2014哈工大机械工程专题讲座报告

硕士研究生专题讲座报告

题 目1： 研究生综合素质教育与培养                                                    

题 目2： 工程机械、机电液一体化及职能技术                                                   

题 目3： 机电一体化技术                                                   

题 目4： 超声波马达研究及应用                                                

题 目5： higher education at ruhr-university                                         

题 目6： 英国Brunel大学介绍                                          

题 目7： 两足双膝机器人动态分析与步态优化                                          

题 目8： 百名博培养过程体会                                           

学        科                               

姓        名                               

学        号                               

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讲座一：研究生综合素质教育与培养

2013-5-28

1、当今社会对人才评估标准的转变：淡化学历因素，强调综合能力

人才能力的关键在于强大的思辨与表达能力，能力的积淀在于日常的积累。

美国现任总统奥巴马的成长故事：年轻时代的奥巴马也曾经吸毒、自我堕落，后来受到卓越的种族平度黑人领袖律师马丁路德金的感化，靠自我的打拼成为美国第一位黑人总统。

2、取得自我实现的关键词：梦想、规划、人脉与形象

魅力源自于不断测创新和不灭的希望

3、成事要有德，成人要有魅力

4、要有坚定地理想信念：把学习当做主要任务，珍惜来之不易的学习机会，要有勇于创新和创造、敢为人先的锐气。

5、努力成为高层次的专门人才

综合素质的定义：包含政治素质、思想道德素质、诚实守信的事业心、持续学习的专业知识和文化底蕴，要有不断创新和创造的思维理念和行动。最终每个人的综合素质来自于自身的，成为高素质的综合人才为实现伟大助力。

6、在掌握基础理论的同时培养自己的情商、逆商

《情商与领导力》：情商EQ、智商IQ、逆商AQ。成功的20%来源于智商而80%来源于情商和逆商。智商理论：黄种人的智商水平在90-110之间，属于较高水平的人种。情商与智商无关，在于后天培养，情商影响为人处世。

情商的四个方面：对情绪的辨认、促进、理解和调节；对情绪的控制力；不冲动；不发火。

逆商：抗挫折能力。

7、美国大学见闻

注重“幼儿园”教育；感触美国的“文化的软实力”：坦荡、平易近人、感恩，一尘不染的校园；诚信；崇尚科学 不畏权势。

美国大学的感悟：创新与思考的能力；重视学生的社会实践；学生社团的重要性；教学严格、计划灵活。

讲座二：工程机械、机电液一体化及其智能技术

2013-5-30 

（1）工程机械：主要是指起重机、挖掘机、摊铺机等，机械装置运动形式主要为水平运动、垂直运动、回转运动等，如起重机为水平和垂直运动，挖掘机为工装轨迹运动。

（2）机电一体化技术（mechatronics）即机械电子一体化技术，涵盖机械技术，电子技术、电气技术、计算机技术等。工程机械中主要为：机电液一体化技术的应用（同其他应用领域中机电光技术、机电信技术、机电医疗技术类似）。机电液技术：机电一体化在工程机械中的应用，驱动方式主要为液压技术，驱动对象为工程应用中的大型机构。系统构成：机械本体、控制单元、执行单元、传感检测单元、动力单元。各部分的功能作用类似于人的器官，如动力单元为肌肉，机械本体为骨骼，传感检测单元为人的感知部分（眼、耳、皮肤等），控制单元为人的大脑。

（3）在起重机中：光电编码器为传感器，铲斗、动力臂和斗杆为机械本体，液压缸为执行单元，液压泵为动力源，电业比例阀和比例放大器为驱动和控制单元。

（4）工程机械中的机电液系统的工作特点主要表现在系统工作环境复杂。发展之初进展缓慢，近年来取得了迅速的技术革新。第一代工程机械以柴油机为代表，以动力装置的更新为技术核心。第二代工程机械装置以液压技术在工程机械中的应用为标志。其传动效果表象为平稳、可靠，控制方式为手动控制。第三代在第二代基础上，应用电力电子技术，发展了现代控制理论，效果上实现了高性能、智能化与自动化，应用于复杂、恶劣、艰难环境中，并引进了无线控制、自动化技术等。

