第一篇：機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與前景

機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與前景

09機(jī)電（1）0945523111龔蒙蒙

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化，工業(yè)機(jī)器人已成為一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為工業(yè)自動(dòng)化水平發(fā)揮了巨大作用，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來(lái)越重要的作用。本文介紹了工業(yè)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用趨勢(shì)，以及帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；由來(lái)；效益；發(fā)展；應(yīng)用 ；前景

1.機(jī)器人的由來(lái)

機(jī)器人一詞最早來(lái)自1920年捷克作家卡雷爾·查培克《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》一書(shū)中，書(shū)中機(jī)器人“Robot”這個(gè)詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個(gè)具有人的外表，特征和功能的機(jī)器，是一種人造的勞力。由于原子能的開(kāi)發(fā)和利用，某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)顯得極為迫切，在這一需求背景下，美國(guó)原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所于1947年開(kāi)發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開(kāi)發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。1959年美國(guó)人英格伯格和德沃爾制造出來(lái)世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開(kāi)始。

2.工業(yè)機(jī)器人帶來(lái)的效益

廣泛的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，可以逐步改善勞動(dòng)條件，更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力,加快產(chǎn)品更新?lián)Q代, 提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量,消除枯燥無(wú)味的工作，節(jié)約勞動(dòng)力,提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)床，減少工藝過(guò)程中的工作量及降低停產(chǎn)時(shí)間和庫(kù)存，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

3.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

3.1國(guó)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

美國(guó)是機(jī)器人的誕生地,早在1961年，美國(guó)的Consolidated Control Corp 和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺(tái)實(shí)用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很

強(qiáng)。

日本在1967年從美國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)機(jī)器人,1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場(chǎng)需求急劇增加，日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展,現(xiàn)在無(wú)論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一，素有“機(jī)器人王國(guó)”之稱。

德國(guó)引進(jìn)機(jī)器人的時(shí)間比英國(guó)和瑞典大約晚了五六年,但戰(zhàn)爭(zhēng)所導(dǎo)致的勞動(dòng)力短缺,國(guó)民的技術(shù)水平較高等社會(huì)環(huán)境,卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國(guó)規(guī)定,對(duì)于一些危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位,必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)。這為機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣泛的市場(chǎng),并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前,德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位,僅次于日本。

法國(guó)政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù),通過(guò)大力支持一系列研究計(jì)劃,建立了一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系,使法國(guó)機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項(xiàng)目中,特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究,把重點(diǎn)放在開(kāi)展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開(kāi)展應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面的工作,兩者相輔相成,使機(jī)器人在法國(guó)企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及,從而使法國(guó)在國(guó)際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。

英國(guó)紀(jì)70年代末開(kāi)始,推行并實(shí)施了一系列措施支持機(jī)器人發(fā)展的政策,使英國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人大國(guó)日本還要早,并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時(shí)候政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的錯(cuò)誤。這個(gè)錯(cuò)誤導(dǎo)致英國(guó)的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振,在西歐幾乎處于末位。

近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國(guó)家由于自身國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。

目前，國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANLUC、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB及奧地利的工GM公司。

3.2國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期,經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個(gè)階段:70年代萌芽期,80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個(gè)高潮,在這種背

景下,我國(guó)于1972年開(kāi)始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,隨著改革開(kāi)放的不斷深入,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究得到了政府的重視與支持,“七五”期間,國(guó)家投入資金,對(duì)工業(yè)機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān),完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開(kāi)發(fā),研制出了噴漆,點(diǎn)焊,弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年,國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施，經(jīng)過(guò)幾年研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特種機(jī)器人。

從20世紀(jì)90年代初期起,我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變期,掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮,我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)了一大步,先后研制了點(diǎn)焊, 弧焊,裝配,噴漆,切割,搬運(yùn),碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人,并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程,形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。

4.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

隨著工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多。

汽車制造是一個(gè)技術(shù)和資金高度密集的產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，幾乎占到整個(gè)工業(yè)機(jī)器人的一半以上。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人最初也是應(yīng)用于汽車和工程機(jī)械行業(yè)中。在汽車生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人是一種主要的制動(dòng)化設(shè)備，在整車及零部件生產(chǎn)的弧焊、點(diǎn)焊、噴涂、搬運(yùn)、涂膠、沖壓等工藝中大量使用。據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)正在進(jìn)入汽車擁有率上升時(shí)期，在未來(lái)幾年里，汽車仍將每年15%左右的速度增長(zhǎng)。所以未來(lái)幾年工業(yè)機(jī)器人的需求將會(huì)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，年增幅達(dá)到50%左右，工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)汽車行業(yè)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展。

工業(yè)機(jī)器人除了在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，在電子，食品加工，非金屬加工，日用消費(fèi)品和木材家具加工等行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求也快速增長(zhǎng)。

