淺析慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)

鹿存建 李策

摘 要：慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型是近代所誕生的一種技術(shù)含量較高且具有教育教學(xué)、工程仿真意義的拼裝模型。本文首先引入了慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型，敘述了慧魚(yú)模型在教育教學(xué)、工程仿真兩方面的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了在教育教學(xué)發(fā)展、工程材料應(yīng)用、裝配傳動(dòng)以及控制等方面的不足，對(duì)問(wèn)題的解決進(jìn)行了剖析，并對(duì)未來(lái)發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：慧魚(yú)模型;教育教學(xué);工程仿真

慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型于1964年在德國(guó)誕生，其涵蓋了機(jī)械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、控制構(gòu)件、氣動(dòng)構(gòu)件、微型電機(jī)、計(jì)算機(jī)編程以及機(jī)器人設(shè)計(jì)等內(nèi)容，使用者可以利用慧魚(yú)模型的基本結(jié)構(gòu)，輔以傳感器（光敏、熱敏、磁敏、觸敏等）、控制器（Robo TXT）、執(zhí)行器和軟件的配合實(shí)現(xiàn)任何生產(chǎn)過(guò)程的還原[1]。此模型有助于提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及動(dòng)手能力，也為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)提供了平臺(tái)。

1 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的發(fā)展現(xiàn)狀

慧魚(yú)創(chuàng)新組合模型體現(xiàn)了不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的組合，主要分為教學(xué)模型、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列，本文針對(duì)慧魚(yú)三大模型中的教學(xué)模型以及工業(yè)模型進(jìn)行了探討。

1.1 教學(xué)模型的發(fā)展

慧魚(yú)教學(xué)模型的發(fā)展主要是體現(xiàn)在課程教學(xué)中，本文僅探討慧魚(yú)教學(xué)模型在電子設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)兩門(mén)課程中的教學(xué)發(fā)展。

在電子設(shè)計(jì)課程中，近年來(lái)，許多高校選用慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型，采用開(kāi)放式的項(xiàng)目分組模式，通過(guò)老師對(duì)學(xué)生項(xiàng)目的指導(dǎo)，讓學(xué)生接觸到圖像化的編程，熟練應(yīng)用VB、VC等高級(jí)匯編語(yǔ)言[2]。同時(shí)理論知識(shí)在項(xiàng)目中也得到了驗(yàn)證，在模型的拼接與控制程序的設(shè)計(jì)中，單級(jí)放大電路、多級(jí)放大電路、功率放大器等多種電路都得到應(yīng)用。

另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中采用慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型，相比較機(jī)械類(lèi)的實(shí)際材料，慧魚(yú)主要構(gòu)件采用的優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制成，更加適用于實(shí)踐環(huán)節(jié)。相比較機(jī)械類(lèi)構(gòu)件的復(fù)雜連接方式，慧魚(yú)通過(guò)燕尾槽插接方式，可以實(shí)現(xiàn)六面拼接、多次拆裝和反復(fù)使用，摒棄了機(jī)械占地面積大、拼接麻煩的缺點(diǎn)[3]。

1.2 工業(yè)模型的發(fā)展

工程設(shè)計(jì)階段由于受制于設(shè)備、場(chǎng)地等因素，需要工業(yè)化建模以及生產(chǎn)實(shí)施前的驗(yàn)證?；埕~(yú)創(chuàng)意組合模型則完全符合工程中虛擬仿真的需要，先熟悉慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型，然后對(duì)機(jī)械零件測(cè)繪及建模，最后對(duì)工程進(jìn)行裝配和運(yùn)動(dòng)的虛擬仿真。用SolidWorks中設(shè)計(jì)與裝配好的作品用慧魚(yú)搭建實(shí)物，并編寫(xiě)程序去實(shí)現(xiàn)虛擬仿真設(shè)計(jì)中的運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否可行[4]。

