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【關鍵詞】 技術工人;激勵制度
一、中國技術工人短缺的現狀及問題分析
對于加工制造業看似十分發達的中國來說,實際情況其實是低級技術工人數量很大。特別是在沿海的一些加工制造企業中,從事生產制造的低技能工人有著非常大的比重,很多所謂的沿海“農民工”就是這部分群體的很大組成部分。雖然企業對技術工人需求很大,這些低級技術工人并不能完全滿足他們的需求,因為企業的生存與不斷發展不僅在于產品的生產與制造,更在于產品的發明與創新,這就意味著企業更需要高技能工人。
就連低級技術工人也出現了“民工荒”的現象,這是因為一些企業用工不規范、侵害勞工權益,給予的工資也非常低廉,使得工人特別是農民技術工人在仔細權衡之后,情愿回家種地,也不愿在企業工作,所以企業越來越難招到這類技術工人,出現了低技能技術工人的相對短缺。
雖然我國一直在強調科技創新,企業也逐漸重視引進高技能人才,但是一些報道反映的現狀卻是我國高級技工占技工總數的比例僅為 3.5%,與發達國家40%這一比例相差甚遠。一些從正規高級職業技術學校畢業的學生,擁有相應的學歷和認證證書,按現行的技術工人評定標準,可以稱為高級技術工人,但現實卻是他們根本不具備相應的企業要求的實際操作技能,造成我國高級技術工人的“青黃不接”,這樣高級技術工人的短缺已成為制約企業發展的瓶頸。
二、激勵機制缺失造成中國技術工人短缺
一些企業對技能人才,特別是在一線崗位的機器旁從事操作工作的低級技術工人,別說激勵,連按勞動法正規用工都做不到。工資缺乏吸引力和勞動條件差是普通工人短缺的主要原因。長期以來,部分沿海地區主要依靠技術含量低的勞動密集型產業實現經濟高速增長,企業主要靠壓低工資、減少改善勞動條件的必要投入來實現低成本,在國際上能夠有比較大的成本優勢,并以此獲得訂單,賺取利潤。企業在賺取利潤的同時,低級技工大卻都在環境惡劣、強度大、加班時間長、不簽勞動合同、不繳社會保險的條件下工作,這使得他們不僅基本的生活難以保障,更面臨人身安全隱患。
中高級技術工人的薪酬普遍偏低,跟企業的管理人員的薪酬總體存在差距,而且技術工人的薪酬結構也不合理。在企業中,一名高級技術工人的技術再好,對企業的貢獻再大,可能其薪酬收入也不會高過一名中層管理干部。企業里這種工人與管理人員的差別,必然會造成技術工人感覺缺乏社會地位,造成心理嚴重失衡。
中國的企業對于技術人才的開發和培養是遠遠不夠。企業往往忽視技術人才的引進,用工注重短期效益,不顧長遠利益,很多企業可能寧肯花上萬元甚至幾十萬元的高薪去聘請職業經理人,也不愿花幾百元去培訓一名技術工人。技術工人的能力是在崗位上不斷實踐與學習才能得以提高的,很多數據表明,企業所花費的一定的培訓成本通常都會帶來更高的實際收益。企業輕視對工人的技術培訓,讓技術工人在得不到重視的同時,也看不到自己職業的發展前景。實際上,培訓對技能人才是一種非常重要的長期激勵手段,像惠普、家樂福這種世界五百強企業,都無一例外地將培訓看作是企業對員工進行激勵的有效手段之一。
三、設計技能人才激勵機制
(一)滿足技能人才的物質需求,制定符合技能人才的薪酬制度與考核制度
企業可以建立寬帶薪酬結構,減少工作之間的等級差別,這樣可以提高技術人才的積極性,同時也有利于提高效率,從而提升企業的核心競爭優勢和企業的整體績效。落實學歷證書與職業資格證書并重的原則,以績效和能力作為提升薪酬檔次的依據,使得低于管理人才薪酬等級的有能力、績效高的技能人才也有可能拿到高于管理人才的薪酬,這便可以讓他們看到自己在從事技能工作這方面也是有前景的,而不會一門心思地想跳到管理職位,以便擺脫“藍領”階級地位低,物質報酬低的局面。
企業中薪酬制度與考核制度是緊密聯系的,除開薪酬的直接激勵之外,考核制度也能從另一角度對技能工人產生激勵。如企業可以建立以技能為導向的技能人才評估體系,鼓勵技能人才注重技能的獲得和提高,以及建立企業技術等級體系,制作與技能掛鉤的技術等級證書,建立與能力匹配的職業發展通道,為技能人才建立晉升路徑。這樣技能人才就能夠為了得到更好的考核成績而不斷地提高自己的技能水平,也不會為了增加薪酬或晉升不得不轉為管理人員。
為了更好地激勵員工,企業的薪酬設計還可以逐漸考慮實施長期激勵計劃,把國外企業中普遍實行的股票期權這些長期激勵機制引入到技能人才的薪酬設計中,讓技術人才擁有一部分的股票期權,這樣可以增加他們為企業付出與投入的熱情,也能在一定程度上減少企業中這部分重要人力資源的流失。
(二)營造尊重技能人才的企業氛圍,用心留人,提高技能人才的社會地位
企業可以嘗試取消干部、工人的界限,工人改稱為生產操作人員,營造高級技術人才和管理人才都是企業不可缺少的人才的氛圍,將領導對技能人才的關心和重視傳達給整個公司的員工,領導的親自獎勵是對技能人才最大的支持。不僅能促使技能人才的不斷提高自己的技能,讓他們為了榮譽而努力,而且也能在一個很好的展示平臺上施展自己的才華。讓他們在獲得一定物質激勵的同時,又獲得精神激勵。
企業還可以制定激勵性的福利制度,完善技能人才的各種工傷、醫療等社會保險制度。對于特殊崗位和特殊工作環境下的勞動者給予補償和獎勵津貼,為核心技能人才購買人壽保險,并制定特殊福利。如提供高檔轎車的使用權,出差時允許的高檔住宿和職位消費等,這不僅給技能人才帶來便利的物質條件。更加重要的是,這讓他們更有“面子”,使他們得到了自尊上的滿足,這用馬斯洛的需求層次理論解釋就是,在由低到高的生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我實現需求這五類需求里,他們追求的可能已經不是生理需要這種低層次需求了,而在于更高層次的需求,像尊重需要和自我實現需求等。企業對于技術工人的激勵制度只有不斷滿足他們這些更高的需求,才會更有效果。
(三)注重技能人才成長與發展的需要, 開展多種形式的培訓
企業要充分發揮在高技能人才培養中的主體作用,建立多形式、多渠道的培訓方式,盡可能地建立以職業能力為培訓重點,兼顧文化知識和職業道德培養的培訓體系,并加大培訓經費的投入。在培訓形式方面,企業可以實行學校教育與企業生產實際結合的方式,在生產車間設立自己的培訓基地,現場進行操作技能訓練,或者學習海爾、摩托羅拉這些大企業的成功經驗,建立企業大學,對自己的員工與潛在人力資源進行人才深造,爭取培養出大量復合型人才,來滿足企業的人才需求。且企業需注重年輕人的培養,特別是在傳統技藝和技能復雜的崗位上,可以實行師徒制度,鼓勵擁有技術絕活的老技工把技能傳給徒弟,再轉化成教材、多媒體教學課件等理論知識,對完成好的師徒給予獎勵,讓傳藝成績顯著的技工或技師將這一成果作為晉升高一級技師的條件之一。