5.機(jī)器人的前景

從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊

化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開(kāi)放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。

機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)主要有：

1工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；有關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人。

3工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化，網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

4機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺(jué)、力覺(jué)、聲覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

5機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。

總體趨勢(shì)是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)際動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)。機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來(lái)越靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，其智能也越來(lái)越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。

6.結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)將不斷擴(kuò)大，這一點(diǎn)無(wú)容置疑。這也從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)面了為什么世界各大機(jī)器人公司紛紛登陸中國(guó)市場(chǎng)。

市場(chǎng)有了，但擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人還很少，這一點(diǎn)要引起我們的高度重視。一方面國(guó)家要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人給予更多的扶持；另一方面也望企業(yè)使

用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人給國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)一個(gè)機(jī)會(huì)。

由于國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的功能已經(jīng)與國(guó)外相當(dāng)，只要有批量，一定能夠造就一個(gè)或幾個(gè)中國(guó)品牌的工業(yè)機(jī)器人。

在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額大部分被國(guó)外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)著。在國(guó)際強(qiáng)手面前，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。如今我國(guó)正從一個(gè)“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)，中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn)，對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必定會(huì)加大對(duì)機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會(huì)給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。

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第二篇：當(dāng)代生命科學(xué)與生物技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景

當(dāng)代生命科學(xué)與生物技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景

點(diǎn)擊次數(shù)：1533 發(fā)布時(shí)間：2009-8-2

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，新興學(xué)科、交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響作用日益廣泛和深刻。伴隨著信息科技革命方興未艾的浪潮，生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展也正在展現(xiàn)出未可限量的前景。越來(lái)越多的人們已經(jīng)預(yù)見(jiàn)到，一個(gè)生命科學(xué)的新紀(jì)元即將來(lái)臨，并將對(duì)科技發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生極其重要而深遠(yuǎn)的影響。

黨的十六大指出，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，二十一世紀(jì)頭二十年是一個(gè)必須緊緊抓住并可以大有作為的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，我們要集中力量，建設(shè)惠及十幾億人口的更高水平的小康社會(huì)。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，生命科學(xué)和生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國(guó)提供了一次實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新和社會(huì)生產(chǎn)力跨越發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇。

無(wú)論是科技界還是產(chǎn)業(yè)界，都基本認(rèn)同這樣一個(gè)重要判斷：在新的世紀(jì)里，生命科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，生物技術(shù)的新突破，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展將極大地改變?nèi)祟惣捌渖鐣?huì)發(fā)展的進(jìn)程。日益成熟的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù)以及正在加速發(fā)展的基因組學(xué)技術(shù)和蛋白質(zhì)組技術(shù)、生物信息技術(shù)、生物芯片技術(shù)、干細(xì)胞組織工程等關(guān)鍵技術(shù)，正在推動(dòng)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為新世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一，深刻地改變?nèi)祟惖尼t(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、人口和食品狀況。盡管世界各國(guó)對(duì)高科技領(lǐng)域范圍的界定不完全相同，但幾乎無(wú)一例外地將生命科學(xué)和生物技術(shù)放在重要位置。特別是近二十年來(lái)，生命科學(xué)與生物技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，為世界各國(guó)醫(yī)療業(yè)、制藥業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保業(yè)等行業(yè)開(kāi)辟了廣闊發(fā)展前景。

作為“對(duì)全社會(huì)最為重要并可能改變未來(lái)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)格局的技術(shù)”，生命科學(xué)與生物技術(shù)日益受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注和重視。進(jìn)入新千年后，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)顯示出強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，成為當(dāng)今高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。2001年美國(guó)生物科技投資占到風(fēng)險(xiǎn)投資總額的11%，2002年美國(guó)在生物技術(shù)領(lǐng)域投入研究開(kāi)發(fā)資金已高達(dá)157億美元。日本政府2002年已明確提出生物技術(shù)立國(guó)戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)把“科研重點(diǎn)轉(zhuǎn)向生命科學(xué)和生物技術(shù)”，并計(jì)劃五年內(nèi)將政府在生命科學(xué)和生物技術(shù)的研究預(yù)算增加一倍，達(dá)到8800億日元，力爭(zhēng)使日本生物技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。歐盟已成立生物技術(shù)委員會(huì)，繼在第四個(gè)研究開(kāi)發(fā)框架計(jì)劃對(duì)生物技術(shù)研究大量投資后，又在第五個(gè)研究開(kāi)發(fā)框架計(jì)劃中專門(mén)制定了“生命科學(xué)計(jì)劃”，進(jìn)一步加強(qiáng)在這一領(lǐng)域的努力。在軟件領(lǐng)域成就斐然的印度，早在1995就提出“人類基因組——印度起點(diǎn)”研究計(jì)劃，明確提出通過(guò)發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的多元化。這些都表明，世界上許多國(guó)家已把發(fā)展生命科學(xué)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)作為贏得未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略選擇。目前，生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)仍然集中在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域。繼2000年人類基因組計(jì)劃完成之后，水稻、瘧原蟲(chóng)、蚊子和老鼠的全部DNA序列測(cè)定也在2002年完成，這

