两个流派 机械成型免烧砖机国内工程技术人员结合我国新型墙体材料国家标准以及新型建筑墙材要求，设计制造的新型半干法压制成型设备。它可以把制备好的原料：粉煤灰、炉渣、水渣、煤矸石、砂、石屑、矿尾渣、劣质黄土、建筑垃圾等，经过合理的级配后压制成型。
曲轴双曲柄类机械成型免烧砖机各部位机械联动设计合理，曲柄旋转一周联动可完成填料、压制成型、推出砖坯全部过程。
主要结构：机械成型免烧砖机由电动机、减速器、送料系统、曲柄滑块压制成型系统、压头部分、调料机构等组成。
工作原理：主电动机通过皮带轮上皮带驱动减速器转动，经联轴器将动力传送至小齿轮轴，小齿轮带动大齿轮转动（即主轴转动）。通过曲柄连杆机构把圆周运动转变成横梁的上下直线运动。横梁的上下运动带动料车前后运动，同时完成加料、推砖工作。横梁抬起时主轴凸轮推动下压头体，把压制成型的制品顶出模腔，料车同时动作，把被顶出成型制品推过模腔口至捡拾平台，并供给模腔物料。压制系统进行：供料、压制、顶出模腔、推出制品、供料……周而复始的循环工作。
优点：其独特的预压缓冲上压头设计及特殊设计的调料机构使（开发设计这套系统的企业获得国家专利）该设备压出的成型制品可做免烧、蒸养、蒸压及烧结等养护方式的标准砖，更换模具还可生产出多品种规格的多孔砖、盲孔砖及异型制品，可以“一机多用”实现多功能设备效果。采用机械联动设计，设备运行稳定，制品质量可以得到很好的保证。
推荐：该类免烧砖机设备产量约2000~3000块/h，全套设备价格企业报价20~25万元左右（仅供参考，不同厂家主机型号、配套辅机及具体数据均不同）。根据其单台设备的产量及全套设备价格适合个人或中型小型企业投资砖厂选用。 由PLC电脑智能控制，采用液压传动、振动加压成型。电脑控制可根据生产不同产品、不同材料的需求，随机调整参数。各动作互相呼应及互锁，安全稳定。 随机监测故障自动提示、人机对话。
其控制系统分为四项：
1、输料系统：独特的强制式布料机构以及适应不同模具型腔变化的专用拱料杆起到强制破拱及二次搅拌的效果，可最大程度地保证大掺量粉煤灰布料的均匀一致。
2、振动系统：采取特殊技术优化布置振动轴，使振动在整个台板范围内均匀分布，从而大大提高制品性能的一致性、稳定性，在同配比的情况下做出更高质量的制品，同时有效地降低噪声。独特的固定台设计形式，可提高制品成型速度及制品尺寸的精确性。
3、液压系统：采用先进的液压双比例控制技术，可方便地对液压系统任意分支油路的压力和油量进行调控，从而可使用不同原材料生产相同的高质量产品。
4、电控系统：全过程智能控制，配备数据输入输装置，实现理想的人机对话。控制系统还包括先进的安全逻辑控制及故障诊断系统。可选配远程调控。
特点结构
主要特点在于：传动部份完全密封，自动供油，循环润滑，不需要人工注油。回转拉杆与齿轮体分离，使曲轴齿轮副完全密封。承压活塞多重防尘、密封，压力供油润滑。顶塞杆采用球面瓦副。调料机构采用蜗杆蜗轮升降，使调料轻松可靠。
该机采用高速飞轮储能、配用电机功率小、压力大、砖坯成型好。完全密封，柱塞油泵压力供油，循环润滑，整机结构紧凑合理，高效节能、新颖先进、外型美观，操作、维修方便、安全可靠。各项技术经济指标均为同类机型先进水平，是用户首选机型。本设备是八孔盘转式单向加压机械式 。压砖机构为曲柄连杆机构。
主要由减速传动机构、成型机构、调料机构、给料机构、润滑机构、电控系统组成。砖坯型腔八等份均布于回转盘上，回转盘在偏心拉杆的作用下沿中立轴作逆时针方向间歇旋转。减速传动机构、压制成型机构、调料机构、给料机构、转盘、轨道、回转机构、润滑系统、电控系统均固定在机座上。
辅助设备
该系统主要辅助设备有配料机、搅拌机、升板系统、子车系统、母车系统、降板及码垛系统等。
1、配料机。采用电脑控制，可根据选用不同原材料，输入配方的一列菜单进行自动计量，然后将材料传送入搅拌机；
2、搅拌机。适用于各种混凝土制品物料的强制拌和、搅拌，将搅拌好的物料由输送机送入成型机；
3、升板系统。采用机械同步传动，产品提升平稳，由PLC主电脑控制，将成型后的产品升至10层
4、子、母车系统。有PLC主电脑控制，利用同一变频器同时控制子车、母车的运行，实现了低速启动、高速运行，到位后自动减速、刹车、停止，将制品进入养护窑养护，同时到另一养护窑道内，将已养护好的产品运送至降板机；
5、降板及码垛系统。子、母车将产品从养护窑养护取出送至降板机，由降板机将其进行码垛，产品由叉车运至成品堆场，全线均可手动、半自动、全自动集中控制，实现了机、电、液一体化的全自动生产线。
推荐：此类设备需较大场地建设配套设备、升降系统、机械手、摆渡车等，设备及场地建设投资量巨大，中小型投资单位无法负担，建议大型投资企业建设砖厂选用。