除此之外,在全球化的今天,企業可以拓展境外培訓渠道,把有發展潛力的技能人才送到國外,讓他們學習國外優秀企業先進技術之后,再學以致用,回報企業。這一方面有助于企業對于技能人才的培養,讓他們的知識將來轉化為企業的財富,另一方面企業也可以利用這一制度吸引與激勵技術人才,讓他們在看到未來光明前景之后,樂于進入企業,并為企業的成功不斷努力付出。
參考文獻
結石性急性膽囊炎(celad.acutecholecystitis)是結石在膽囊內及其移位過程中發生的一種常見并發癥。結石性膽囊炎多是原發性膽囊炎。女性多見,50歲之前男女之比為1:3,50歲之后為1:1.5。
(一)術前護理
[護理評估]
1.健康史
(1)一般資料年齡、飲食習慣、營養狀況等。
(2)既往史有無反酸、吸氣、上腹飽脹及類似發作史。
2.生理狀態
(1)局部疼痛部位、性質、有無壓痛、反跳痛及放射痛;有無腹膜刺激征、有無包塊等。
(2)全身有無惡心、嘔吐、發熱、黃疸、腹腔積液等癥狀;意識狀態;生命體征情況。
(3)輔助檢查膽管系統相關檢查及血生化檢查結果。
3.心理狀態
(1)認知情況病人對疾病的進展、治療及護理措施了解程度。
(2)心理承受能力病人對本次發病的心理反應,對手術過程、術后不適、預后所產生的焦慮、恐懼反應及程度。
4.社會支持系統家庭、社會對病人的支持程度,家庭的經濟承受能力。
〔護理措施]
1.協助病人臥床休息,根據病情選擇舒適的臥位,有腹膜炎體征者宜取半臥位。
2.進食可以促進膽囊收縮,加重膽絞痛,因此,急性期指導病人禁食,病情穩定后,宜食用低脂、高糖、高維生素易消化飲食。
3.疼痛的護理
(1)觀察腹痛部位及性質變化如出現寒戰、高熱或腹痛加重,波及全腹,應考慮病情加重,及時報告醫師并協助處理。
(2)診斷及治療方案明確后,遵醫囑可給予鎮痛劑,以減輕疼痛。
4.高熱的護理
(1)高熱病人遵醫囑給予藥物或物理降溫,并密切觀察體溫變化,加強營養。
(2)及時更換潮濕被褥,增進病人舒適。
(3)密切觀察血壓、脈搏、呼吸、神志變化。
5.根據醫囑及時給予靜脈補液及抗感染藥,防止及糾正水、電解質、酸堿平衡紊亂。
6.評估病人對疾病及手術的心理反應,耐心解釋發病原因、醫護措施、手術目的、預后及注意事項,給予鼓勵、安慰以取得配合。同情、關心病人,減輕焦慮及恐懼心理。
7.術前常規備皮、置胃管、藥物皮試、配血等。
[護理評價]
1.病人對疼痛的處理是否滿意,有無疼痛加劇或反復發作。
2.病人的體溫是否恢復正常。
3.病人是否情緒穩定,是否護理合作。
(二)術后護理
[護理評估]
1.手術情況手術名稱、麻醉方式、術中各器官系統情況、引流管放置情況。
2.生理情況全麻者是否清醒、是否躁動、心電監護各項指標的變化情況、呼吸情況;傷口有無滲血,各引流管引流液量及性質的變化:出入量的情況。是否舒適。
3.心理與認知情況病人及家屬對本次手術的滿意程度,能否適應監護室環境,對手術后各種不適的心理承受程度,對手術后及康復出院后的相關知識掌握程度。
[護理措施]
1.密切觀察病情變化
(1)監測體溫、血壓、脈搏、呼吸及血氧飽和度變化并記錄。
(2)觀察尿量,記錄24小時出入量。維持體液平衡。
(3)觀察傷口有無滲血;腹腔引流管引流液性質及量的變化,如果短時間內流出大量鮮紅色液體,應立即通知醫師,并更換引流袋,記錄引流液的顏色、量、性質。
(4)觀察病人面色、末梢循環情況,有無四肢發涼、出冷汗等休克癥狀。
(5)觀察病人有無發熱、腹痛等表現。
2.維持腹腔引流管效能妥善固定,防止扭曲、堵塞及脫落,每1~2小時擠壓1次,避免逆行感染。
3.呼吸道管理
(1)全麻未清醒者及時吸出口腔分泌物,防止誤吸。
(2)指導并協助有效咳痰及深呼吸。
(3)病情穩定后可取半臥位,每2小時翻身拍背1次。
(4)痰液粘稠不易咳出時可行霧化吸入每日2次,吸入后協助拍背排痰。
4.及時評估病人舒適狀況。協助取舒適臥位并定時翻身;向病人解釋疼痛原因及應對方法,必要時,應用鎮痛劑以減輕疼痛。
5.制定活動計劃,預防并發癥,最大程度地恢復自理能力。
(1)臥床期間提供細致的生活護理,滿足病人生理需求。
(2)指導病人行床上功能鍛煉,如足背伸曲運動,預防術后并發肌肉廢用性萎縮和下肢深靜脈血栓。
(3)術后視病情指導并協助病人早期離床活動。
6.加強營養,促進康復術后禁食,腸蠕動恢復后進高蛋白、高維生素、高熱量、低脂飲食。肝功能不良者給予適量蛋白飲食。:
[護理評價]
1.疼痛是否緩解或能耐受。
2.病人排痰是否有效,肺部呼吸音是否清晰,血氧飽和度是否正常。
3.病人是否自述舒適感增加。
4.病人基本生活需要是否得到保證,自理能力是否逐漸提高。
5.生命體征是否正常,出血是否減少或停止。
本次研討會由廣東華人書法院院長劉佑局、美國丹佛孔子學院院長屠新時擔任學術主持。劉佑局對中新網記者表示,中國書法熱三十年如用理性的尺度可以總結為三個階段,第一個為“工匠”階段;第二個為“流行”階段;第三個為“仿真” 階段。“仿真”時代就是剛剛從千人一面的流行書風中走出來的又一次模仿名家作品的千人一面制作式的書風,它所制作的“作品”嚴重缺乏深刻的藝術內涵和靈魂,用所謂豐富的拼盤技法致使視覺沖擊審美錯覺,狂熱追求花樣百出、疊亂迷離的外在形式而沉浸在自悅悅人的文化淺薄與浮夸興奮之中。
劉佑局認為,文化與藝術的“仿真”(即假冒)時代,它與中國市場經濟中所產生的假冒偽劣產品一樣已經嚴重擾亂了社會和人們生活的正常秩序。文化藝術中的冒仿偽劣產品雖然不會像商品中的假冒偽劣產品直接傷害人的肌體,但它對人的精神世界的侵害將會產生長遠的影響,文化打假將是一場更加艱難、更加迫切的任務。
本次研討會活動正是在這樣的社會背景下進行的。此舉就是為了重建健康向上的文化審美標準,扎根傳統文化中的精髓精神,開拓高尚、潔雅、通透的藝術取向,把握普世認同的心靈準星,重新煥發文化藝術感化人心的精神魅力,挽回人性靈魂失落的悲劇,譜寫人類真性情的美好贊歌。
研討會組委會還提倡論題文章的征稿要廣閱博覽,穿透古今,用頓悟滲透和見識本真,用真知灼見挽救丑惡的藝術錯覺和靈魂,把書法文化扶上正軌。同時要用歷史和人物事件,從深層次和全方位的把握力總結中國書法文化三十年,對正反兩方面提出尖鋒意見,為中國書法發展“主導”正位。還要對當前書法“制作”的手段進行披露和透析,用明辨、通理、達識的深刻見解,批判只重形式缺乏內涵的外泛風氣,抵制制作的書法形式繼續漫延,感化和呼喚走入誤區的“書法人群”魂兮歸來。