些研究成果都直接與糧食生產(chǎn)和人類健康有關(guān)。老鼠和河豚魚(yú)基因序列的測(cè)定，將可能為人類提供關(guān)于脊椎動(dòng)物進(jìn)化的重要線索。特別是科學(xué)家們已經(jīng)把目光投入到功能基因組學(xué)（Functional Genomics）和蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）這兩個(gè)極富挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，這將帶來(lái)更多與人類自身發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的重大研究成果。

生物技術(shù)方面的進(jìn)展則更為迅速，基因工程、細(xì)胞工程、酶與發(fā)酵工程、組織工程、蛋白質(zhì)工程、抗體工程、干細(xì)胞研究、克隆技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、納米生物技術(shù)、高通量篩選技術(shù)等等，將大大加快基因工程藥物和疫苗的研制，以及推進(jìn)對(duì)重大疾病新療法的研究進(jìn)程?？傮w來(lái)看，生物技術(shù)目前仍主要應(yīng)用于醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)，但在食品、環(huán)保、化工、能源等行業(yè)也有廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球生物藥品市場(chǎng)規(guī)模1997年為150億美元，2000年為300億美元，預(yù)計(jì)2003年將達(dá)到600億美元。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面，盡管人們對(duì)基因改造生物的討論和疑慮仍然存在，但2002年全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積仍然比上年增加了600萬(wàn)公頃，達(dá)5867萬(wàn)公頃。據(jù)有關(guān)資料分析，轉(zhuǎn)基因食品市場(chǎng)的銷售額2010年將達(dá)到250億美元。隨著人類基因組圖譜的破譯，將有力地促進(jìn)生物藥物的研究與開(kāi)發(fā)。到2020年，利用生物技術(shù)研制的新藥可能將達(dá)到3000種左右。這將對(duì)提高人類的醫(yī)療水平和健康水平產(chǎn)生極為重要的影響。

值得強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展正在呈現(xiàn)出前所未有的技術(shù)融合趨勢(shì)。特別是生物技術(shù)與其他高技術(shù)的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光電、生物傳感器等高技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)生了生物技術(shù)群。比如，生物芯片技術(shù)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用，將在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究、疾病診斷、新藥開(kāi)發(fā)、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等廣泛領(lǐng)域中開(kāi)辟一條全新的道路，改變生命科學(xué)的研究方式，革新醫(yī)學(xué)診斷和治療。據(jù)GoldmanSachs最新技術(shù)報(bào)告顯示，美國(guó)的IBM、Sun、康柏和摩托羅拉等公司都已與生物技術(shù)公司達(dá)成了廣泛合作意向，內(nèi)容涉及到DNA敏感基因芯片、通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬藥效等各種技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)專家估計(jì)，到2010年全球僅生物芯片的市場(chǎng)就將達(dá)到600億美元。科技發(fā)展的這一突出現(xiàn)象以及由此帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)深層次變革，已經(jīng)引起許多國(guó)家的高度關(guān)注。

當(dāng)然，生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程也并非一帆風(fēng)順。目前在轉(zhuǎn)基因食品、克隆技術(shù)和基因診斷及治療等方面，存在涉及生物安全、生態(tài)環(huán)境和對(duì)人類傳統(tǒng)倫理、道理方面的爭(zhēng)論，并已引起了世界各國(guó)的普遍重視。然而，各國(guó)在加強(qiáng)生物安全性研究和加快生物安全立法的同時(shí)，并沒(méi)有停頓或放慢生物技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用步伐，而且在國(guó)家層面上，從爭(zhēng)奪未來(lái)科技及產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)出發(fā)，都進(jìn)一步加大研發(fā)投入，加強(qiáng)了生命科學(xué)研究和生物技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的力度。歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，新的生產(chǎn)力發(fā)展在社會(huì)思想和體制方面總是呼喚變革，尋求支持。通過(guò)加強(qiáng)科學(xué)研究，積極制定相應(yīng)的法律法規(guī)和政策，可以實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的快速、健康發(fā)展

第三篇：中國(guó)沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

摘要：本文通過(guò)對(duì)中國(guó)沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場(chǎng)前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能源利用市場(chǎng)潛力，對(duì)影響沼氣發(fā)電商品化和市場(chǎng)化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和主要障礙進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，并提出了一些對(duì)策和措施。

關(guān)鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電

1、引言

生物質(zhì)能是來(lái)源于太陽(yáng)能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點(diǎn)，加之在其生長(zhǎng)過(guò)程中吸收大氣中的C02，因而用新技術(shù)開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室效應(yīng)和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問(wèn)題的重要途徑。