5. 半自动钉箱机有什么作用自动钉箱机速度怎么样

技术的不断发展，对瓦楞纸箱的外观要求也越来越高，比如精美的印刷图案、整齐漂亮的
钉线封箱等。因此全自动／半自动钉箱机也更多的在纸箱厂应用起来。与手动钉箱机相比，全自动／半自动钉箱机不仅生产效率高，而且钉箱钉距均匀、美观。全自动钉箱机与半自动钉箱机的主要区别在于：送纸的自动化。全自动钉箱机的送纸是由送纸装置把纸板折叠并送入钉箱部进行钉箱的；而半自动钉箱机是由人工进行纸板折叠和送进的。半自动钉箱机一般为卧式结构，分为单片式和双片式钉箱机两种类型。双片式钉箱机结构较为复杂，而且功能全，能够钉单片纸箱和两页成型纸箱。
机器纸台是由液压油泵驱动油缸作升降动作的，上、下限位行程开关可以有效防止升降超位而发生的机械事故；光电装置可控制自动上升，维持正常的给纸高度；送纸轮调整间隙采用电动调整装置，适合各种类型不同厚度的瓦楞纸板；PLC可编程控制器系统稳定可靠，交流伺服马达控制纸板前进与停止，保证钉距的均匀、精确；自动记数光眼对成品进行自动计数记录产量，并且可以设定分离送出，配合后段的结束机作业；钉箱机的订头采用特殊钢材精制而成，具有耐磨实用的效果；机器电控系统采用彩色触摸屏，提供良好的人机界面，完成钉距自动设定、加强钉的设定或取消以及故障查找等。

6. 为降温，在注塑车间建空调房，如何规划

我到是没改过，但对注塑车间到是有所了解，如果我没猜错楼主应该是浙江那边的吧，以前我在注塑车间做过主管，现在正好又是搞家电维修，我到有一个办法你看能否适用一下，注塑机与其他机型有所不同，因为是一体机，从进料到出品，都是在一线之上，要想做到人机隔离确实有点困难，我推进使用隔热板做隔墙，将机器与超做空间隔离，在出品处开一个小门作为取成品用，调节控制台处也开一个小窗，为了能达到更好的降温效果将控制台处开的小窗用玻璃做门 不调节时可以关闭但又可以直观其内，因进料不是时刻都要加料可以改走隔热区以外的地方，我想也只能这样否则只有等比我更高的高手帮你了 祝好运

7. 什么是智能理货

智能理货，升级了原有的理货工作流程，解放了现场理货人员，改善了理货人员的工作环境。降本增效，智能验残，智能签单，优化生产工艺，提供更优质服务。

8. 有没有什么细思极恐的小故事

有个瞎子跟他的几位朋友去爬山，不幸遇到山难，他们在一个山洞避难。 已经受困三天，急需要食物。瞎子的朋友便对他说：“你把手切下来当做食物，等我们脱困后，我们也会把手切下来。”而瞎子不疑有他，而他们也真的脱困了…过了几个月后，瞎子的生日到了，他的朋友们到他家帮他庆生，把灯关掉后，高兴的唱着生日快乐歌，这时瞎子突然勃然大怒，把他的朋友们都杀了。