2 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型發(fā)展存在的問(wèn)題及解決方案

2.1 在教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題及解決方案

目前高等院校開(kāi)設(shè)機(jī)械類(lèi)課程教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用的設(shè)備主要是以實(shí)物教具以及多媒體電教設(shè)備為主?；埕~(yú)創(chuàng)意組合模型雖能很好地解決資金投入以及體積存放困難等問(wèn)題，但仍存有不夠直觀，且主要以驗(yàn)證為主，學(xué)生缺乏自己探究的能力，學(xué)生應(yīng)用轉(zhuǎn)化能力較弱等諸多問(wèn)題。

部分高校已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，創(chuàng)立了慧魚(yú)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，以便于科學(xué)研究與時(shí)間分析，讓學(xué)生更加自由自主的參與到教育教學(xué)中，并通過(guò)參加全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽以及全國(guó)大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)大賽慧魚(yú)競(jìng)賽等大型比賽，檢驗(yàn)學(xué)生在知識(shí)綜合應(yīng)用能力、工程意識(shí)、團(tuán)體協(xié)作能力等方面的能力[5]。

2.2 在工業(yè)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題及解決方案

2.2.1 工程材料

由于工業(yè)所需要的材料為鋼材，慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的材料為優(yōu)質(zhì)尼龍塑料，鋼材需要考慮性能，包括含碳量以及剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等條件是否滿(mǎn)足要求;然而以上條件都是塑料所仿真不來(lái)的。同時(shí)工業(yè)設(shè)計(jì)需要對(duì)實(shí)際力、速度、加速度、力矩、力偶等參量進(jìn)行分析，由于材料的原因，慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的具體分析中參考價(jià)值不大。在材料方面，雖然說(shuō)材料問(wèn)題方面的缺陷是巨大的，但在材料不斷發(fā)展的以后，慧魚(yú)的材料也會(huì)工業(yè)化的要求而變化，從而這方面的問(wèn)題還有待商榷。

2.2.2 傳動(dòng)及裝配

相比較機(jī)械類(lèi)構(gòu)件的復(fù)雜連接方式，慧魚(yú)通過(guò)燕尾槽插接方式，可以實(shí)現(xiàn)六面拼接、多次拆裝和反復(fù)使用。這既是慧魚(yú)的優(yōu)點(diǎn)更是其不足，第一，慧魚(yú)的傳動(dòng)效率較低，不能達(dá)到工業(yè)傳動(dòng)的要求，只能作為基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的仿真，不能作為生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。第二，慧魚(yú)通過(guò)他簡(jiǎn)單的連接方式，較為容易的達(dá)到運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的要求，但未考慮實(shí)際的裝配問(wèn)題。因此慧魚(yú)在裝配上對(duì)工業(yè)也缺乏指導(dǎo)建議。在傳動(dòng)裝配方面，主要是因?yàn)榛埕~(yú)與實(shí)際工業(yè)方面的沖突所決定的，可以通過(guò)改變連接方式改變拼接方式等途徑，不斷改良慧魚(yú)與實(shí)際工業(yè)的接軌。

3 結(jié)論及展望

縱觀慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型近幾年的發(fā)展，慧魚(yú)創(chuàng)意組合不僅對(duì)教學(xué)改革以及工業(yè)發(fā)展有著積極的意義，同時(shí)充滿(mǎn)了很多的可能性?；埕~(yú)創(chuàng)意組合模型在教學(xué)中的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是作為學(xué)生工業(yè)化啟蒙及工業(yè)化實(shí)踐入門(mén)的課程，可以更好地推動(dòng)課程改革以及課程進(jìn)步。然而在工業(yè)生產(chǎn)中，仍然存在著多種局限性，因此在今后的發(fā)展過(guò)程中，慧魚(yú)創(chuàng)意組合的趨勢(shì)應(yīng)更多的涉及學(xué)科交叉領(lǐng)域，尤其是工程材料及生物科技領(lǐng)域，與其他先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到相得益彰的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王蕾，陳佳，林健.慧魚(yú)模型在機(jī)器人電子設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用探索[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2015（3）：10-12.

[3]范興鐸，應(yīng)偉軍，李映平.慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型在近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2017（12）：95-111.

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