隨著對(duì)環(huán)境的日益重視，人們開(kāi)始利用各種方式來(lái)減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的破壞。近十幾年來(lái)，在各級(jí)政府有關(guān)部門(mén)和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國(guó)已建成大中型沼氣工程742處，年產(chǎn)沼氣量為16393.94萬(wàn)立方米；垃圾填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡(jiǎn)單易行和費(fèi)用較低的特點(diǎn)，同時(shí)還可回收能源，正受到世界各國(guó)的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場(chǎng)，每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃?xì)怏w，與其它燃?xì)庀啾?，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進(jìn)行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項(xiàng)課題。

2、沼氣發(fā)電技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r

沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要有內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)。

國(guó)外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)主要使用Otto發(fā)動(dòng)機(jī)和Diesel發(fā)動(dòng)機(jī)，其單位重量的功率約為27 kW／T。汽輪機(jī)中燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)均有使用，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)一般為10kW／T。國(guó)外沼氣發(fā)電機(jī)組主要用于垃圾填埋場(chǎng)的沼氣處理工藝中。目前，美國(guó)在沼氣發(fā)電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和工程，處于世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)有61個(gè)填埋場(chǎng)使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，加上使用汽輪機(jī)發(fā)電的裝機(jī)，總?cè)萘恳堰_(dá)340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)，較大的單機(jī)容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.68～2kWh／m3。

我國(guó)開(kāi)展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初，1998年全國(guó)沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國(guó)的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對(duì)“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)工作較多。如：中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院與四川綿陽(yáng)新華內(nèi)燃機(jī)廠共同研制開(kāi)發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：上海新中動(dòng)力機(jī)廠研制的20／27G雙燃料機(jī)等。成都科技大學(xué)等單位還對(duì)雙燃料機(jī)的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進(jìn)行過(guò)研究。濰坊柴油機(jī)廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)，貴州柴油機(jī)廠和四川農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所共同開(kāi)發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)這方面的研究、研制工作?？梢哉f(shuō)，目前我國(guó)在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上。表1是我國(guó)部分12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組的測(cè)試性能比較。

3、沼氣發(fā)電前景廣闊

沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問(wèn)題的工程，它的運(yùn)行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問(wèn)題，而且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應(yīng)用前景：

1)有助于減少溫室氣體的排放

通過(guò)沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當(dāng)于減少25噸C02的排放，對(duì)緩和溫室效應(yīng)有利。

2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益

我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進(jìn)行了120 kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWh／m3，當(dāng)年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂(lè)酒廠安裝2臺(tái)120 kW的沼氣發(fā)電機(jī)組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開(kāi)支29萬(wàn)元，工程運(yùn)行一年即收回全部成本。

杭州天子嶺填埋場(chǎng)發(fā)電工程在運(yùn)行過(guò)程中，在平均電價(jià)為0.438元／kWh的條件下，投 資回報(bào)率可達(dá)14.8%。

3)可減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。

由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對(duì)工作人員的安全和健康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。

4)小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開(kāi)辟新途徑

我國(guó)農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長(zhǎng)補(bǔ)短就地供電。

表1 12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組測(cè)試表

研制單位產(chǎn)品型號(hào)功率（KW）甲烷含量（%）比氣耗(m3／kWh)節(jié)油率（%）熱效率（%）

四川省農(nóng)機(jī)所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省農(nóng)機(jī)所19512.9789.40.37100 30.7

泰安電機(jī)廠12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安電機(jī)廠10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充農(nóng)機(jī)所19513.5370.90.32281.38.8

武進(jìn)柴油機(jī)廠195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海內(nèi)燃機(jī)所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重慶電機(jī)廠1.2kW1.5277.050.76100 294、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙

80年代是我國(guó)沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活躍的時(shí)期。但近十年的發(fā)展比較 緩慢。主要存在以下障礙：

4.1技術(shù)障礙

我國(guó)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上，一般只是對(duì)柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行較淺層次的改裝，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，在運(yùn)行使用中出現(xiàn)諸多問(wèn)題，給用戶帶來(lái)不便，從而影響其發(fā)展進(jìn)程。導(dǎo)致這種情況的根本原因是沒(méi)有對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行深入的研究，技術(shù)不過(guò)關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實(shí)踐。致使發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生熱負(fù)荷高、可靠性差、起動(dòng)困難；另外我國(guó)研制的全燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度過(guò)高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術(shù)問(wèn)題。