（5）近年来机电一体化技术发展的三个阶段：微电子技术初步应用阶段；机械机构为电子机构代替阶段；充分考虑机电接口技术阶段。

（6）工程机械领域应用智能技术：系统难以精确建模，大量利用近似理论，即在合理假设的基础上，快速跟踪，实现对系统高度非线性的合理处理。

（7）工程机械中智能控制系统设计的步骤：

1、对工程机械的原系统进行分析（如超调量、响应时长等）；

2、设计控制器（多使用逆问题求解的方式）；

3、验证模拟控制效果，改进分析。

讲座三：机电一体化技术

 2013-6-4

（1）机电技术发展概况：美国、日本、德国20年前秘密优先发展的技术。

机电产品的核心特点：高附加值；中国当前在核心技术方面相对落后；机械系统的智能化、自动化；机电一体化技术的代表性产品：CNC机床、工业机器人、现代汽车。

（2）当前国外的技术封锁日趋严重，高精尖机电一体化产品的出口，比如采购到高精度CNC机床难度越来越大，机械工程学科学生要具有危机感。同时在最新的机械工程学科评估：哈工大排名退步，在先进材料核心技术、数字化技术与微纳米技术等方面的研究前沿不及部分国内高校。

（3）机电一体化系统的核心部分在于：机械子系统；技术含量核心部分在于：数控装置以及控制单元子系统；四轴机床改造实例说明机电产品的高附加值（数控装置总额17万，整个机床改造费用为25万元）；高附加值来源于科技核心技术，还包括执行元件、动力子系统、传感检测单元等。

（4）机电一体化技术前沿，光学应用于机械系统：以德国为代表的光机电一体化技术；美国：基于网络的机电一体化系统设计；以及光机电声磁一体化系统。

（5）实例讲述：井下机器人的柔性软轴技术，极端条件下（高温、高压）的遥控技术、通讯技术的应用。核心技术：机械子系统材料、可靠性研究与优化设计；特种设备制造的加工误差（形位公差、尺寸公差等）；装配零部件、密封等一系列困难（150摄氏度条件下，20MPa的密封要求）；特定工况条件下的通讯（例如3000米以上通讯的线损问题）。

（6）实践与创新部分，注重以下能力的培养：

1、开阔眼界；

2、高效工作；

3、思维方式；

4、总体思路规划。

讲座四：超声波马达研究及应用

  2013-6-8

（1）超声波马达(Ultra Sonic Motor)的简称是：USM，最早应用于照相机上是Canon EF系列镜头。最早装备了USM马达的镜头是Canon EF 300/2.8L USM.传统的马达都是基于电磁原理工作的，将电磁能量变换成转动能量。而USM则是基于利用超声波振动能量变换成转动能量的全新原理来工作的。

（2）超声波马达的基本特点：具有低转速大扭矩的输出特性；制动力矩大；结构简单；马达启动和制动的可控性非常好；转动声音非常小，几乎无声。

（3）根据将超声波振动能量变换的方法来分，有三类USM：驻波型(Standing Wave Type)；行波型(Traveling Wave Type)；振簧型(Vibrating Reed Type).

（4）超声波马达研究的主要内容（压电驱动的应用领域）：理论模型研究、材料和工艺研究、控制和性能研究、应用研究、新型马达（行超声波马达研究已经成为主流）。

（5）超声波马达研究的四个基本内容：非常态超声波马达驱动特性研究；超微摩擦机理；新型超声波马达摩擦材料及其寿命预测；新型、微型、大功率超声波马达研究。

（6）超声波马达研究的热点方向：新型超声波马达；圆盘行波超声波马达

弯曲旋转微型电机（摇头电机）；大推力直线驻波马达；薄型旋转行波马达。

（7）其他内容：

1、超声波马达原理；

2、超声波马达应用；

3、超声波马达分类；

4、几种典型的超声波马达；

5、超声波马达的特点；

6、超声波马达与电磁马达的数据比较。

讲座五：higher education at ruhr-university

2013-6-14

(1)It is a university related with Bologna Declaration in 1999 which involves 47 countries and aims to the unified education process in EU.

(2)The study life includes the textbook learning project and seminars.It is easy for students to change major.There are 10 semesters which equals five years at ruhr-university.

(3)The 2 phases in this university:1st phase: 180-240 credits (6-8 semesters thus bachelor’degree)；2nd phase: 60-120 credits (2-4 semesters thus master’degree)

(4)The study requires mutual recognition of lectures and high level of individual choice which leads to stringent modulation of bachelor phase and master phase.

(5)The bachelor phase focus on fundamental basic education,general topics,mostly compulsory education lab courses and internship in industrial companies.

(6)The master phase focus on specialization and individual topics which includes more optional courses research experience(in research-oriented  master course)  further internship or practical courses(in application-oriented master course) and in-depth research.

(7)Other Information of ruhr-university:Founded in 1965;the first university after world war 2;Number of students:38675;Number of employees:5600;the largest university in Bochum;Faculties:20(most related to engineering).

(8)Four institutes:Material, produce-service,Thermal dynamics,Fluid dynamics

3 bachelor courses:mechanics sales-products environment,6 master courses and also internship courses.

(9)Research focus on :Molecular sciences and simulation;Lases and photonics

Computation engineering;Dual degree program;Mechanical engineering.

