让科技走进生活、惠及民生

1、让科技走进生活、惠及民生 -以机械臂的应用为例人类社会正在经历一场新的科技革命，以信息技术、生物技术、能源技术和纳米技术为代表的科技进步日新月异，对经济社会的发展和进步起到了巨大的促进作用。科技改变着人们的生产和生活。本文从机械臂的应用对人类生产生活的影响出发，提出要将科技与人民的需求联系起来，让科技实实在在地为人民带来便利，真正地改变人民的生活。关键词 科学技术 机械臂 刀削面机器人 果蔬采摘机器人科学技术发展的新趋势有位诗人说：科技的发展让诗人的想象黯然失色。确实，人类正在向知识经济时代大步迈进的当今，科学技术将成为推动社会发展的首要力量。随着现代科学技术的不断发展和以微电子、信息、生物、

2、航天、新能源、新材料等为代表的一大批高新技术的蓬勃兴起,科学技术正变革着人类的经济结构和生产方式, 给人类带来巨大的福利，我们的生活变得越来越精彩。21世纪对人类生活影响最大的科技成果主要有：电脑、手机、医学数字影像技术（B超、CT、核磁共振等）、宽带上网、信用卡、卫星技术（天气预报等）、高速公路、空调制冷技术、数码相机、轿车（出租、家庭)等。当前科技发展的趋势是既遵循以往的一般规律，又呈现出一些新的特点。主要有以下几个方面：1、科学技术加速发展，表现为知识爆炸。当代世界科技发展三十年来，人类所取得的科技成果，比过去两千年的总和还要多。2、科技发展呈现出群体突破的态势。当代新科技革命表现为新的

3、技术群和新的产业群的蓬勃发展，这就标志着科学技术进入一个前所未有的创新密集时代。3、学科交叉融合加快，新兴学科不断涌现。科学和技术的融合成为当今科技发展的重要特征，许多学科之间的边界将变得更加模糊，未来重大创新更多地出现在学科交叉领域，学科之间、科学与技术之间的相互融合、相互作用和相互转化更加迅速，逐步形成统一的科学技术体系。4、科技与经济、社会、教育、文化的关系日益紧密。5、国际科技交流与合作日益广泛。科学没有国界，技术的发展也必须着眼于全球竞争与合作。当代科技的发展中，特别值得引起我们注意的是其与经济、社会的关系日益紧密这一点。即我们通常所说的科技走进生活，惠及民生。高科技产品的使用的社会

4、化成为现代社会生活的一道风景线，人民的衣食住行无不与高科技密切相关，高科技产品已经逐渐运用到社会生活的方方面面，成为现代人类日常生活不可缺少的重要组成部分。现代飞机、汽车、轮船等交通工具，大大提高了运行的速度，使人民不仅旅途舒适，而且节约了许多宝贵的时间；电视、音响，电冰箱，洗衣机，空调等高科技家用电器的使用满足了生活的需要，提高了现代人家庭生活的质量；移动电话的推广使用，缩短了人与人之间的距离，加强了人员之间的沟通，方便人与人之间的交流，提高了办事效率；多媒体教学是课堂教学更具直观性，形象化，有利于提高教学效果；电脑、因特网的使用，是远程教育成为现实，方便了人民对知识的学习。高科技大大推动了

5、人类社会物质文明和精神文明的发展。在本篇论文中，将从机器臂的应用出发谈谈科技与人类生产与生活的联系以及科技带给人民生活的改变。机械臂在社会生产生活中的应用机械臂是目前在技术领域得到最广泛应用的自动化机械装置。在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们各自有着不同的形态以及不同的特点并且发挥这各自不同的作用，但它们都有一个相同点，就是能够接受指令，精确地定位到三维或者二维空间上的某一点进行作业。随着现代工业生产的迅速发展，机械手得以广泛应用，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。只要留心观察会发现，在我们的

6、身边不乏应用机器臂改善我们生活的产品。最贴近我们生活，最常见的当属果蔬采摘机器人。现在常用的主要有黄瓜采摘机、茄子收获机器人以及苹果采摘机器人。这些机器人都是是一类工作于非结构环境中的复杂机电一体化产品。果蔬采摘机器人是实现农业自动化的一项重要技术，对农业的发展起着巨大的作用。随着电子计算机和自动控制技术的迅速发展、农业高新科技的应用和推广，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中，并将促进现代农业向着装备机械化、生产智能化的方向发展。果蔬采摘是农业生产中季节性强、劳动强度大、作业要求高的一个重要环节，研究和开发果蔬采摘的智能机器人技术对于解放劳动力、提高劳动生产效率、降低生产成本、保证新鲜果蔬品

7、质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着重要的意义。目前的果蔬采摘机器人一般可分为移动机构、机械手、识别和定位系统、末端执行器等4 大部分。而其中我们最容易观察到的就是机械手。机械手又称操作机，是指具有和人手臂相似的动作功能，并使工作对象能在空间内移动的机械装置，是机器人赖以完成工作任务的实体。在收获机器人中，机械手的主要任务就是将末端执行器移动到可以采摘的目标果实所处的位置，其工作空间要求机器人能够达到任何一个目标果实。机械手一般可分为直角坐标、圆柱坐标、极坐标、球坐标和多关节等多种类型。多关节机械手又称为拟人( 类人) 机器人，相比其它结构比较起来，要求更加灵活和方便。机械手的自由度是