4.2市場(chǎng)障礙

由于我國(guó)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在許多問(wèn)題，先前應(yīng)用國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的沼氣發(fā)電工程有許多長(zhǎng) 期處于停機(jī)狀態(tài)。這就使后來(lái)發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進(jìn)購(gòu)買(mǎi)較為成熟的國(guó)外發(fā)電機(jī)組設(shè)備來(lái)維持運(yùn)行。我國(guó)生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買(mǎi)方市場(chǎng)的嚴(yán)重匱乏，沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組無(wú)法形成規(guī)?；可a(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)，沒(méi)有對(duì)其作深入研究開(kāi)發(fā)的積極性，不能提供質(zhì)量過(guò)關(guān)的產(chǎn)品，進(jìn)一步阻礙產(chǎn)品的市場(chǎng)化進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。

此外，沼氣發(fā)電市場(chǎng)不規(guī)范，沒(méi)有相應(yīng)的較為完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于其商業(yè)化開(kāi)發(fā)和利用。

4.3政策障礙

缺乏相應(yīng)的激勵(lì)政策和限制性政策，不能有效地動(dòng)員和吸收投資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要原因。

由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場(chǎng)化方面面臨許多問(wèn)題，這就需要國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果國(guó)家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補(bǔ)貼和產(chǎn)業(yè)保護(hù)措施，以及電力部門(mén)在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價(jià)，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)前景，對(duì)其進(jìn)入市場(chǎng)具有很積極的作用。

5、促進(jìn)沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議

從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來(lái)看，如果要克服其障礙，達(dá)到促進(jìn)沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動(dòng)。

5.1制定發(fā)展規(guī)劃

對(duì)我國(guó)沼氣利用現(xiàn)狀和市場(chǎng)前景進(jìn)行成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場(chǎng)，確定本項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評(píng)價(jià)發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場(chǎng)化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)潛力，制定相關(guān)工藝開(kāi)發(fā)利用的規(guī)劃，明確開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。

5.2加強(qiáng)技術(shù)保障體系的建設(shè)

引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)支持和保障體系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國(guó)家級(jí)的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場(chǎng)化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

5.3引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，創(chuàng)新投資體系

針對(duì)目前我國(guó)沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真總結(jié)分析我國(guó)外現(xiàn)行的資金籌措和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國(guó)外技術(shù)成熟的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)沼氣發(fā)電工程先進(jìn)優(yōu)惠政策以及市場(chǎng)化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵(lì)和動(dòng)員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)行列。

5.4研究制定國(guó)家級(jí)的配套政策

進(jìn)一步加強(qiáng)同環(huán)保部門(mén)、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機(jī)構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵(lì)性政策，地方性和全國(guó)性相結(jié)合的政策。同時(shí)應(yīng)對(duì)沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣同昌等，《我國(guó)沼氣發(fā)電機(jī)的研究和生產(chǎn)概括》，《中國(guó)沼氣》，1992；10(2)：44—46。

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[3]中國(guó)農(nóng)業(yè)部／美國(guó)能源部項(xiàng)目專家組。中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計(jì)．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999。

[4]中國(guó)農(nóng)業(yè)部／美國(guó)能源部<

第四篇：3D打印技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用前景

3D打印技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用前景

課程名稱：3D打印技術(shù)

班級(jí)： 姓名：

學(xué)號(hào): 時(shí)間：2016年10月7日

一、3D打印技術(shù)興起

3D打印產(chǎn)業(yè)是工業(yè)制造領(lǐng)域新發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，被譽(yù)為“具有業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。運(yùn)用3D打印技術(shù)的主要生產(chǎn)流程是先用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)出一個(gè)立體的加工樣式，再通過(guò)3D打印機(jī)用特制的固體材料進(jìn)行打印。廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、文化創(chuàng)意及數(shù)碼娛樂(lè)、航空航天、生物醫(yī)療、消費(fèi)品、建筑工程、教育和個(gè)性化定制等領(lǐng)域。由此可見(jiàn)3D打印技術(shù)需要依托信息技術(shù)、精密儀器和科學(xué)材料等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，作為一項(xiàng)新興的多科學(xué)交叉的技術(shù)，必須在這些相關(guān)的領(lǐng)域投入相應(yīng)的研發(fā)力量才能真正掌握其整個(gè)的核心技術(shù)。

二、簡(jiǎn)介3D打印機(jī)

3D打印機(jī)英文 “3D Printers”，3D打印機(jī)這個(gè)名稱是近年該產(chǎn)品來(lái)針對(duì)民用市場(chǎng)而出現(xiàn)的一個(gè)新詞。其實(shí)在專業(yè)領(lǐng)域 他有另一個(gè)名稱快速成形技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)又稱快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，簡(jiǎn)稱RPM)技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近年來(lái)制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技 術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過(guò)快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。

三、3D打印技術(shù)原理

說(shuō)到它的原理，其實(shí)也并不不復(fù)雜，其運(yùn)作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)工作原理基本相同。傳統(tǒng)打印機(jī)是只要輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像，而打印機(jī) 首先將物品轉(zhuǎn)化為一組3D數(shù)據(jù)，然后打印機(jī)開(kāi)始逐層分切，針對(duì)分切的每一層構(gòu)建，按層次打印。