(10)Aim:early involvement of students in research;Participation in research process;Encouragement to be student assistant.

(11)LAP of LED(light-emitting diodes)

Optics and energy environment information communication;2 years duration 120 credits;4 semesters;Material science and simulation;Industrial needs doctor’degree.

Mainly related with Physics;Chemistry ;Material science engineering

讲座六：英国Brunel大学介绍

             2013-6-29

1、Brunel 大学位于英国伦敦，Red Brick University（红砖大学），建校于一二百年的老大学，建筑为哥氏建筑。英国的罗素大盟（24所英国大学），是世界上诺贝尔奖获得者最多的大盟。Brunel 大学位于英国伦敦，不属于罗素大盟，位于伦敦边缘，成立于上世纪60年代，命名来源于工程师Brunel （铁路，桥梁工程师），他是世界上第一条铁路的设计者，涵洞的设计做，地铁的设计者（1806-1859年）网址：www.brunel.ac.uk。

2、伦敦奥运会开幕式，表演朗诵（“不要惊慌，岛上充满了声音”）用以纪念该校建校者。

3、与机械工程相关的专业：School of engineering and design Advanced manufacturing and enterprise engineering(AMEE)。

4、研究生教学模式：programme（项目式）。

5、研究生教学领域：AED:advanced engineering design;AMS:advanced manufacturing system;MGT:engineering management;PTM:packaging technology management。

6、课堂人数较少，强调实验和学生动手操作（Design experience related with industrials creations and projects）；教学科研内容紧跟工业生产实际、注重解决实际问题。

7、大学网站与文字宣传特点：个性化、活泼。

8、生活：英国交通（tube airplane bus train）隧道、飞机、公交、火车、地铁。英国人的规章制度与文化（契约精神与规则意识）。人文：残疾人车位、周六日的休假保障、开放与包容的学术氛围、海德公园、演讲角。

9、学术交流：国际会议——欧洲纳米技术与精密工程年会（瑞典：斯德哥尔摩）。感受：东方人比较腼腆，应当注重主动交流。

10、技术前沿：微制造技术、3D打印技术、超音速汽车。

11、英文论文撰写：英文论文，地道的英文表达，多模仿学校（练习口语、英文摘要）；注重技术细节，不要浮于表面，真实正确，注重本质；格式问题，一丝不苟，严谨细致，获取印象分。

12、该学校是工科见长，举例：微细加工技术：micro-machining，微加工表面，交叉学科众多，主要涉及微小刀具、金刚石刀具、金刚石摩擦理论等。

讲座七：两足双膝机器人动态分析与步态优化

Optimal Gait and dynamic analysis for kneed biped robot

2014-4-12

1、康内尔大学：位于纽约州东北部，学科齐全（包含高尔夫课、品酒客等），校园为国家公园式，有大量海外留学生，师生关系平等，比之于部分国内大学更加人文。学生课程量不大，大量学生在圣诞假期时段实习，亲身体会企业环境。

2、该两足双膝机器人的创意来源于科幻，与big dog模拟狗的行走于奔跑类似，模拟人的正常行走，面向康复研究需求。研究中追求自然行走的步态，力求节能，在最终的测试中，不间断行走40公里。

3、在该机器人研发过程中，仿真运算模拟起到关键作用，大致的步骤如下：

（1）根据节能目标，计算行走步态；

（2）进行参数仿真；

（3）根据稳定性要求编写控制算法；

（4）制作实物。

讲座八：百名博培养过程体会

2014-4-18

1、选题的重要性；

2、优秀学生是引导出来，不是教出来；

3、先发散后集中的思维模式；

4、优秀学生善于规划，工作有条理；

5、优秀学生善于总结和提炼科学与技术问题；

6、优秀学生知道如何节省时间和资源；

7、优秀的学生有团队精神。

8、美国科学宣言中关于纯科学的一段（也包含关于中国的内容）：

“我时常被问及这样的问题：纯科学与应用科学究竟哪个对世界更重要，为了应用科学，纯科学必须存在。假如我们停止停止科学的进步，而只留意于科学的应用，我们很快就会退化成中国人那样，多少代以来他们都没什么进步，因为他们只满足于科学的的应用，却从来没有追问过他们所做的事情的原理，而这些原理正是纯科学。中国人知道火药的应用已经若干世纪，如果他们用正确的方法探索其特殊的应用的原理，他们就会从获得众多应用中发展出化学，甚至物理学。因为只满足于火药爆炸的事实，而没有追根问底，中国人已经远远落后于世界的进步，我们现在只是将这个最古老的、人口最多的民族当做野蛮人。”（该段文字摘自：《为纯科学的呼吁》，作者：美国物理学家，亨利·奥古斯特·罗兰，发表于1883年8月15日）