8、衡量机器人性能的重要指标之一，它直接决定了机器人的运动灵活性和控制的复杂性。果蔬采摘机器人往往工作于非结构性环境中，工作对象常常是随机分布的，因此在机械手的设计过程中，必须考虑采用最合理的设计参数，包括机器人类型、工作空间、机械臂数量( 机械臂越多，机构越灵活，但控制也越复杂，消耗的时间也越多。目前，大部分果蔬采摘机器人还处于研究阶段，离实用化和商品化还有一定的距离。在采摘机器人的智能化果实识别和定位、机械本体的优化设计、路径规划和运动控制技术、开放式的控制系统体系结构等方面有待进一步的研究。随着农业工厂化经营模式的推广和采摘机器人成本的降低，相信采摘机器人最终会走出实验室，实现商业化应用，推

9、动现代农业向着装备技术精细化、自动化、智能化方向的发展。另外一个贴近我们生活的机械臂的应用就是阳原县农民崔润全发明的刀削面机器人。现在在某些地区的面馆我们都可以看到这样一个机器人。“刀削面机器人”具备这样两个特点：一是用机械模拟人工削面过程。根据汽车雨刷器原理，这个机器人的右臂（削面手）由电机带动，通过曲轴连杆实现不断往复的削面动作；左臂（扶面手）则负责托住面团，随着右臂的削面动作不断左右摆动，以便使整个面团能够被均匀地削下。二是它的刀片有两个凹槽，且来回均可削出面条。人工削面的刀片只有一个凹槽，所以一次只能削出一根面条，而崔润全自制的削刀有两个凹槽，相当于两个师傅在同时削面。另外，这种锋利且

10、有一定弧度的刀片，来回都可削出面条，工作效率大大提高。这个机器人右臂由电机带动，通过曲轴连杆机构实现循环往复的削面动作；左臂（扶面手） 负责托住面团，随着削面动作的不断进行，左臂可以配合右臂的削面动作而左右摆动，自动完成整个削面过程。与目前市面上销售的削面机相比较，崔润全的设计模拟了真人削面的姿势和手法，削出的面条中厚边薄、有棱有角、口感爽滑有劲。经过测试，这种“刀削面机器人”的工作效率是人工的3倍以上；而且节能省电，工作10多个小时耗电量仅为1度。从以上两个有关机械臂的例子给我们不少启示，就采摘机器人来说，采摘机器人具有以下几个特点： 作业对象娇嫩、形状复杂且个体状况之间的差异性大，需要从机

11、器人结构、传感器、控制系统等方面加以协调和控制； 采摘对象随机分布，大多被树叶、树枝等掩盖，增大了机器人视觉定位难度，使得采摘速度和成功率降低，同时对机械手的避障提出了更高的要求； 采摘机器人工作在非结构化的环境下，环境条件随着季节、天气的变化而发生变化，环境信息完全是未知的、开放的，要求机器人在视觉、知识推理和判断等方面有相当高的智能； 采摘对象是有生命的、脆弱的生物体，要求在采摘过程中对果实无任何损伤，从而需要机器人的末端执行器具有柔顺性和灵巧性； 高智能导致高成本，农民或农业经营者无法接受，并且采摘机器人的使用具有短时间、季节性、利用率不高的缺点，是限制采摘机器人推广使用的重要因素； 果

12、蔬采摘机器人的操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，因此要求果蔬采摘机器人必须具有高可靠性和操作简单、界面友好的特点。我认为第六点是其中特别要注意的一点，即要考虑使用者的特点。真正地贴近生活，实实在在地发挥科技的作用，而不是让人们感觉科技与我们之间的距离。关于刀削面机器人的发明就更加证明了科技与人类生活紧密联系的重要性，这样一个发明，尽管简单，却真正解决了刀削面制作时间长，过程复杂，效率不高的问题，并且还有节能省电的长处，同时，奥特曼外观的设计更是引起大家的眼球，客观上也有助于带动消费。可以说这项机器臂的应用真正地贴近了人们的生活，从人们的需要出发，我认为这就是科技的重要意义所在。只有真正为人们考虑，为群众解决问题的科技才是真正的科学技术。20 世纪90年代以来，人类社会正在经历一场新的科技革命，以信息技术、生物技术、能源技术和纳米技术为代表的科技进步日新月异，对经济社会的发展和进步起到了巨大的促进作用。科技与经济、教育、文化、社会等的联系日益紧密，科技革命带来的深刻影响表现在经济社会的各个领域和层面上。在国际竞争日趋激烈的今天，自主创新能力已成为国家核心竞争力的决定性因素，这也更加彰显了科技发展的重要性。总的来说，当代世界科技发展呈现出全面推进的态势，无论是广度还是深度与过去相比都不可同日而语