例如我們制作一個(gè)塑料材質(zhì)的蘋(píng)果，首先我們需要在電腦上使用3D軟件制作出一個(gè)蘋(píng)果的3D模型文件，然后把它轉(zhuǎn)換成3D打印機(jī)支持的文件格式。接下來(lái)需要給3D打印機(jī)放入塑料耗材，現(xiàn)在3D打印機(jī)就可以制作了。這個(gè)過(guò)程是不是像我們的平面打印機(jī)的操作呀！好下面說(shuō)重點(diǎn)。打印系統(tǒng)在制作的時(shí)候會(huì)從這個(gè)蘋(píng)果3D模型底部開(kāi)始切成很多片（多少片呢？這個(gè)要根據(jù)打印機(jī)的技術(shù)指標(biāo)它所支持的“層厚”來(lái)決定。）也就是我們上面說(shuō)的截面圖。最先開(kāi)始制作的是蘋(píng)果模。

四、幾種主要的3D打印機(jī)技術(shù)

（一）SLA技術(shù)3D打印機(jī)

SLA是最早實(shí)用化的快速成形技術(shù)。SLA 是“Stereo lithography Appearance”的縮寫(xiě)，即立體光固化成型法。用特定波長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。

SLA技術(shù)主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過(guò)加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟?zāi)?。SLA技術(shù)成形速度較快，精度較高，但由于樹(shù)脂固化過(guò)程中產(chǎn)生收縮，不可避免地會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力或引起形變。因此開(kāi)發(fā)收縮小、固化快、強(qiáng)度高的光敏材料是其發(fā)展趨勢(shì)。

（二）SLS技術(shù)3D打印機(jī)

SLS(Selective Laser Sintering)選擇性激光燒結(jié)（以下簡(jiǎn)稱 SLS）技術(shù)。最初是由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的 Carlckard于1989年在其碩士論文中提出的。后美國(guó)DTM公司1992年推出了該工藝的商業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備Sinter Sation。選擇性激光燒結(jié)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個(gè)工藝過(guò)程包括CAD模型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。

與其它3D打印機(jī)技術(shù)相比，SLS最突出的優(yōu)點(diǎn)在于它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說(shuō)，任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前，可成功進(jìn)行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。由于SLS成型材料品種多、用料節(jié)省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無(wú)需設(shè)計(jì)和制造復(fù) 雜的支撐系統(tǒng)，所以SLS的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

（三）LOM技術(shù)3D打印機(jī)

分層實(shí)體制造法（LOM———Laminated Object Manufacturing），LOM又稱層疊法成形，它以片材（如紙片、塑料、薄膜或復(fù)合材料）為原材料。激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓。切割完一層后，送料機(jī)構(gòu)將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進(jìn)行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。

該技術(shù)的特點(diǎn)是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高，缺點(diǎn)是前、后處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不能制造中空結(jié)構(gòu)件。

（四）FDM技術(shù)3D打印機(jī)

熔積成型（FDM—Fused Deposition Modeling）法,該方法使用絲狀材料（石蠟、金屬、塑料、低熔點(diǎn)合金絲）為原料,利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點(diǎn)高1℃）,在計(jì)算機(jī)的控制下,噴頭作x-y平面運(yùn)動(dòng)，將熔融的材料涂覆在工作臺(tái)上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進(jìn)行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。該技術(shù)污染小。

五、3D打印技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（一）制造快速

3D打印機(jī)技術(shù)是并行工程中進(jìn)行復(fù)雜原型或者零件制造的有效手段,能使

產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具生產(chǎn)同步進(jìn)行,從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，極0大的降低了新品開(kāi)發(fā)的成本及風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于外形尺寸較小,異形的產(chǎn)品尤其適用。

（二）CAD/CAM技術(shù)的集成

設(shè)計(jì)制造一體化一直來(lái)說(shuō)是現(xiàn)在的一個(gè)難點(diǎn),計(jì)算機(jī)輔助工藝（CAPP）在現(xiàn)階段由于還無(wú)法與CAD、CAM完全的無(wú)縫對(duì)接，這也是制約制造業(yè)信息化一直以來(lái)的難點(diǎn)之一,而快速成型技術(shù)集成CAD、CAM、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、化工、材料工程等多項(xiàng)技術(shù),使得設(shè)計(jì)制造一體化的概念完美實(shí)現(xiàn)。

（三）完全再現(xiàn)三維效果

經(jīng)過(guò)快速成型制造完成的零部件，完全真實(shí)的再現(xiàn)三維造型，無(wú)論外表面的異形曲面還是內(nèi)腔的異形孔，都可以真實(shí)準(zhǔn)確的完成造型，基本上不再需要再借助外部設(shè)備進(jìn)行修復(fù)。