9. 柔性送料控制器有几种方式

专利名称：压力机的柔性送料装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压力机的技术领域，特别涉及压力机的全自动送 料装置。
背景技术：
随着压力机品质以及自动化程度的提高，板料冲压朝快速、高精 度的高效率方向发展，数控冲床能满足这一要求。因此，数控冲压机 床被推向市场，它具有自动化程度高，加工效率高的问题。目前，许 多中低端用户有这样的加工需求，但它的设备价格昂贵，难以使普通 用户接受。如果在高速冲压机床上加载高精度的送料机构，即能满足 同一规格孔槽的加工。因此，有压力机生产厂家为满足这类用户的需 求，开发了性价比较高的自动送料的高速压力机，但在实际使用时， 由于加工中，存在较大的交变冲击载荷，使得普通送料机构的送料精 度不高，持料、放料动作与模具冲压点的衔接不好。也就是说，自动 送料机构的动作的速率与压力机冲压动作的速率不适配，难以完全体 现高度压力机的性能。

实用新型内容
本实用新型针对以上问题，提供了 一种压力机的柔性送料装置。 它能充分利用压力机曲轴的动作路径上的时间来实现进料、放料、回 位、夹料动作，柔性地完成放料动作。本实用新型的技术方案是包括压力机、板材送料装置、控制器， 在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器，板材送料装置 上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机 构，压力机下工作台上还设有板料到位检测开关，控制器中设有运算 控制电路，运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相 连。
所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器的相位数据指 令送料机构以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、根据 板料到位检测开关的数据指令压力机驱动电路工作或停止以及根据 旋转编码器提供的相位数据和转速数据指令送料机构做提前放料动 作的程序的存储器。
本实用新型的旋转编码器能检测到压力机曲轴的具体位置，根据 设计要求，在不同的位置，通过控制器指令送料机构做进料、放料、 回位、夹料动作，柔性地完成放料动作。改变了以往的送料机构在放 料动作中经常出现的放料不及时、不准确的问题。机械压力机生产线 上的伺服送料机构通过与机床编码器相配合，能够优化整个送料过 程，增大伺服送料的使用范围，节约能源，延长设备的使用寿命。

图1是本实用新型的结构示意图
图中1是板料，2是送料机构，3是旋转编码器，4是控制器，5
是板料到位检测开关，6是压力机；
图2是图1中A-A剖视图图中7是曲轴，8是连杆。
图3是本实用新型控制部分的结构示意框图
图4是本实用新型曲轴旋转动作的示意图
图5是本实用新型曲轴旋转动作的速度角度、速度时间曲线图
图中a是送料过程，b是送料允可，c是冲压过程，d是工作周期T。
图6是本实用新型角度补偿动作示意图
图中X点是冲压下死点。
具体实施方式
本实用新型如图1、 2所示，包括压力机6、板材送料装置1、控制器4，在压力机6的曲轴7上设有检测曲轴7转动角度的旋转编码器3，板材送料装置1上设有驱动送料机构2循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构，压力机6下工作台上还设有板料到位检测开关5，控制器4中设有运算控制电路，运算控制电路与旋转编码器3、伺服机构、到位检测开关5相连。
所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器3的相位数据
指令送料机构2以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、
根据板料到位检测开关5的数据指令压力机驱动电路工作或停止以
及根据旋转编码器3提供的相位数据和转速数据指令送料机构2做提
前放料动作的程序的存储器。
本实用新型的控制器如图3所示，控制器4采集旋转编码器3、板料到位感应器5的信号，通过运算控制电路指令伺服控制器驱动送料装置按照设计要求实现柔性地送料动作。
本实用新型的工作原理如图4、 5、 6所示。通过图4、图5可以 看出当机床曲轴7在240°顺时针到90°区间允许伺服送料机构送 料。在240°时，送料动作开始启动并跟随着机床当前角度匀缓地即 时地驱动送料机进行送料。当曲柄运行到90°时，送料完成。以这 种方式送料，送料时间充分利用了整个送料区间。要求伺服驱动器启 动和制动缓慢，驱动电流也就小和变化小，能量损失也同样就小。同 时送料机构受到的冲击小，磨损慢，机构寿命就长。 在整个送料机构在整个送料过程中，为了减少机构的抖动，需要合理 地调节PI参数使整个控制系统的暂态响应呈现出过阻尼状态。这样 就不会因为出现超调而振荡，致使伺服达到送料长度后，正反运转形 成传动机构抖动使整个送料过程平稳。
关于本实用新型具有的角度提前补偿功能如图6所示，对于生产 线送料来讲，由于存在着送料误差，若长时间连续送料后，误差积累 后，就致使料送不到位或送过。因此，往往在送料机构上配有放松功 能，放松机构的动通常采用电磁阀来控制气缸驱动的方式。其动作角 度一般在送料完成结束后再过一个安全角度以后和模具完全接触材 料前。放松机构的动作角度不很大。对于机械式凸轮开关可以满足在 一定速度下及时地控制放松动作。但速度变化时，特别在高速度运行 时，由于电磁阀动作的滞后往往动作不及时。当机床用旋转编码器时， 控制系统可以检测出机床的运行速度。对放松机构随速度增快动作角 度提前来进行补偿，用于弥补电磁阀动作的滞后就可以使放松机构及 时的动作来满足要求。如图所示，箭头曲线代表机床速度增大，相应 地放松动作角度也跟前提前。在下死点X前，提前释放物料。
权利要求1、压力机的柔性送料装置，包括压力机、板材送料装置、控制器，其特征在于，在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器，板材送料装置上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构，压力机下工作台上还设有板料到位检测开关，控制器中设有运算控制电路，运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相连。
2、 根据权利要求1所述的压力机的柔性送料装置，其特征在于， 所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器的相位数据指令送 料机构以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、根据板料 到位检测开关的数据指令压力机驱动电路工作或停止以及根据旋转 编码器提供的相位数据和转速数据指令送料机构做提前放料动作的 程序的存储器。
专利摘要压力机的柔性送料装置。涉及压力机的全自动送料装置。包括压力机、板材送料装置、控制器，在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器，板材送料装置上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构，压力机下工作台上还设有板料到位检测开关，控制器中设有运算控制电路，运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相连。本实用新型改变了以往的送料机构在放料动作中经常出现的放料不及时、不准确的问题。机械压力机生产线上的伺服送料机构通过与机床编码器相配合，能够优化整个送料过程，增大伺服送料的使用范围，节约能源，延长设备的使用寿命。
文档编号B30B15/30GK201309277SQ20082016107
公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者张为堂, 王劲松 申请人:扬州锻压机床集团有限公司

10. 柔性自动化都有哪些主要内容及措施

柔性自动化是机械技术与电子技术相结合，即机电一体化的新一代自动化，它的加工程序是灵活可变的，也称可变编程自动化。随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。
自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，20世纪70年代初柔性自动化进入了生产实用阶段。几十年来，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，使柔性自动化得到了迅速发展。
柔性自动化的内容：
柔性自动化，产生于20世纪50年代，是机械技术与电子技术相结合的自动化。以硬件为基础，以软件为支持，通过改变程序即可实现所需的控制，因而是柔性的，易于变动，实现制造过程的柔性和高效率，适应于多品种、中小批量的生产。包括数控机床、加工中心、工业机器人、柔性制造单元、柔性制造系统等。
一、数控机床
数控机床(Numericalcontrolmachinetools，NC)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床。数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3倍～5倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。
二、加工中心
加工中心(Machiningcenter，MC)是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂但用途更广、效率更高的数控机床。由于具有刀库和自动换刀装置，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。因此，加工中心机床具有工序集中，可以有效缩短调整时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等优点。加工中心常用于零件比较复杂，需要多工序加工，且生产批量中等的生产场合。
现代的加工中心已向多坐标、多工种、多面体加工和可重组(更换主轴箱等部件)等方向发展，如车铣加工中心、铣镗磨加工中心、五面体加工中心、和五坐标(多坐标)加工中心等，数控系统也向开放式、分布式、适应控制、多级递阶控制、网络化和集成化等方向发展，因此数控加工不仅可用于单件、小批生产自动化，同时也可用于单一产品大批量生产的自动化。
三、柔性制造单元
柔性制造单元(Flexiblemanufacturingcell，FMC)是一个可变加工单元，由单台计算机控制的加工中心或数控机床、环形(圆形、角形或长圆形等)托盘输送装置或机器人所组成，采用切削监视系统实现自动加工，不停机更换工件进行连续生产。它是组成柔性制造系统的基本单元。
柔性制造单元比单台数控机床或加工中心的柔性大，可以实现更多品种的配套加工。据日本的实践表明，柔性制造单元一般每天可完成21．3种零件的加工，完成装配产品配套用50种零件的加工时间为2．34天，而采用加工中心完成同样任务，每天只能完成2．09种，完成50种零件的配套则要23．9天；柔性制造单元可实现24h连续运转，加工中心一般只能工作18h，柔性制造单元的运转工作利用率是MC的1．5倍，完成相同任务的柔性制造单元投资可比加工中心系统投资节省17．34％，操作工人的数量只有MC的82．67％。
与柔性制造系统相比，柔性制造单元的主要优点是：占地面用较小，系统结构不很复杂，成本较低，投资较小，可靠性较高，使用及维护均较简单。因此，柔性制造单元是柔性制造系统的主要发展方向之一，深受各类企业的欢迎。
四、柔性制造系统
1、柔性制造系统的概念、特点和适应范围
柔性制造系统(Flexiblemanufacturingsystem，FMS)是一个制造系统，由多台(至少两台)加工中心或数控机床、自动上、下料装置、储料和输送系统等组成，没有固定的加工顺序和节拍，在计算机及其软件系统的集中控制下，能在不停机调整的情况下更换工件和工夹具，实现加工自动化，在时间和空间(多维性)上都有高度的柔性，是一种计算机直接控制的自动化可变加工系统。
与传统的刚性自动生产线相比，它有以下突出的特点：
（1）具有高度的柔性，能实现多种不同工艺要求不同“类”的零件加工，进行自动更换工件、夹具、刀具和自动装夹，有很强的系统软件功能。
（2）具有高度的自动化程度、稳定性和可靠性，能实现长时间的无人自动连续工作(如连续24h工作)。
（3）提高设备利用率，减少调整、准备终结等辅助时间。
（4）具有高生产率。
（5）降低直接劳动费用，增加经济收益。
柔性制造系统的适应范围很广，如果零件生产批量很大而品种数较少，则可用专用机床线或自动生产线；如果零件生产批量很小而品种较多，则适于用数控机床或通用机床；在两者中间这一段，均是适于用柔性制造系统来加工。
2、柔性制造系统的类型
柔性制造系统是一个统称，其类型很多，可分为柔性制造单元、柔性制造线、柔性生产线等，前已论述了柔性制造单元，现分述柔性制造线和柔性生产线。
柔性制造线(FlexibleManufacturingLine，FML)是由两台或两台以上的加工中心、数控机床或柔性制造单元所组成，配置有自动输送装置(有轨、无轨输送车或机器人)、工件自动上、下料装置(托盘交换或机器人)和自动化仓库等，并有计算机递阶控制功能、数据管理功能、生产计划和调度管理功能，以及实时监控功能等，它是典型的柔性制造系统，通常所说的柔性制造系统就是指的这种类型。
柔性生产线(FlexibleTransmissionLine，FTL)是由若干台加工中心组成，但物料系统不采用自动化程度很高的自动输送车、工业机器人和自动化仓库等，而是采用自动生产线所用的上、下料装置，如各种送料槽等，不追求高度的柔性和自动化程度，而取其经济实用。这种柔性制造系统又称之为准柔性制造系统。
3、柔性制造系统的组成和结构
柔性制造系统的组成由物质系统、能量系统和信息系统三部分组成，各个系统又由许多子系统构成。
柔性制造系统的主要加工设备是加工中心和数控机床，目前以铣镗加工中心(立式和卧式)和车削加工中心占多数，一般多由3台～6台组成。柔性制造系统常用的输送装置有输送带、有(无)轨输送车、行走式工业机器人等，也可用一些专用输送装置。在一个柔性制造系统中可以同时采用多种输送装置形成复合输送网。输送方式可以是线形、环形和网形。柔性制造系统的储存装置可采用立体仓库和堆垛机，也可采用平面仓库和托盘站。托盘是一种随行夹具，其上装有工件夹具，工件装夹在工件夹具上，托盘、工件夹具和工件形成一体，由输送装置输送，托盘装夹在机床的工作台上。托盘站还可起暂时存储作用，配置在机床附近，起缓冲作用。仓库可分为毛坯库、零件库、刀具库和夹具库等，其中刀具库有集中管理的中央刀具库和分散在各机床旁边的专用刀具库两种类型。柔性制造系统中除主要加工设备外，还应有清洗工作站、去毛刺工作站和检验工作站等，它们都是柔性工作单元。
柔性制造系统具有制造不同产品的特有柔性，不需要改变系统硬件结构，能够生产不同的产品，从而适应市场变化，缩短新品研发周期；借助于计算机，柔性制造系统加工辅助时间大为减少，可以显著提高机床利用率，可达75％～90％；由于工序合并，所需装夹次数和使用机床数量减少，降低设备成本，缩减系统在制品库存量，工作循环时间减少，生产周期缩短；系统的控制、管理和传输都是在计算机下进行的，使得操作人员也减少。
根据柔性制造系统的统计数据表明，采用FMS可以降低加工成本50％，减少生产面积40％，提高生产率50％，过程的在制品可减少80％。柔性制造系统的主要缺点是：系统投资大，投资回收期长；系统结构复杂，对操作人员的要求很高；结构复杂使得系统的可靠性较差。
五、成组技术
成组技术从20世纪50年代出现的成组加工，到60年代发展为成组工艺，出现了成组生产单元和成组加工流水线，其范围也从单纯的机械加工扩展到整个产品的制造过程。70年代以后，成组工艺与计算机技术、数控技术、相似论、方法论、系统论等的结合，就发展成为成组技术。
成组技术其实质是将中小批量生产的零件，按其结构和工艺的相似性，划分成组，相当于扩大了零件的批量，因而可以采用近似于大批量生产的工艺技术，达到提高生产率和经济效益的目的。成组技术是应用系统工程的观点，把多品种、中小批生产中的设计、制造和管理等方面，作为一个生产系统的整体，统一协调生产系统的各个方面，全面应用成组技术，以取得最优的综合经济效益。成组技术的应用，在产品设计方面，可以促进零部件设计的标准化，避免不必要的重复设计和多样化设计；在产品制造方面，可以促进工艺设计的标准化、规范化和通用化，减少重复劳动，实施成组加工和应用成组夹具，提高生产效率和系统的柔性；在生产管理方面，可以缩短生产周期，简化作业计划，减少在制品数量，提高人员、设备的利用率，提高质量和降低成本。
1、基本原理
成组技术是一门涉及多种学科的综合性技术，其理论基础是相似性，核心是成组工艺，在现阶段更有计算机辅助成组技术的特色。
成组工艺是把尺寸、形状、工艺相近似的零件组成一个个零件族(组)，按零件族制订工艺进行生产制造，这样就扩大了批量，减少了品种，便于采用高效率的生产方法，从而提高了劳动生产率，为多品种、小批量生产经济效益的提高开辟了一条途径。
零件在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为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发展，具有重要的理论意义和实用价值。
成组工艺的基本原理表明，零件的相似性是实现成组工艺的基本条件。工艺相似性是指可采用相同的工艺方法进行加工，采用相似的夹具进行装夹，采用相似的量仪进行检测等。零件分类编码系统是实现成组工艺的重要工具。成组技术就是揭示和利用基本相似性和二次相似性，使工业企业得到统一的数据和信息，变单件小批生产为成批生产。
2、成组技术实施和生产组织形式
1）成组工艺的实施步骤
成组工艺的实施步骤如下：
（1）产品零件按零件分类编码系统进行分组分类。
（2）应用计算机辅助工艺过程设计制订零件的成组加工工艺过程。
（3）设计成组工艺装备，如成组夹具、成组刀具、成组量具等。
（4）设计成组工艺装备，如成组夹具、成组刀具、成组量具等。
（5）建造成组加工生产线，设计成组输送装置、成组装卸装置、仓库等。
2）成组工艺的生产组织形式
成组工艺的生产组织形式基本上可分为三大类。
（1）独立的成组加工机床或成组加工柔性制造单元主要用于形状较简单、相似程度较大，能在一台机床上完成的零件。
（2）成组加工和一般加工的混合生产线主要用于零件较复杂，相似程度较小，需要多台机床才能完成全部工序的情况，其中能进行成组加工的就用成组加工机床加工，不能进行成组加工的则用普通机床加工，甚至可用专用机床加工，因此形成混合生产线(工段)。
（3）成组加工生产线或成组加工柔性制造系统这是成组加工的最高组织形式，零件的全部工序都进行成组加工。
3、零件的分类编码系统
（1）零件分类编码系统概念和作用。零件的分类编码就是用数字来描述零件的几何形状、尺寸和工艺特征，也就是零件特征的数字化。
在成组技术中，零件分类编码系统的作用不是为了完整地描述零件的特征，而是为了进行零件的分类成组，形成零件族，以便进行成组加工。因此，零件分类编码系统中的信息只要能够满足描述零件成组分类的需要就够了，要想从零件分类编码来反求完整的零件形状、尺寸、公差等是不可能的。
（2）零件分类编码系统所要描述的零件特征及其提取。零件分类是根据零件的特征来进行的，这些特征一般可分为三个方面：
①结构特征，零件的几何形状、尺寸大小、结构功能、毛坯类型等。
②工艺特征，零件的毛坯形状、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夹紧方式、选用机床类型等。
③生产组织与计划特征，加工批量、制造资源状况、工艺路线跨车间、工段、厂际协作等情况。
（3）零件分类编码系统的结构。零件的特征用相应的标志表示，这些标志可由分类编码系统中的相应环节来描述。根据分类环节的数量，零件的分类编码系统可分为多级和单级两大类。目前多采用多级分类编码系统，各级又由多个分类环节来描述。
零件的编码是一种数学描述，每个零件都有识别码，它就是零件的件号或图号，为了区分，零件的识别码是唯一的，不能重复。在零件分类编码中，零件又有分类码，它是在推行成组技术时才提出的，它是可以重复的，相同分类码的零件表示了它们是相似的，可以归为一类，即一个零件族(组)。
①总体结构。零件分类编码系统大多采用表格形式，由横向分类环节和纵向分类环节两部分组成。
横向分类环节称为码位，主要用于描述零件的类型、形状、尺寸、工艺要素、材料、精度、毛坯等宏观信息分类，其位数在4～80之间，常用的为9～21位。码位越多，可描述的内容越多越细致，但结构就越复杂。
纵向分类环节称为码域或码值，主要用于描述宏观信息中分层次的更细致的结构信息，一般为10位，用0～9数字表示，具体位数按需要而定。
4、成组工艺过程设计
成组工艺过程设计是在零件分类成组的基础上进行的，基本上有四种方法。
（1）典型零件工艺法。在一个零件族(组)中，选择其中一个能包含这组零件全部加工表面要素的零件作为该族(组)的代表零件，称之为典型零件，或称之为样件，制定典型零件的工艺过程，即为该零件族(组)的成组工艺过程，再由成组工艺过程经过删减等处理产生该族(组)各个零件的具体工艺过程。
（2）复合零件工艺法。复合零件法的思路是先按各零件族(组)设计出能代表该族(组)零件特征的复合零件，制定复合零件的工艺过程，即为该零件族(组)的成组工艺过程，再由成组工艺过程经过删减等处理产生该族(组)各个零件的具体工艺过程。
（3）典型工艺路线法。从一个零件族(组)中选择一个零件的工艺路线，它能够包含所有零件的工艺路线，就以它作为该零件组的典型成组工艺。
（4）复合工艺路线法。当不能直接从零件族(组)中各个零件的工艺路线选择产生一个能包含全组零件的工艺路线，则可采用复合工艺路线法。零件分类成组后，先制定出零件族(组)中各个零件的工艺路线，将它们复合起来，形成一个假想的工艺路线，它最复杂、全面，包含了该组所有零件的工艺路线，即为成组工艺路线。
柔性自动化的主要措施和效益，采用柔性自动化，可以提高制造系统的柔性和生产率，并获得经济效益。实现这一目标的主要措施如下：
（1）刀具和工件的自动输送和供给。
（2）借助计算机实现机床的合理利用和作业调度。
（3）制造过程的计算机监控。
（4）机床及输送系统的预防性维护和检修。通过以上措施，可以实现：
1）提高机床利用率；
2）在不停机条件下改变加工任务；
3）多机床看管；
4）人机分离；
5）夜班无人运行。
其结果导致：
①可按照装配所需的批量进行加工，从而减少在制品和降低存储费用；
②缩短生产周期，实现按交货日期组织生产；
③充分利用刀具寿命，减少刀具费用；
④降低产品的成本；
⑤对市场作出快速响应。