國際關于流動人口幸福感理論與主流的幸福感理論一致,主要從“效用論”、“社會比較論”“社會融合論”和“社會適應論”進行闡述。傳統研究將“流動(移民)”作為生活事件考察其與幸福感的關系,認為流動人口傾向遷移到幸福水平更高的地區或國家。在此背景下,流動是幸福的積極因素。但不少研究發現,流動人口(移民)與幸福并不是總是呈現出正相關的線性關系。當流動人口遷移后收人更高,但同時也提高他們的收人期望而造成滿意度下降,而個體期望大于收人增長的速度則降低其幸福感。因此不能想當然假設流動本身能提升幸福感,這與流動人口流動的口的、時間、類型、社會認同、社會融人、與參照群體的比較形成的“相對剝奪感”密切相。
國內流動人口的相關研究也與國際流動人口的研究視角一脈相承,認為社會排斥尤其是戶籍造成的制度歧視和人際歧視、生活和工作狀況的不安全感、社會支持、社會期望、社會比較、社會適應、人力資本是影響流動人口幸福感的重要因素。
2 流動人口體育參與對其幸福感的影響研究
流動人口的主觀幸福感是大量因素促成的心理狀態,這受到了來自心理學、經濟學、社會學等學科的關注,從“效用論”、“社會比較論”和“社會融合論”等方面進行闡述,然而這些相關研究偏偏忽視了體育參與的影響作用。實際上,在學術界如火如茶地開展幸福研究時,體育界不少學者也加人了幸福研究大家庭,提出體育鍛煉和運動是幸福和快樂的源泉,公眾的體育參與能有效提升其幸福體驗,強調體育參與對幸福感產生的積極“效用”一內部效用和外部效用:前者認為伴隨體育參與的活動過程的是流暢感(flow)、感和愉悅感,此外體育參與還可以減低脂肪含量、消除精神緊張與壓力、增強體質等身體和心理健康從而產生主觀幸福;后者強調體育參與的活動過程與他人產生社會互動、社會交流,從而為個體帶來積極的幸福體驗。來自世界各地的研究者基于大型的問卷調查數據,如Ferrer- i一Carbonell等(2007)基于BHSF數據、Downward等(2011)基于英國的ISSP數據, Huang等(2012)基于美國BRFSS數據lKavetsos等(2010)基于EBSS數據ass〕和Ruseski等(2014)基于德國的 Lf}PI數據,研究發現體育參與者報告了更高程度的個人幸福感,且對于男性而言,從體育參與中受益效果更顯著。而體育參與對個體幸福感的影響機制主要通過“健康機制”、“社會資本機制”和“公共服務機制”產生作用困。
可見,體育參與對幸福的正向效應存在于不同類型的國家和不同的群體中。盡管在主流的流動人口幸福感研究中沒有關注到體育參與的影響作用,而體育參與和幸福的相關研究中也沒有涉及流動人口群體。但是作為社會重要群體的流動人口群體,是否可以理解為體育參與也能促進其積極幸福體驗呢?基于此,本研究提出流動人口體育參與影響幸福感的“體育參與假設”:
假設1:流動人口的體育參與對其幸福感有顯著的正向影響。
3 代際視角下流動人口體育參與對其幸福感的影響研究
中國流動人口的大量出現是城鎮化快速發展的結果,亦是當今中國重要的社會變遷現象。盡管社會學家早就關注到社會變遷通常是通過代際更替的形式發生的,但直到2。世紀5。年代德國社會學家卡爾·曼海姆提出“代問題”,“代際”才作為一個整體理論得到關注。不同的“社會位置”和歷史、文化的差異,導致不同代單位之間在價值觀、社會態度、行為方式等方面都迥然不同。 1978是改革開放元年,80年代開始的民工潮是流動人口問題的來由和根源,以198。年出生年份為界,對流動人口進行代單位的劃分,已經成為當前學術界的共識。時至今日,改革開放歷時30多年,早一代流動人口已人過中年,新生代流動人口已成為流動人口的主要的中堅力量。“新生代流動人口”的出現,引起政府和學術界的高度關注川。且新老兩代流動人口出現顯著的代際差異,在諸如教育程度、權利意識、生活預期、發展取向等方面存在明顯差異X37--38}這樣的代際差異使得新老兩代流動人口在相同社會環境中和相近現實生活狀態下,主觀上對自身的幸福感受和判斷存在差別24,28,36。葉鵬飛(2011)通過實證研究發現,無論是新生代還是老一代流動人口,受制于現有的社會流動渠道和機制制約,他們的生活等方面并無本質差別,但新生代流動人口在教育和技能等方面具有相對優勢,然而這種優勢在當前的社會結構下無法轉為現實的社會獲得,也未帶來更加積極的幸福體驗,反而產生相對剝奪感導致他們的幸福感弱于老一代流動人口。劉謙、鄒湘江(2013)基于2011年流動人口檢測及新生代流動人口專項調查數據}zs〕和杰、丁百仁(2014)基于全國1。個省1469個流動人口樣本調查數據)〕同樣驗證了葉鵬飛的觀點,與老一代流動人口相比,新生代的幸福感狀況稍差,感知“不幸福”比例較高。然而,一些研究者對此進行了質疑,認為新生代流動人口的幸福感要優于老一代,因為老一代流動人口處于“上有老、下有小”的雙重壓力,承擔著巨大的家庭經濟責任,削弱了其積極幸福體驗,而新生代沒有明顯的生活壓力,正處于追求夢想的發展階段,未來預期的憧憬激發了其積極情緒和幸福體驗。基于中國家庭收人項目(CHIP)調查數據,馮永琦、張天舒(2016)發現新老兩代流動人口的主觀幸福感并不存在顯著差異,但主觀幸福感的影響因素在新老兩代流動人口間存在明顯不同。
從上述研究文獻來看,盡管有爭議,但大部分實證研究還是認為曼海姆的“代”問題存在于中國流動人口中,其幸福感存在顯著的代際差異。本研究也認可曼海姆的“代”問題,不同的“社會位置”和歷史、文化的差異,導致兩代流動人口在社會態度與行為方式等方面都迥然不同,這使得兩代流動人口即使在相同社會環境和相近現實生活狀態下,主觀上對自身的幸福感受和判斷也存在差別。基于此,本研究提出流動人口主觀幸福感的“幸福感影響的代際差異假設”:
假設Hz:兩代流動人口的主觀幸福感存在顯著差異。
如果流動人口的幸福感存在代際差異,但不同代際流動人口幸福獲得的因素和機制是否存在差異呢?有研究者指出,流動人口做出判斷的內外在因素大不相同,兩代流動人口幸福感的影響因素和機制也是存在顯著差異的。基于“中國勞動力動態調查(CI_DS2012”數據,黃嘉文(201)提出教育程度、經濟收人和權利保障因素對不同代際流動人口的主觀幸福感有顯著的影響差異,教育程度和經濟相對收人的提高可以提升老一代流動人口的幸福感,而新一代流動人口更追求絕對收人的提升、工作環境和權利保障。馮永琦、張天舒(2016)通過CHIP調查數據比較了流動人口的工作和經濟條件對其幸福感的影響,分析結果顯示,新生代流動人口更追求工作的穩定性和權益保障性,如果工作穩定性越高,公司為其繳納保險和公積金等權益保障越充分,新生代流動人口的幸福感越高,而老一代流動人口對此因素并不敏感。徐廣路等(2016)基于CGSS201。數據分析發現,流動人口在城市中的社會歧視,如收人差距和建立各種社會權利上的差異對新生代流動人口有顯著的負面影響,由此產生的剝奪感削弱了其外出務工期間的幸福體驗。
正如上述“代”問題存在,流動人口做出判斷的主內外因素各異,使得他們對幸福判斷也儼然不同。新生代流動人口更看重“發展性”需求,強調與城市居民一樣享有基本的待遇、權利保障和福利。基于此,本研究提出流動人口主觀幸福感的“代際影響差異假設”:
假設H,j:兩代流動人口的主觀幸福感影響因素存在顯著差異。
關鍵詞:機器人教學;能力培養;實踐教學
工科學生必須重視理論聯系實際,培養自己的工程意識、工程思維、工程方法,以達到具有分析、解決工程實際問題的能力。現在許多大學對學生進行專業教育的同時,也使學生的知識和眼界相對封閉和狹窄。但是在社會實際工作中往往需要學生能夠把相關學科知識融會貫通地運用,這在工程領域尤為突出。而機器人教學課程為解決上述矛盾提供了一種新的思路。作為一種綜合性的學習科研活動,機器人教學課程打破了學科與學科之間的活動界線,加強了計算機科學、機械制造、電子工程以及工業自動化等幾個相關學科間的橫向聯系,讓學生能夠從一個系統工程的角度,整體地理解自己所學的理論知識,拓寬專業知識面,開闊視野。
一、機器人課程教學的目的
機器人教學課程使大學生的創新教育、實踐教育以及專業技術教育擁有全新的模式,激活和強化學生的多元能力特長,訓練學生的創新能力和實踐能力,訓練學生自主建構知識的能力。機器人教學課程使學生在學習實踐的過程中建構廣域的工科知識基地,對材料、機械、電子、計算機硬件、軟件均有直觀地認知。在學習實踐的過程中激發和強化他們的創造力、動手能力、協作能力、綜合能力和進取精神。運用全新的評價體系,幫助學生全方位認知自己的能力結構和能力特點,為系統建構他們的能力特點打下基礎。
在教學過程中注重對學生以下幾個方面的素質進行培養和提升:培養和開發學生多學科知識綜合應用能力;對機器人所涉及的多領域知識有直觀的認知;培養學生的團隊合作能力;激發學生探究本專業相關問題的興趣;了解機器人技術的發展趨勢。
二、機器人課程教學的內容與設計
機器人的核心是智能技術,其外延則涵蓋了機械、電子、通訊、控制等多個學科和技術領域,是一個學科技術群。在充分學習和借鑒各個學校的教學經驗的基礎上,根據我校實際情況,筆者及其所在的教研組開發了一系列機器人教學課程,多方面、分層次地開展機器人教學活動。
以“未來之星”為平臺的機器人教學課程作為機器人實踐教學系列課程中的一個組成部分,正在發揮著越來越重要的作用。“未來之星”機器人是一種小型地面移動機器人,通過機載高度集成的Intel嵌入式主板,采用Windows操作系統,學生可以直接采用Visual C++環境開發機器人上位機程序,進行路徑規劃、語音交互、圖像識別、動作編輯等實驗。以“未來之星”為平臺的機器人教學課程的教學內容主要分為基礎理論與實踐創新兩大部分。其中基礎理論部分包括:
1.機器人概述部分:介紹典型的著名機器人,包括輪式機器人、工業機器人、仿生機器人等各個類別的機器人。在概述部分每年都增加新的機器人的研究進展,使學生在了解歷史的同時也開闊了眼界。
2.機器人整體系統部分:以未來之星機器人為教學平臺,介紹其硬件電路系統和軟件系統,其中硬件部分包括其系統架構、能源與驅動系統、傳感器系統、控制系統電路和總線系統,軟件部分包括軟件開發平臺的介紹和軟件架構層次關系。
在基礎理論部分講解之后,都安排有針對性的實踐項目,讓學生的實踐創新環節加深對所學知識的理解并在實際運用中加以創新。實踐創新環節的設計包括:
1.硬件部分實踐項目:這部分所安排的實踐項目,屬于基礎性實驗,包括:LCD及鍵盤電路的設計、建立串口通訊、串口通訊控制機器人、陀螺儀和傾角計在機器人上的基本應用。
2.軟件部分實踐項目:這部分的實踐項目主要是使用VisualC++編程環境在PC端進行的策略和自主功能程序的開發,包括基礎性實驗和高級應用實驗。
三、機器人課程教學環節的設計
在整個教學過程中,采用以實踐教學為主、理論講授為輔的教學方式。在學時的分配上理論與實驗所占的學時比例為1∶1.5。實驗以分組的方式進行,根據實驗的難度和設備的數量,每組學生為2~4人,以便于學生之間進行交流和討論。在實驗的過程中,學生遇到自己難解決的問題可隨時與教師進行交流,以利于教師及時解決學生的問題并實時把握學生的學習動態。由于學生的思維都相當活躍,教師與學生進行交流的過程同時也是一個教學相長的過程。學生在實驗的過程中,學習興趣和實踐能力都在不斷提高。
除了采用理論與實踐相結合的教學方式外,教學中還設置了課堂討論和專題作業論文的環節。為了調動學生的學習積極性,讓他們充分參與到機器人的學習過程中,在每階段的教學內容中都設置了討論的問題,讓學生自己來表述解題的方法、對問題的看法,并讓他們之間進行互相辯論,老師作為一個仲裁者的身份進行討論的組織和總結。專題作業論文是讓學生完成一份關于機器人相關技術的調研報告,主要是為了拓展學生的知識面,同時把課堂學習的機器人知識與自己的專業知識結合起來。選題內容可從老師提出的一些題目中選取,也可由學生自定。
在考核方式上,采取理論考試與實踐活動分別占30%和70%的評定方式,目的在于引導學生在理解基礎理論知識的同時更加注重實踐能力的培養。實踐活動包括平時的實驗項目和專題作業論文的完成情況以及課堂討論中的表現等,以促進學生在學習的過程中得到多方面的能力培養和鍛煉。
四、機器人課程教學的效果
在以上的學習實踐過程中,盡管學生們在實驗中出現了各種各樣的錯誤,但學生的興致很高,往往一直操作到下課還利用課余時間來繼續未完成的實驗。學生反映這種實踐課程對他們的鍛煉價值很大,因為把理論和實際之間的這層窗戶紙給打通了,讓學生對這門機器人課程有了一個系統的認識和理解。在課堂討論的環節中,最初只是鼓勵學生表述自己在實驗中遇到的問題以及解決的方法,隨著課堂討論次數的增多,學生的思路逐漸開闊,對問題的看法也更加深入,辯論的氛圍逐漸濃厚起來。在辯論中,學生感覺收獲很大。通過以上的學習,學生主要有以下三方面收獲:(1)知識方面:了解工科的基本知識框架、能力框架、專業方向;了解工科學生的知識和能力需求。(2)能力方面:發現自己的能力特長;培養動手能力,團隊協作能力,創新能力;培養自學能力,演講能力;培養自我認識能力;培養情報檢索能力。(3)興趣方面:進入真正以學生為本的學習氛圍,在充滿樂趣和成就感的氛圍中自主體驗式學習,自己發現要探索的知識點。
學生在接觸和學習機器人的過程中,實際上是在機器人研究探索中對其他學科知識的拓展。隨著機器人課程在各高校中變得越來越普遍,如何結合機器人技術的發展做好機器人的教學工作是許多機器人教育工作者關心的問題。筆者通過對機器人教學課程進行深入地理論研究,結合本校機器人教學的實際情況,對以“未來之星”機器人為平臺的機器人教學課程進行了研究和探索,并在逾3年的實際教學工作中進行了實踐,取得了良好的教學效果。
參考文獻:
[1]王旭仁,何花,周全,等.深入完善“智能機器人”實踐課程體系,促進實踐教學[J].計算機教育,2009.
[2]郝衛東,李靜,許敏.機器人技術綜合實踐課程建設研究[J].桂林電子科技大學學報,2009.
【關鍵詞】水下機器人;控制技術;神經網絡控制;模糊控制;自適應控制
1.引言
水下機器人的運動控制是其完成特定任務的前提和保障,是水下機器人關鍵技術之一。隨著水下機器人應用范圍的擴大,對其自主性,運動控制的精度和穩定性的要求都隨之增加,如何提高其運動控制性能就成了研究的一個重要課題。導致AUV難于控制的主要因素包括:①水下機器人高度的非線性和時變的水動力學性能;②負載的變化引起重心和浮心的改變;③附加質量較大,運動慣性較大,不能產生急劇的運動變化;④難于獲得精確的水動力系數;⑤海流的干擾。這些因素使得AUV的動力學模型難以準確,而且具有強耦合和非線性的特點[1]。目前已被采用的控制方法有:模糊控制、神經網絡控制、專家控制、PID控制、自適應控制、S面控制等[2]。
2.模糊控制
模糊控制是一種仿人的智能控制方式,它模仿和升華了人的控制經驗與策略并將其體現在控制器中[3]。模糊控制器不依賴于被控制對象的精確數學模型,易于對不確定性系統進行控制,模糊控制器抗干擾能力強,響應速度快,并對系統參數的變化有較強的魯棒性,模糊控制的實質是將基于專家知識的控制策略轉換為自動控制策略。它所依據的原理是模糊蘊涵概念和復合推理規則。通常它以被控對象輸出變量的偏差和偏差的變化率作為輸入變量,而把被控量定為模糊控制器的輸出變量,反映輸入輸出語言變量與語言控制規則的模糊定量關系及其算法結構[4]。實際應用中把采集到的控制信息經語言控制規則進行模糊推理和模糊決策,求得控制量的模糊集合,再經模糊判決得出輸出控制的精確量,作用于被控對象,使被控過程達到預期的控制效果。模糊控制器一般由模糊化接口、知識庫、模糊推理機、解模糊接口四個部分組成。如圖1所示:
2.1 模糊自適應PID控制
PID控制算法中的比例控制動態響應迅速,不能消除靜態誤差。積分控制可以消除穩態誤差,動態響應速度慢。如果在PID控制系統中加入模糊控制器,組成模糊PID控制,模糊PID控制系統是把PID控制和模糊控制的優點結合起來。既能有很快的響應速度,又能保證很好的穩態。模糊PID控制是首先將工程師長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化,然后進行模糊推理,得到最佳的PID控制參數。模糊PID控制器輸入量是偏差E和偏差變化率Ec,按照設定的模糊規則進行模糊推理演算,查詢模糊矩陣表,對PID控制參數Kp、Ki、Kd進行在線修改,從而使被控對象具有良好的動、靜態性能,控制系統結構如圖2所示。
2.2 基于模糊原理的改進S面控制
S面控制器在方程的形式上和PD控制很相似,但與PD控制器不同的是,S面控制方法采用非線性函數來擬合具有強非線性特性的控制對象,控制效果好于PD控制器;跟神經網絡控制相比,S面控制方法的穩定性明顯好于前者;跟模糊控制相比,S面控制方法沒有局部調整功能,其局部性能不如模糊控制,但其結構設計和參數調整都更加簡單實用,而且S面控制方法體現出來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實用性。S面控制器的控制模型盡管魯棒性好,但本質上是一種PD控制器,系統穩態精度差。而且參數K1和K2是根據經驗和在實際試驗中總結得到的,在大部分時間內不改變,顯然這對于多變的環境來說適應性不是很好。因次,運用模糊原理對S面控制的兩個參數K1和K2進行在線調整,如圖3所示。
改進的S面控制器很好的處理了在不同的外界輸入下,參數K1,K2的在線自我調節問題,使控制結果更快地到達穩態,并且保證最小的超調和穩態誤差。試驗證明改進的S面控制器具有更好的控制精度,更快的響應速度和較強的抗干擾能力,較之普通的S面控制器改善了水下機器人的工作性能。
3.神經網絡控制
將神經網絡引入控制系統是控制學科發展的必然趨勢[5],神經網絡的吸引力在于:
(1)能夠充分逼近任意復雜的非線性系統;(2)能夠學習和適應高度不確定系統的動態特性;(3)由于大量神經元之間廣泛連接,即使有少量單元或連接損壞,也不影響系統的整體功能,表現出很強的魯棒性和容錯性;(4)采用并行分布處理方法,使得快速進行大量運算成為可能。這些特點顯示了神經網絡在解決高度非線性和嚴重不確定性系統的控制方面具有很大潛力[6]。
逆控制方法中最常用的是直接逆控制,它是將受控系統的逆模型直接與受控系統串聯,組成偽單位系統,使受控系統的輸出等于期望輸出。在控制以前,首先要選擇適當的訓練方式求得逆模型,即使神經網絡由初始的無知識狀態到學得。復合控制方法結合閉環逆控制和開環逆控制的優點,利用誤差和輸入共同控制系統,結構如圖4所示:
4.神經網絡PID控制
將神經網絡控制與PID調節器結合,融合各自的優點,可得到性能更好的控制器,如圖5所示:
神經網絡PID控制根據系統的運行狀態,調節PlD控制器的參數.以期達到某種性能指標的最優化。即使輸出層神經元的輸出狀態對應于PID控制器的三個可調參數kp,ki,kd。通過神經網絡的自身學習、加權系數調節,從而使其穩定狀態對應于某種最優控制規律下的PID控制器參數。輸入層的輸入r(t)與輸出c(t)比較后產生的誤差e(t)作為輸入量S送到BP網絡中進行處理,經過訓練后來調整PID控制器的三個參數,從向使被控對象發生相應的變化而獲得較好的控制性能。
5.專家控制
專家控制是智能控制的一個重要分支,又稱專家智能控制。專家控制的粗略定義為:將專家系統的理論和技術同控制理論方法與技術相結合,在未知環境下,仿效專家的智能,實現對系統的控制。專家控制器建立之前,從特定領域的控制專家那里獲取足夠的控制知識,以及操作工人的經驗知識,并把這些知識進行處理,變換成機器能夠接受的語言。這些經過處理的知識送入知識庫中儲存,并且送入推理機,推理機調用知識庫中的知識(或規則)進行推理,經過推理的知識一方面存入知識庫,另一方面輸出到控制規則集,與控制規則集中的控制規則相匹配,對控制對象進行控制。控制對象的輸出反饋到信息獲取與處理單元,成為反饋信息,與設定值相比較后作為新信息重復以上步驟,不斷檢側,不斷獲得新信息,不斷進行控制輸出,實現實時性調整。一般情況下專家控制器由信息獲取與處理、知識庫、推理機構和控制規則集四部分組成,如圖6所示:
按照專家控制器在整個智能控制系統中的作用,專家控制系統分成直接專家控制系統和間接專家控制系統兩類。
5.1 直接專家控制系統
直接專家控制系統根據測量到的過程反饋信息及知識庫中的規則,導出每一采樣時刻的控制信號,直接控制被控對象,一般用于高度非線性或過程描述困難的場合。很明顯,專家控制器直接包括在控制回路中,控制器直接模仿人類專家或人類的認知能力。直接專家控制系統結構如圖7所示。
5.2 間接專家控制系統
相對于直接專家控制系統,間接專家控制系統將算法與邏輯分開,系統的最底層可以是簡單的PID、模糊控制等算法,然后將這種算法配上自校正、增益自動調度以及監控等。根據一些規則實現的啟發性知識,使不同功能算法都能正常運行。這種專家控制的最大特點就是專家系統間接地對控制信號起作用。間接專家控制系統結構如圖8所示。
控制器可由一系列的控制算法和估計算法組成,如PID、PID校正器、最小二乘遞推估計算法、極點配置自校正算法、模糊算法等。而專家系統可以用來協調所有算法;根據現場過程相應情況和環境條件,利用知識庫中的專家經驗規則,決定什么時候使用什么算法;也可以用來調參,根據知識庫中的專家經驗規則,調整PID參數或是模糊算法中的量化因子等。除此之外,還可以調整控制器的結構。
5.3 專家s面控制
專家s面控制是將專家系統技術與s面控制相結合的一類智能控制。它是基于專家知識的間接專家控制系統,它運用人的經驗知識及求解控制問題時的啟發式規則來構造控制策略,根據系統的性能在線調整K1、K2和Ki,從而使系統性能達到令人滿意的水平。專家s面控制器是一個二級實時智能協調控制器,即由基本控制級和專家智能協調級組成[7],如圖9所示。
基本控制級采用s面控制器,與被控對象形成閉環完成實時控制;專家智能協調級包括數據庫(存放誤差、誤差變化率的閾值,K1、K2的調整范圍及各組調整參數)、知識庫(常規產生式規則)和智能協調器(推理機),在線實時監測控制系統性能,根據系統的知識及證據,經推理機求解在線調整s面控制器參數,從而有效地進行控制。
6.自適應控制
自適應控制算法應用于水下機器人的控制有很大的優點,因為自適應控制器能使系統更好的適應環境和機器人本身動力學特性的變化,而且有許多將自適應控制應用到水下機器入的成功實例。自適應控制器與普通控制器的區別在于自適應控制器的參數是變化的,并且有一個根據系統中的信號自動在線校正這些參數的機制。自適應控制系統主要可以分為兩大類:一種是所謂的模型參考自適應控制方法,另一種是所謂的自校正方法。模型參考自適應控制方法是從確定自動伺服系統的最優控制中發展起來的。一般地說,模型參考自適應控制系統可由圖10表示。
它由四部分組成:帶有未知參數的被控對象、參考模型(它描述控制系統的期望輸出)、帶有自校正參數的反饋控制規律和校正參數的自適應機制。在模型參考自適應控制中,更新參數是為了使得被控對象和參考模型之間的跟蹤誤差最小。
7.結束語
通過對水下機器人幾種主要的運動控制方法的討論,各種方法都存在自身的優點和局限,這就要求在進行控制系統設計的前期控制方法選擇和控制結構設置時,應充分了解特定控制對象的特點及對控制性能的要求,并結合控制器方法可行性、成本等諸方面進行考慮,從而正確選擇控制方法。在有必要時應對兩種或多種方法加以結合,隨著智能控制技術的發展也會形成新的控制算法和控制策略,以達到理想的控制效果。
參考文獻
[1]朱旭光.AUV的改進滑模變結構控制技術研究[D].哈爾濱工程大學學位論文,2008,1.
[2]肖濤.基于Backstepping方法的水下機器人自適應滑模控制技術研究[D].哈爾濱工程大學學位論文,2009,3.
[3]田宇.水下機器人智能運動控制技術研究[D].哈爾濱工程大學學位論文,2007,1.
[4]尚游,徐玉如.基于模糊邏輯的智能水下機器人運動控制技術的研究[C].中國第五屆機器人學術會議論文集,1997.
[5]甘永.水下機器人運動控制系統體系結構的研究[D].哈爾濱工程大學學位論文,2007,5.
[6]張子迎.水下機器人運動控制方法研究[D].哈爾濱工程大學學位論文,2005,2.
研討會邀請函格式【一】
關于出席機器人和人工智能產業技術創新研討會的邀請函
XX高函〔2017〕29號
XX省科學技術廳
各有關單位:
為落實《XX省科技創新十三五規劃》,明確我省機器人和人工智能產業技術創新主攻方向,凝練2018-2020年省科技項目申報指南重點內容,推動機器人和人工智能技術在智能制造、智慧生活、現代服務業等領域的深入應用,培育經濟發展新動能,XX省科學技術廳決定組織召開XX省機器人和人工智能產業技術創新研討會。
一、會議組織
主辦單位:XX省科學技術廳
協辦單位:XX省自動化學會
二、時間和地點
2017年3月24日(星期五)上午9:00-12:00。XX省軍區迎賓樓酒店(原XX省軍區招待所西院,石家莊市裕華東路100號)五樓報告廳。
三、參會人員
省內相關高等院校、科研機構機器人和人工智能領域專家及學術帶頭人;
省內機器人和人工智能領域相關企業的企業家、產品或技術研發負責人;
省內相關產業園區的管理負責人。
參會人員約50人。
四、相關事項
1、請各位參會嘉賓圍繞我省或本園區、本企業機器人和人工智能領域技術創新的現狀、發展重點、創新方向及創新需求等做好發言準備,一般每人發言時間10-15分鐘,請制作PPT。
2、請參會嘉賓于3月22日(星期三)下午5點前將參會人員名單報會務組,發言PPT請于3月23日(星期四)下午5點前發會務組。
3、研討會交通、食宿費自理。
誠邀相關專家、學者、企業家、產業園區負責人出席會議并做交流發言。
省科技廳聯系人:
會務組(XX省自動化學會辦公室)聯系人:
傳真:
E-mail:
XX省科學技術廳
2017年3月21日
研討會邀請函格式【二】
2017年是中國全面建成小康社會的關鍵之年。為貫徹關于推動中華優秀傳統文化傳承、創新和博物館發展的一系列重要論述,落實國家戰略背景下的博物館信息化建設,持續推進科技支撐文化繁榮發展,建設社會主義文化強國,XX數字科普協會、XX博物館學會、中國博物館協會博物館數字化專業委員會、中國文物學會文物攝影專業委員會、中科院網絡科普聯盟、XX聯合大學擬在6月89日聯合主辦2017年XX數字博物館研討會。
XX數字博物館研討會是在XX市科學技術協會、XX市文物局、XX市經濟和信息化委員會指導下的數字博物館方面的綜合學術交流活動。從2005年開始,每兩年舉辦一次,已成功舉辦了六屆XX數字博物館研討會,出版了五本研討會論文集。XX數字博物館研討會對利用高新技術特別是數字技術推動博物館(科技館)信息化建設,推動文物數字資源利用,推動博物館(科技館)提升公共服務能力等方面具有積極地指導作用,得到社會和行業贊譽與認可。
2017年XX數字博物館(科技館)研討會將更廣泛地邀請與數字博物館(科技館)建設相關的博物館(科技館)、企業、機構以及科技、科普、教育、設計、藝術等領域的專家學者齊聚一堂,共同圍繞主題和議題進行深入探討。
研討會還將舉辦展覽,展示數字博物館(科技館)、有關企業和機構在此領域的新技術、新成果、新案例,宣傳成功經驗,提供更具針對性、務實性的交流機會。根據實際情況,我們擬組織優秀展覽、展示產品評審。在此,組委會特邀請您和您單位積極組織提交論文和展覽、展示產品并參加研討會和展覽展示。
一、研討會議題
主題:用互聯網+模式,講博物館故事
分議題:
1、新技術應用助力博物館數字內容建設
2、數字博物館創意設計與融合發展
3、新興媒體助力博物館的傳播與服務
4、數字博物館價值挖掘與應用
二、論文提交方法
本屆研討會論文提交方法:
1.電子郵件:
2.電子光盤:投寄或直接報送均可。
3.收稿截止日期:2017年4月30日。
4.錄用通知發放日期:2017年5月15日。
三、論文要求與基本格式
來稿請投中文稿,一般不超過5000字。
要求見附件1。
四、展覽展示要求
1.2017-2017年數字博物館(科技館)建設成果。
2.數字化專項展陳、互動、體驗類案例(如APP、二維碼、微視頻等)。
3.數據管理與文物資源最新應用技術及案例。
要求見附件2。
五、聯系辦法
研討會組委會辦公室設在XX數字科普協會。
聯 系 人:
電子郵箱:
聯系電話:
通訊地址:XX市朝陽區育慧里4號604室
郵編:
研討會邀請函格式【三】
XX光學系統(Radiant Vision Systems)通過高分辨率CCD相機、分析軟件、與技術支持等一體化解決方案幫助您將產線生產效率與顯示器產品質量提升至一個更高的層次。
Radiant將于2017年4月11日中國電子信息博覽會展會現場舉辦XX光學系統技術研討會,屆時,Radiant技術專家將與您共同探討平板顯示產品及新興顯示技術(OLED,ARVR, 車載)產品缺陷檢測等問題,并將為您著重展現這種自動化檢測技術在平板顯示器及其他顯示器產品制造環節的實踐應用。
2017 XX光學系統研討會
時間: 2017年4月11日 上午 9:30 - 12:00
地點: 深圳會展中心3樓314會議室
日程:略
由于現場席位有限,若您對本場研討會感興趣,您可以:
1加強在促進科技創新、學科交叉中的作用
科技期刊是自主創新的重要載體,是科技工作者信息交流的平臺,應該作為學科交叉、科技自主創新的中心和孵化基地。通過綜合類科技期刊,讀者可以了解各個學科領域關注的科學問題、各學科發展現狀、突破性的概念以及技術方法的革新,從而擴寬視野,從多視角認識所研究的課題,發現新的學科生長點,找到更多、更優解決問題的思路和技術方法。Science和Nautre作為國際頂級綜合類學術期刊,其最大的成功之處在于對各研究領域的讀者均有很強的吸引力,會引導讀者相互借鑒并引用相關學科的研究思想和方法手段來解決本學科的問題。《科技導報》在2013年11—12月,組織讀者問卷調查,共發放問卷4000份,收回有效問卷466份;對于“最感興趣的文章范圍”,超過半數讀者的答案為重要科學問題的報道和討論、本學科重要專家發表的針對學科宏觀發展的指導性文章、具有重要意義的跨學科的科研成果總結。在中國知網“中國學術期刊網絡出版總庫”中檢索《科技導報》自創刊以來刊發的被引頻次前10位的論文(檢索時間2017年1月23日),結果如表1所示。從表1可以看出,高被引論文多為交叉學科的綜述文章,不僅是自然科學之間的交叉,也是自然科學與經濟、管理學等社會科學之間的交叉。《科技導報》將主體內容定位為交叉研究領域的綜述文章,反映某一重大研究領域的新進展,內容上既有無爭議的定論,也有尚未解決的問題,并對未來可能的發展方向進行了展望,以期引發讀者對該研究領域的興趣,啟示不同領域研究者的思路,并使更多人關注并參與其中,促進學科之間的交叉、滲透、融合。編輯有選擇地針對一些前沿創新研究領域,以及新理論、新方法、新技術等有發展前景的重要成果進行追蹤,積極邀請、鼓勵優秀作者總結一段時期的重要成果,該做法取得了一定成效。2015年,各國開始啟動“精準醫療計劃”,《科技導報》刊登了《腫瘤的精準醫療:概念、技術和展望》一文[11],該文介紹了精準醫療研究領域的最新進展,闡述了其前景和面臨的挑戰,刊發后引起了較大的關注,被《新華文摘》2015年第21期全文轉載。2016年,清華大學微納米力學與多學科交叉創新研究中心鄭泉水團隊在《科技導報》發表了《超:“零”摩擦的世界》一文[12],用較為易懂的語言詳細介紹了“零”摩擦這個跨物理學、化學、力學、材料學、機械科學、精密制造等諸多傳統學科的交叉研究領域的進展,包括超概念提出之后實驗方面的突破,中國學者為此作出的貢獻,未來會在哪些領域引領技術的突破等。文章刊發后,被多家微信自媒體及網絡媒體轉載報道并有相當高的點擊率,引起了多個領域研究人員的關注,帶動一批優秀作者主動投稿。
2合理布局欄目,形成期刊特色
創新期刊內容就要重點抓好欄目設置、報道主題策劃。為了創造出獨具個性和實力的期刊品牌,國外一些知名雜志對特色欄目進行了精心設置。Nature和Science等世界著名綜合類學術期刊,為了進一步吸引讀者、作者、各國科學家和非專業的一般讀者,在設定欄目時既有激動人心的最新科學發現,又有趣味性和大眾化的小欄目[13]。《科技導報》在欄目設置方面,通過多次調整和精簡,目前已經形成了“卷首語”“科技建議”“科技縱橫”“科學人物”等品牌欄目。“卷首語”每期邀請1位中國科學院或中國工程院院士撰寫寄語性文章,就重大科技現象或事件、學科發展趨勢、科學研究熱點和前沿問題撰文發表評論、見解或意見,該欄目已經成為院士與讀者互動交流的平臺。“科技建議”欄目對國家科研管理的政策變化進行解讀。“科技縱橫”欄目鼓勵科技工作者對重要科學問題發表自己的看法,成為他們樂于“論戰”的陣地。“科學人物”欄目介紹科學家的先進事跡和科研經歷,弘揚其科學精神。另外,還設立了“熱點排行”“聲音”等欄目及時報道國內外重大科技新聞和科技信息。欄目的合理布局,形成了《科技導報》學術論文、新聞報道和評論相結合的鮮明辦刊特色,增強了可讀性,使得期刊內容不再單一、乏味,滿足了讀者的不同需求,同時也吸引了一批活躍的科技工作者發表評論,加強了讀者、作者與編輯的互動。
3專題策劃聚焦科技熱點,增加期刊內容的集中度
專題策劃是一種創造性的智力勞動,是科技期刊的“核心競爭力”之一。好的專題策劃,可以增強科技期刊對所處行業發展的指導性、參與性,增強期刊的可讀性,從而提升科技期刊的品牌價值。《科技導報》每年針對前沿熱點領域和重大科技事件和活動,組織出版的一系列專題,具有廣泛的學術及社會影響力。汶川地震、蘆山地震發生后,《科技導報》率先策劃出版了“汶川地震特刊”“蘆山地震特刊”,為抗震救災作出了應有的貢獻,產生了廣泛的社會影響,充分反映了期刊和編輯的創新能力。2015年,為貫徹落實在兩院院士大會上關于機器人產業發展的講話精神,積極推動創新驅動發展戰略,實現我國機器人技術與產業的跨越發展,以中國科學技術協會、工業和信息化部共同舉辦2015世界機器人大會為契機,組織出版了“2015世界機器人大會特刊”,邀請了多位國內外機器人研發領域的知名科學家,從不同角度介紹了各種類型機器人的研究、應用、發展情況和關鍵技術,并指明未來機器人的發展方向。“2015世界機器人大會特刊”自發行以來,不僅受到了機器人行業的研究人員的極大關注,同時吸引了其他領域研究者的注意,中國醫學科學院院長、中國工程院院士曹雪濤就表示,特刊很好,讓人很受益。同時,特刊也得到了國外華人學者的關注,他們一致表示收獲很大。特刊中的《智能機器人的現狀及發展》《四足機器人發展現狀與展望》《醫用機器人的未來之路———醫用機器人產業發展與未來戰略論壇紀實》《人機交互力覺臨場感遙操作機器人技術研究》4篇文章被日本科學技術振興機構(JST)翻譯成日語,并于2016年9月份以開放存取形式在網站上。《中國機器人學40年》一文被《新華文摘》全文轉載。組織專題是爭取高質量稿源、提高雜志質量的重要途徑;但對于綜合類科技期刊來講,1年策劃2、3個優質專題,很難改變“學科拼盤”的現狀。為了增強期刊內容的集中度,2016年開始,《科技導報》每期策劃1個專題,全年共出版了24個專題。優質專題的策劃出版,既涉及前沿熱點(如“引力波探測”“人工智能”),又包含國家重點研發計劃(如“新能源汽車”“能源戰略”)、重要活動的科技成果(如“2016世界生命大會特刊”),以及公眾關心問題的深度報道(如“核安全”),顯著提高了期刊影響力,吸引了一批作者和讀者,又提升了社會效益。
關鍵詞:康復機器人;現狀;發展趨勢
1 康復機器人研究的意義及現狀
1.1 社會發展的必然需求
截止2014年底,我國國60歲以上老年人口已經達到2.12億,占總人口的15.5%。據預測,本世紀中葉老年人口數量將達到峰值,超過4億,屆時每3人中就會有一個老年人。
民政部部長、全國老齡辦主任李立國表示,我國空巢和獨居老年人近1億人,60歲以上失能半失能老年人約3500萬人,幫扶困難老人已成為我國老齡事業的重中之重。
伴隨老齡化過程中明顯的生理衰退就是老年人四肢的靈活性不斷下降,進而對日常的生活產生了種種不利的影響,已嚴重影響老年人生存質量。此外,由于疾病、自然災害、交通事故等突發事件造成的殘疾人數量也與日俱曾。截止2015年9月,我國有各類殘疾人8500萬,通過人工及現有的助殘設備已不能滿足患者的要求。老齡化、殘疾人這些特殊群體理應得到更多的關注,保證其生存質量的康復和服務產品質量也應有相應提高,因此,康復機器人及設備的研究和應用有著極為廣闊的發展前景。
1.2 技術發展的內在需求
近年來,隨著計算機技術、人工智能、圖像處理、以視覺、聽覺為代表的傳感技術等電子信息技術的反戰,給生物醫藥工程領域的醫用康復機器人發展帶來的極大的契機。用于科學診斷、手術輔助、腦中風、帕金森綜合征后遺癥輔助康復機器人得到了廣泛應用。而將人工智能、視覺、聽覺、圖像處理等技術融入康復機器人技術成為未來康復機器人發展的內在需求。
1.3 產業升級的必然趨勢
隨著我國泉州2025計劃的提出,機器人技術已成為我國未來工業產業升級的需要突破的核心技術。當前,我國機器人,尤其是以助殘、手術輔助為代表的康復機器人核心技術還未能突破,核心部件、主控系統還需進口,成本較高。國產康復機器人在整個市場占有率偏低。康復機器人的技術突破成為我國工業產業升級的關鍵節點。
2 康復機器人研究現狀及進展
2.1 醫療手術機器人研究現狀及進展
經過半個多世紀的發展,工業機器人技術日趨成熟,并成為機器人應用市場的主流。隨著老齡化、殘疾人口的不斷的增多,康復機器人的收到各國的極大關注。微創外科手術機器人、介入治療機器人,上肢、下肢康復機器人、智能價值、智能輪椅、外骨骼輔助機器人、航天員運動能力恢復機器人已經開始用于臨床,并取得了一定成果。
目前,用于輔助醫生進行手術的外科手術機器人是在外科一生的操控下,協助醫生共同完成手術過程,一般情況下,外科醫生利用一個遠程手術場景,操縱一個主輸入裝置,根據手術的要求,向放置于手術室內的手術機器人下達手術指令。手術機器人根據該指令執行相應的操作。與傳統的微創手術相比,手術機器人具有比醫生更高的操作靈巧性、超越人類手術動作距離的局限,易于實現更微笑的手術動作,手術精準性也更高。
由美國直覺外科公司制造的達芬奇手術機器人是目前手術機器人領域應用做最廣的手術機器人之一。該手術機器人融合了三維高清晰度視覺系統,在視覺輔助系統的幫助下,控制能完成精細運動的機械手,該機械手的彎曲及旋轉運動自由度均不是人類手腕可比擬。該手術機器人可提供靈巧操作、精準定位、術前規劃,手術創面大幅減小,患者恢復迅速。
目前,達芬奇手術機器人已經累計銷售3000多臺,為超過250萬患者成功實施微創手術。由于昂貴,我國擁有數量還不足三十臺。研究適應我國國情的手術機器人以迫在眉睫。近年來,我國科研工作者和醫療衛生部門緊密合作,積極開展手術機器人的研發工作,取得了一定成果。例如,針對腹部手術的手術機器人、利用視覺、互聯網技術,結合人工智能的神經微創外科手術機器人,介入治療機器人、脊柱外科手術機器人均已實現國產化,進入動物試驗階段。
2.2 功能恢復性機器人研究現狀及進展
目前,功能性恢復機器人的研究重點集中于上肢、下肢的功能恢復、運動輔助、可穿戴設備的研究上。國內以哈爾濱工業大學、清華大學、中科研、上海交通大學為代表的研究單位掌握功能恢復性機器人研究的技術核心。其中上海交通大學和復旦大學合作展開了“神經的運動控制與控制信息源的研究”。其研究目的是提取神經信息,利用神經信息來控制電子假手.具備7個自由度的運動模擬假手以研制完成,具備很高的應用前景。
功能性恢復機器人的研究主要集中于肌肉電信號的拾取、肌肉電信號特征分析、腦電波的信號的拾取、腦電波信號的特征分析上。
3 康復機器人的發展趨勢
3.1 機械本體技術:康復器械的機械本體技術應向著智能化、集成化、輕型化、微型化、舒適化及美觀化的方向發展。以碳纖維、石墨烯、記憶合金為代表的新型材料相繼問世,且價格逐步降低,將對康復機器人的機械本體制造、研究產生極大的促進。此外,傳統的針對上、下肢的康復機器人已不能滿足當前的需要,以單關節為控制和新的額關節康復機器人、用于脊柱矯正的脊柱矯正機器人逐步出現,極大的拓展了康復機器人的應用領域。
3.2 人工智能技術:人工智能技術的引入,將極大的促進康復機器人的智能化水平。融入以視覺跟蹤技術、聽覺傳感器、壓力傳感器為核心的感知系統,融入VR虛擬技術、融入智能穿戴設備,以嵌入式控制系統為核心,將極大的促進人工智能技術在康復機器人領域的應用,實現康復機器人的高度智能化,集成化。
康復機理的研究:充分利用現有的醫學臨床經驗,與醫療衛生領域的專家緊密合作,積極開展康復機器人相關肌肉、病理研究,對康復機器人的研究提供理論支撐。
結束語
經過多年的發展,康復機器人取得了一定的成果。但隨著社會經濟的發展,康復機器人的研究與發展還未能有效滿足社會需求,智能化、集成度水平還有待提高。因此,開展康復機器人的研究具有廣闊的應用價值及技術價值。
參考文獻
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