（四）材料種類繁多

到目前為止，各類3D打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有很多，樹(shù)脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數(shù)產(chǎn)品對(duì)材料的機(jī)械性能需求。

（五）創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益

與傳統(tǒng)機(jī)械加工方式比較，開(kāi)發(fā)成本上節(jié)約10倍以上，同樣，快速成型技術(shù)縮短了企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，使的在新品開(kāi) 發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題大大減少，也基本上消除了修改模具的問(wèn)題，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的。

六、3D打印技術(shù)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)

3D快速成形技術(shù)除了與其他RP技術(shù)一樣,可以用于產(chǎn)品的概念原型與功能原型件制造外,3D快速成形技術(shù)還因其獨(dú)特的成形特點(diǎn),使其在生物醫(yī)學(xué)工程、制藥工程和微型機(jī)電制造等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用到制造領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也將被推向更高的層面。未來(lái)，3D打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢(shì)。

提升3D打印的速度、效率和精度，開(kāi)拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能，以實(shí)現(xiàn)直接面向產(chǎn)品的制造；開(kāi)發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及復(fù)合材料等，特別是金屬材料直接成型技術(shù)有可能成為今后研究與應(yīng)用的又一個(gè)熱點(diǎn)；3D打印機(jī)的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡(jiǎn)便，更加適應(yīng)分布化生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與制造一體化的需求以及家庭日常應(yīng)用的需求；軟件集成化，實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/RP的一體化，使設(shè)計(jì)軟件和生產(chǎn)控制軟 件能夠無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者直接聯(lián)網(wǎng)控制的遠(yuǎn)程在線制造；拓展3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)造性應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】：

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第五篇：高職院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)前景

高職院校機(jī)器人專業(yè)迎黃金期人才需求將井噴 2015-09-23 11:21 來(lái)源：新浪教育 我有話說(shuō)

2015-09-23 11:21:26來(lái)源：新浪教育作者：責(zé)任編輯：王宏澤

工業(yè)機(jī)器人時(shí)代，我國(guó)職業(yè)院校該如何應(yīng)對(duì)？

本文內(nèi)容源自媒體對(duì)2015全國(guó)職業(yè)技能大賽工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)總設(shè)計(jì)師黃麟的采訪。

日前，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在2015中國(guó)重慶國(guó)際機(jī)器人及智能制造裝備博覽會(huì)上宣布：我國(guó)已連續(xù)兩年成為全球機(jī)器人最大消費(fèi)國(guó)，作為“中國(guó)制造2025”十大支柱產(chǎn)業(yè)之一，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來(lái)黃金發(fā)展期。對(duì)應(yīng)的機(jī)器人相關(guān)專業(yè)人才，尤其是技術(shù)技能型人才需求也將出現(xiàn)井噴。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2011年常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院在全國(guó)首開(kāi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用專業(yè)后，各地職業(yè)院校緊隨其后。截至2014年底，全國(guó)已有120余家職業(yè)院校開(kāi)設(shè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)。對(duì)于這樣一個(gè)發(fā)展才幾年的新專業(yè)，高職院校的機(jī)器人專業(yè)該如何建設(shè)、發(fā)展，以更好地對(duì)接和服務(wù)產(chǎn)業(yè)？

為此，2015年全國(guó)職業(yè)技能大賽工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)總設(shè)計(jì)師、無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院控制技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)黃麟，詳細(xì)介紹了我國(guó)職業(yè)院校機(jī)器人應(yīng)用專業(yè)的發(fā)展情況和廣闊前景。

我國(guó)將全面進(jìn)入“機(jī)器人”時(shí)代

數(shù)據(jù)顯示，2014年中國(guó)市場(chǎng)銷售的機(jī)器人達(dá)到5.7萬(wàn)臺(tái)，占全球銷量四分之一，成為全球機(jī)器人銷量第一大國(guó)。2015年中國(guó)機(jī)器人銷量繼續(xù)蟬聯(lián)第一寶座。但縱觀全球，ABB、發(fā)那科、安川、庫(kù)卡是工業(yè)機(jī)器人行業(yè)中的“四大家族”，占據(jù)重要的市場(chǎng)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

而同時(shí)，隨著中國(guó)制造2025計(jì)劃的提出，“機(jī)器人代替人”的工業(yè)需求也越來(lái)強(qiáng)烈。與世界上其他國(guó)家橫向比較，我國(guó)目前平均一萬(wàn)名工人中的工業(yè)機(jī)器人使用量約為55個(gè)，而日本、韓國(guó)的這一比例為3%，美國(guó)為2%?？梢?jiàn)，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展機(jī)遇和市場(chǎng)前景。

黃麟表示，不管是客觀的工業(yè)轉(zhuǎn)型需求，還是當(dāng)下的銷售總量數(shù)據(jù)，主動(dòng)張開(kāi)雙臂“擁抱”機(jī)器人時(shí)代，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。他認(rèn)為，一方面，要加緊機(jī)器人核心技術(shù)和應(yīng)用的研發(fā)，掌握機(jī)器人行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)和主動(dòng)權(quán)；另一方面，要推動(dòng)應(yīng)用，讓機(jī)器人真正能幫助到人們的生產(chǎn)、生活之中。

職業(yè)院校定位機(jī)器人集成應(yīng)用

7月1日至4日，2015年全國(guó)職業(yè)技能大賽在天津舉行。該大賽最大亮點(diǎn)是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)第一次被列入比賽項(xiàng)目。

“機(jī)器人在技能大賽以及其他各類展示場(chǎng)合亮相的頻率并不低，但僅停留于展示、表演，比如機(jī)器人跳舞、機(jī)器人做家務(wù)等。但作為工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用到生產(chǎn)流水線，這絕對(duì)是第一次?！秉S麟直言，這對(duì)于職業(yè)教育機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)建設(shè)和發(fā)展，具有重要的導(dǎo)向和引領(lǐng)作用。

黃麟表示，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)包括核心部件機(jī)器層、核心應(yīng)用算法層、工業(yè)生產(chǎn)的通訊層和表演展示的示教層。前兩個(gè)層次需要很高的理論知識(shí)，應(yīng)該由研究性大學(xué)來(lái)培養(yǎng)相應(yīng)人才，而示教層的發(fā)展有限。作為職業(yè)教育，我們選擇通訊層，即工業(yè)機(jī)器人的數(shù)據(jù)融合和集成應(yīng)用方向，即培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)器人安裝調(diào)試、編程組合應(yīng)用的能力。

為什么這么選擇這個(gè)方向與定位？黃麟表示，我們也是經(jīng)過(guò)多年摸索、嘗試而得出的方向，與企業(yè)深入合作共同研發(fā)AGV機(jī)器人，不斷提高運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)度，讓流水線的機(jī)器人換人成為可能；2011年學(xué)院?jiǎn)?dòng)的智能工廠項(xiàng)目，又讓工業(yè)機(jī)器人找準(zhǔn)了與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的數(shù)據(jù)融合發(fā)展之路。

黃麟進(jìn)一步闡述到，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是以智能制造為切入點(diǎn)，通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”，把多種機(jī)器人結(jié)合到一條生產(chǎn)流水線中去。這樣，既可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人代替人，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又能實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，便于監(jiān)管、分析和后期優(yōu)化工藝等，對(duì)我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)具有重要的價(jià)值和意義。

解決問(wèn)題是專業(yè)建設(shè)的中心

按照該賽項(xiàng)的要求，參賽者需要在9小時(shí)內(nèi)完成對(duì)碼垛機(jī)器人、AGV自助運(yùn)料機(jī)器人、六關(guān)節(jié)機(jī)器人的安裝調(diào)試和電腦編程，使這三種機(jī)器人實(shí)現(xiàn)特定工件的搬運(yùn)、識(shí)別和分類包裝等功能?！皩?duì)應(yīng)到實(shí)際的生產(chǎn)中，就是特定工件的搬運(yùn)、識(shí)別和篩選包裝，再整合、豐富功能，就可代替一條完整的生產(chǎn)流水線?！?/p>

黃麟表示，目前，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有系統(tǒng)公認(rèn)的工業(yè)機(jī)器人課程體系、教材和實(shí)訓(xùn)設(shè)備等教學(xué)資源。因此，工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)當(dāng)下都處在探索的階段，教什么、怎么教、甚至實(shí)訓(xùn)平臺(tái)怎么開(kāi)發(fā)，都沒(méi)有固定的模式可以借鑒。但有一條，這一切都得以學(xué)生能有效解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題為最終目的。

2013年，無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院在機(jī)電一體化專業(yè)中增設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用方向，2014年這一專業(yè)正式獨(dú)立開(kāi)設(shè)?！拔覀冏灾髟O(shè)計(jì)了一整套從課程體系建設(shè)、教材編寫(xiě)到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)搭建的人才培養(yǎng)方案，跟該賽項(xiàng)的設(shè)計(jì)思路是一樣的，就是‘?dāng)?shù)據(jù)融合、集成應(yīng)用’八個(gè)字。

目前，無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的機(jī)器人專業(yè)課程主要有工業(yè)機(jī)器人概論、工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、視覺(jué)傳感技術(shù)等，教材全部是校企合作開(kāi)發(fā)的校本教材。對(duì)應(yīng)到實(shí)訓(xùn)，學(xué)院搭建起了運(yùn)動(dòng)機(jī)器人、軌跡再現(xiàn)機(jī)器人、基于視覺(jué)的并聯(lián)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用四大實(shí)訓(xùn)載體，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的搬運(yùn)、識(shí)別和分類包裝等基本功能。(無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳敏)