時間：2023-03-16 16:29:35
序論：在您撰寫機器人技術論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
1.1硬件系統硬件系統是將系統進行模塊化分解來進行設計，主要包括CC2530芯片模塊，電源模塊，射頻電路模塊，控制芯片與機器人對接模塊。其中CC2530芯片是一款用于嵌入式應用的系統芯片，由TI公司推出，是一種使用了IEEE802.15.4標準的ZigBee和ZigBeeRF4CE解決方案的系統。CC2530內部已集成了一個8051微處理器與高性能的RF收發器。CC2530能夠以非常低的總材料成本建立強大的網絡節點，擁有較大的Flash，其存儲容量多達256KB，它是理想的ZigBee專業應用芯片[5]。電源模塊為3.3V與5V供電，控制芯片與機器人對接模塊包括穩壓部分，電平轉換部分以及串口。各部分原理如圖3。
1.2測試平臺測試平臺以3個輪式智能小車作為智能機器人模型進行搭建，智能小車為飛思卡爾車模改裝的，智能小車采用紅外傳感器、攝像頭、超聲波定位儀等設備進行信息的反饋，使每個機器人具有自動避障，實時調控和定位功能，圖4所示。
2系統軟件設計
該軟件程序主要包括模塊的定義、參數類型的初始化以及各個模塊功能的實現方式3個部分。模塊的定義是用來確定節點的性質，如其中的協調機器人定義為FFD，向其提供全部的IEEE802.15.4MAC服務，要求其既可以發送和接收數據，還具備路由功能，而其他機器人只需向其提供部分IEEE802.15.4MAC服務，因此只需將它們定義為RFD設備，讓它們具備發送和接收數據，而不充當協調點和路由節點。初始化的目的則是配置系統參數，首先定義系統的時鐘信號，然后定義ZigBee芯片所連接的MCU類型和型號，接著定義通信模塊性質即定義通信模塊所在節點為全功能節點還是縮減功能節點及ZigBee網絡層和MAC層的參數等[6]，如3個輪式機器人的16位PAN地址，無線發送信道的選擇，發送接收頻率，校驗方式等。模塊功能的實現是通過將每個模塊分配一個16位的PAN標志符，作為區分每個終端設備的唯一標志，人所面對的主控模塊終端擁有最高的優先級別，并且可以單獨控制每個機器人的行為，也可以向所有機器人發送協作控制命令，讓機器人自行協作運動，當協作命令發送后，機器人將以協調機器人作為核心，按照隊形坐標進行編隊運行，在此過程中軟件設定隊形坐標檢測時間，當實際隊形坐標與超聲輔助系統提供的坐標信息不符時，協調機器人可以通過發送命令的方式控制其他機器人進行相對位置的調整，從而達到人機通信與機器人間相互通信的目的。具體流程圖如圖5。
3實驗結果與問題分析
3.1實驗結果展示通過實驗情況可以看到：利用ZigBee無線通信技術設計的通信系統，可以實現多機器人間的組網通信，從而實現編隊控制，在此通信系統的控制下，3個輪式機器人不但可以通過人機控制方式進行三角形與直線型編隊間的相互變換，還可以在機器人間相互通信的基礎上，自動地達到編隊的目的。
3.2實驗問題分析1)在實驗過程中，由于實驗測試平臺采用超聲波輔助定位模塊，故實驗場地中設有超聲定位的固定參考點，因此不同的實驗場地智能機器人的定位需經過測試進行調整，當然輔助定位也可以采用其他模塊進行，這并不會影響此通信系統的性能，依然可以很好地完成隊形間的變換。2)在實驗過程中，由于超聲定位的坐標返回值與系統設置的相對坐標數值不可能完全吻合，因此在實際應用中，將系統坐標數值設置為區間值，即當超聲定位模塊返回的坐標值在系統相對坐標值范圍內就認為已經運行到指定位置，便進行下一步運行，因此在不同的實驗測試過程中隊形可能會出現一些誤差，但這種誤差經過對系統坐標區間值范圍的調整可以適當減小，達到誤差允許范圍內，因而對編隊的美觀性影響不大。
4結束語
本文作者：工作單位：安徽埃夫特智能裝備有限公司
從控制系統設計角度來說，可以采用辯證法內外因基本原理來分析影響重載機器人控制品質的因素，首先，如果系統存在動力學耦合、柔性等非線性因素，僅僅采用傳統的線性控制很難獲得良好的控制品質，底層伺服回路的控制缺陷是影響機器人控制品質的內因。第二，如果運動規劃環節處理不當，傳輸給底層運動控制回路的運動指令不合理，即存在位置不連續，速度不連續，加速度躍變等情況，對系統會產生嚴重的沖擊，即便底層伺服控制設計再優秀，同樣也會嚴重影響系統控制品質，這就是所謂的外因。下面就從內外因角度對目前在機器人運動規劃和底層伺服控制方面的相關進展進行綜述。機器人運動規劃方法運動規劃與軌跡規劃是指根據一定規則和邊界條件產生一些離散的運動指令作為機器人伺服回路的輸入指令。運動規劃的輸入是工作空間中若干預設點或其他運動學和動力學的約束條件；運動規劃的輸出為一組離散的位置、速度和加速度序列。運動規劃算法設計過程中主要需要考慮以下三個問題：（1）規劃空間的選?。和ǔＧ闆r下，機器人軌跡規劃是在全局操作空間內進行的，因為在全局操作空間內，對運動過程的軌跡規劃、避障及幾何約束描述更為直觀。然而在一些情況下，通過運動學逆解，運動規劃會轉換到關節空間內完成。在關節空間內進行運動規劃優點如下：a.關節空間內規劃可以避免機構運動奇異點及自由度冗余所帶來種種問題[1-4]；b.機器人系統控制量是各軸電機驅動力矩，用于調節各軸驅動力矩的軸伺服算法設計通常情況也是在關節空間內的，因此更容易將兩者結合起來進行統一考慮[5,6]；c.關節空間運動規劃可以避免全局操作空間運動規劃帶來的每一個指令更新周期內進行運動規劃和運動學正逆計算帶來的計算量，因為如果指令更新周期較短，將會對CPU產生較大的計算負荷。（2）基礎函數光滑性保證：至少需要位置指令C2和速度指令C1連續，從而保證加速度信號連續。不充分光滑的運動指令會由于機械系統柔性激起諧振，這點對高速重載工業機器人更為明顯。在產生諧振的同時，軌跡跟蹤誤差會大幅度增加，諧振和沖擊也會加速機器人驅動部件的磨損甚至損壞[7]。針對這一問題，相關學者引入高次多項式或以高次多項式為基礎的樣條函數進行軌跡規劃，其中Boryga利用多項式多根的特性，分別采用5次、7次和9次多項式對加速度進行規劃，表達式中僅含有一個獨立參數，通過運動約束條件，最終確定參數值，并比較了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B樣條作為規劃基礎函數，并將整個運動過程中加速度平方的積分作為目標函數進行優化，以確保運動指令足夠光滑[9]。劉松國基于B樣條曲線，在關節空間內提出了一種考慮運動約束的運動規劃算法，將運動學約束轉化為樣條曲線控制頂點約束，可保證角度、角速度和角加速度連續，起始點和終止點角速度和角加速度可以任意配置[10]。陳偉華則在Cartesian空間內分別采用三次均勻B樣條，三次非均勻B樣條，三次非均勻有理B樣條進行運動規劃[11]。（3）運動規劃中最優化問題：目前常用的目標函數主要為運行時間、運行能耗和加速度。其中關于運行時間最優的問題，較為經典是Kang和Mckay提出的考慮系統動力學模型以及電機驅動力矩上限的時間最優運動規劃算法，然而該算法加速度不連續，因此對于機器人來說力矩指令也是不連續的，即加速度為無窮大，對于真實的電驅伺服系統來說，這是無法實現的，會對系統產生較大沖擊，大幅度降低系統的跟蹤精度，對機械本體使用壽命也會產生影響[12]。針對上述問題Constantinescu提出了解決方法，在考慮動力學特性的基礎上，增加對力矩和加速度的約束，并采用可變容差法對優化問題進行求解[13]。除了以時間為優化目標外，其他指標同樣被引入最優運動規劃模型中。Martin采用B函數，以能耗最少為優化目標，并將該問題轉化為離散參數的優化問題，針對數值病態問題，提出了具有遞推格式的計算表達式[14]。Saramago則在考慮能耗最優的同時，將執行時間作為優化目標之一，構成多目標優化函數，最終的優化結果取決于兩個目標的權重系數，且優化結果對于權重系數選擇較為敏感[15]。Korayem則在考慮機器人負載能力，關節驅動力矩上限和彈性變形基礎上，同時以在整個運行過程中的位置波動，速度波動和能耗為目標，給出了一種最優運動規劃方法[6]，然而該方法在求解時，收斂域較小，收斂性較差，計算量較大。
考慮部件柔性的機器人控制算法機器人系統剛度是影響動態性能指標重要因素。一般情況下，電氣部分的系統剛度要遠遠大于機械部分。雖然重載工業機器人相對于輕型臂來說，其部件剛度已顯著增大，但對整體質量的要求不會像輕型臂那么高，而柔性環節仍然不可忽略，原因有以下兩點：（1）在重載情況下，如果要確保機器人具有足夠的剛度，必然會增加機器人部件質量。同時要達到高速高加速度要求，對驅動元件功率就會有很高的要求，實際中往往是不可實現（受電機的功率和成本限制）。（2）即使驅動元件功率能夠達到要求，機械本體質量加大會導致等效負載與電機慣量比很大，這樣就對關節剛度有較高的要求，而機器人關節剛度是有上限的（主要由減速器剛度決定）。因此這種情況下不管是開鏈串聯機構還是閉鏈機構都會體現出明顯的關節柔性[16,17]，在重載搬運機器人中十分明顯。針對柔性部件帶來的系統控制復雜性問題，傳統的線性控制將難以滿足控制要求[17-19]，目前主要采用非線性控制方法，可以分成以下幾大類：（1）基于奇異攝動理論的模型降階與復合控制首先針對于柔性關節控制問題，美國伊利諾伊大學香檳分校著名控制論學者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性關節的模型和奇異攝動降階方法。對于柔性關節的控制策略絕大多數都是在Spong模型基礎上發展起來的。由于模型的階數高，無法直接用于控制系統設計，針對這個問題，相關學者對系統模型進行了降階。Spong首先將奇異攝動理論引入了柔性關節控制，將系統分成了慢速系統和邊界層系統[20]，該方法為后續的研究奠定了基礎。Wilson等人對柔性關節降階后所得的慢速系統采用了PD控制律，將快速邊界層系統近似為二階系統，對其阻尼進行控制，使其快速穩定[21]。針對慢速系統中的未建模非線性誤差，Amjadi采用模糊控制完成了對非線性環節的學習[22]。彭濟華在對邊界層系統提供足夠阻尼的同時，將神經網絡引入慢速系統控制，有效的克服了參數未知和不確定性問題。連桿柔性會導致系統動力學方程階數較高，Siciliano和Book將奇異攝動方法引入柔性連桿動力學方程的降階，其基本思想與將奇異攝動引入柔性關節系統動力學方程一致，都將柔性變形產生的振動視為暫態的快速系統，將名義剛體運動視為準靜態的慢速系統，然后分別對兩個系統進行復合控制，并應用于單柔性連桿的控制中[23]。英國Sheffield大學A.S.Morris教授領導的課題組在柔性關節奇異攝動和復合控制方面開展了持續的研究。在2002年利用Lagrange方程和假設模態以及Spong關節模型建立柔性關節和柔性連桿的耦合模型，并對奇異攝動理論降階后的慢速和快速子系統分別采用計算力矩控制和二次型最優控制[24]。2003年在解決柔性關節機器人軌跡跟蹤控制時，針對慢速系統參數不確定問題引入RBF神經網絡代替原有的計算力矩控制[25].隨后2006年在文獻[24]所得算法和子系統模型的基礎上，針對整個系統穩定性和魯棒性要求，在邊界層采用Hinf控制，在慢速系統采用神經網絡算法，并給出了系統的穩定性分析[26]。隨著相關研究的開展，有些學者開始在奇異攝動理論與復合控制的基礎上作出相應改進。由于奇異攝動的數學復雜性和計算量問題，Spong和Ghorbel提出用積分流形代替奇異攝動[27]。針對奇異攝動模型需要關節高剛度假設，在關節柔度較大的情況下，劉業超等人提出一種剛度補償算法，拓展了奇異攝動理論的適用范圍[28]。（2）狀態反饋和自適應控制在采用奇異攝動理論進行分析時，常常要同時引入自適應控制律來完成對未知或不精確參數的處理，而采用積分流形的方式最大的缺點也在于參數的不確定性，同樣需要結合自適應控制律[29,30]。因此在考慮柔性環節的機器人高動態性能控制要求下，自適應控制律的引入具有一定的必要性。目前對于柔性關節機器人自適應控制主要思路如下：首先根據Spong模型，機器人系統階數為4，然后通過相應的降階方法獲得一個二階的剛體模型子系統，而目前的大多數柔性關節自適應控制律主要針對的便是二階的剛體子系統中參數不確定性。Spong等人提出了將自適應控制律引入柔性關節控制，其基于柔性關節動力學奇異攝動方程，對降階剛體模型采用了自適應控制律，主要采用的是經典的Slotine-Li自適應控制律[31]，并通過與Cambridge大學Daniel之間互相糾正和修改，確立一套較為完善的基于奇異攝動模型的柔性關節自適應控制方法[32-34]。（3）輸入整形控制輸入整形最原始的思想來自于利用PosicastControl提出的時滯濾波器，其基本思想可以概括為在原有控制系統中引入一個前饋單元,包含一系列不同幅值和時滯的脈沖序列。將期望的系統輸入和脈沖序列進行卷積,產生一個整形的輸入來驅動系統。最原始的輸入整形方法要求系統是線性的，并且方法魯棒性較差，因此其使用受到限制。直到二十世紀九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高該方法魯棒性，并正式將該方法命名為輸入整形法后[35]，才逐漸為人們重視，并在柔性機器人和柔性結構控制方面取得了一系列不錯的控制效果[36-39]。輸入整形技術在處理柔性機器人控制時，可以統一考慮關節柔性和連桿柔性。對于柔性機器人的點對點控制問題，要求快速消除殘余振蕩，使機器人快速精確定位。
這類問題對于輸入整形控制來說是較容易實現的，但由于機器人柔性環節較多，呈現出多個系統模態，因此必須解決多模態輸入整形問題。相關學者對多模態系統的輸入整形進行了深入研究。多模態系統的輸入整形設計方法一般有:a)級聯法：為每個模態設計相應的濾波器，然后將所有模態的時滯濾波器進行級聯,組合成一個完整的濾波器，以抑制所有模態的振蕩；b)聯立方程法:直接根據系統的靈敏度曲線建立一系列的約束方程，通過求解方程組來得到濾波器。這兩種方法對系統的兩種模態誤差均有很好的魯棒性。級聯法設計簡單，且對高模態的不敏感性比聯立方程法要好；聯立方程法比較直接，濾波器包含的脈沖個數少,減少了運行時間。對于多模態輸入整形控制Singer博士提出了一種高效的輸入整形方法，其基本思想為：首先在靈敏度曲線上選擇一些滿足殘留振蕩最大幅值的頻段，在這些特定的頻帶中分別選擇一些采樣頻率，計算其殘留振蕩；然后將各頻率段的殘留振蕩與期望振蕩值的差平方后累加求和，構成目標函數，求取保證目標函數最小的輸入整形序列。將頻率選擇轉化為優化問題，對于多模態系統，則在每個模態處分別選擇頻率采樣點和不同的阻尼系數，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年針對多模態振動問題提出了一種新的時延整形濾波器，并以控制對象柔性模態為變量的函數形式給出了要消除殘余振動所需最基本條件。同時指出當濾波器項數滿足基本條件時，濾波器的時延可以任意設定，消除任何給定范圍內的任意多個柔性振動模態產生的殘余振動，為輸入整形控制器實現自適應提供了理論基礎[41]，同時針對原有輸入整形所通常處理的點對點控制問題進行了有益補充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人將輸入整形應用于關節空間的軌跡控制，提出了一種時間和輸入能量最優的軌跡控制方法[42]。（4）不基于模型的軟計算智能控制針對含有柔性關節機器人動力學系統的復雜性和無法精確建模，神經網絡等智能計算方法更多地被引入用于對機器人動力學模型進行近似。Ge等人利用高斯徑向函數神經網絡完成柔性關節機器人系統的反饋線性化，仿真結果表明相比于傳統的基于模型的反饋線性化控制，采用該方法系統動態跟蹤性能較好，對于參數不確定性和動力學模型的變化魯棒性較強，但是整個算法所用的神經網絡由于所需節點較多，計算量較大，并且需要全狀態反饋，狀態反饋量獲取存在一定困難[43]。孫富春等人對于只具有關節傳感器的機器人系統在輸出反饋控制的基礎上引入神經網絡，用于逼近機器人模型，克服無法精確建模的非線性環節帶來的影響，從而提高機器人系統的動態跟蹤性能[44]。A.S.Morris針對整個柔性機器人動力學模型提出了相應的模糊控制器，并用GA算法對控制器參數進行了優化，之后在模糊控制器的基礎上，綜合了神經網絡的逼近功能對剛柔耦合運動進行了補償[45]。除采用神經網絡外，模糊控制也在柔性機器人控制中得以應用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal設計了一種具有參數自學習能力的柔性連桿模糊控制器，對系統進行了穩定性分析，并與常規的模糊控制策略進行了實驗比較[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇異攝動方法基礎上引入模糊控制器，對所得的快速子系統和慢速子系統分別進行模糊控制[4748]?？焖僮酉到y的模糊控制器采用最優控制方法使柔性系統的振動快速消退，慢速子系統的模糊控制器完成名義軌跡的追蹤，并對單柔性梁進行了實驗研究。Trabia和Shi提出將關節轉角和末端振動變形分別設計模糊控制器進行控制，由于對每個子系統只有一個控制目標，所以模糊規則相對簡單，最后將兩個控制器的輸出進行合成，完成復合控制，其思想與奇異攝動方法下進行復合控制類似[49]。隨后又對該算法進行改進，同樣采用分布式結構，通過對輸出變量重要性進行評估，得出關節和末端點的速度量要比位置量更為重要，因此將模糊控制器分成兩部分，分別對速度和位置進行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法對隸屬度函數進行更新[50]。采用基于軟計算的智能控制方法相對于基于模型的控制方法具有很多優勢，特別是可以與傳統控制方法相結合，完成對傳統方法無法精確建模的非線性環節進行逼近，但是目前這些方法的研究絕大部分還處于仿真階段，或在較簡單的機器人（如單自由度或兩自由度機器人）進行相關實驗研究。其應用和工程實現受限的主要原因在于計算量大，但隨著處理器計算能力的提高，這些方法還有廣泛的應用前景。
焊接機器人的優點在于:焊接參數穩定，大幅提高了焊接產品的質量;使操作工人遠離焊接弧光、煙霧和焊渣飛濺的侵害，極大地改善了工作條件;可以24h連續工作，大幅提高了勞動生產率。我國的工業機器人自上世紀一七五科技攻關開始起步，經過30多年的發展，在機器人的設計、制造、控制系統、傳感器技術和智能應用方面都取得了長足的發展，弧焊機器人已廣泛應用在汽車及裝備制造等領域的焊裝線上?？茖W技術的不斷發展，使工業生產系統不斷向大型復雜開放的方向發展，反過來又對焊接機器人等工業技術提出了更高的要求，虛擬仿真技術、人工智能控制和多智能體協同工作系統等高新技術正成為焊接機器人技術研究的熱點，不斷推進焊接機器人向著更先進的數字化、信息化、智能化方向發展。
1虛擬仿真高新技術
虛擬仿真技術是在信息處理技術和網絡技術發展的基礎上，將先進的仿真技術手段與網絡技術相結合，對事件的現實性從時間和空間上進行分解后重新組合的技術。這一技術包括了三維計算機圖形學技術、人機交互技術、多功能傳感技術、人工智能、高清晰度的顯示技術以及網絡并行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。在機器人研發設計階段，由于機器人的機械手是多自由度的空間連桿機構，如果采用傳統的力學和運動學理論來進行計算分析，那么難度非常大。如果利用計算機虛擬仿真技術，將機械手的幾何參數及各組成零件的結構和力學特征與機器人學理論結合，運用三維設計軟件將其模擬出來，再對其進行模擬運動和受力分析，就可以得到直觀且可靠的結果。在機器人試驗過程中，由真實設備和計算機仿真系統綜合組成虛擬現實環境，讓機器人在仿真環境中模擬正常工作狀態，這樣不僅加快了機器人系統的實際應用能力檢測的進度，也縮短了其在工作環境中的安裝和調整周期，更避免了許多在常規計算中難以測算的動態障礙、十涉等問題。
2多智能體協調控制高新技術
多智能體協調控制系統是指多個智能體通過系統控制互相協調、配合，協同工作，能夠共同完成一項工作任務的組合系統，是近年來剛剛興起的一項開放J陛智能新技術。多智能體協調控制系統是在單體智能機器人的基礎上，為了適應復雜工作而將多個機器人的工作組合協調，相互關聯。在搭建該控制系統時，重點考慮多個智能體的協調運作，即每個智能體按控制要求，在規定時間和空間內完成既定任務，且與相關聯的智能體在時間和動作上協調一致，相互間有信息交互，具備一定的調節反饋能力。多智能控制體系利用一個控制系統，組成一個龐大的復雜的體系，完成復雜的工作目標，解決了一個全局性問題。其特點在于，將本應非常復雜的硬件和軟件控制系統，分解成了相對簡單的、獨立的、相互間有信息反饋、彼此協調的多個單智能體單元。整個系統實現了資源共享、信息互通、互相協調、互相控制，通過易于管理、可靈活調整的多個單體，完成各種復雜的工作任務。
3智能傳感器高新技術
近年來，隨著微電子技術的不斷發展，傳感器技術也得到了長足進步，在傳統傳感器的基礎上，發展起了多種新型智能傳感器。在焊接機器人領域應用的有電弧傳感器、超聲波觸覺傳感器、靜電電容式距離傳感器、基于光纖陀螺慣性測量的三維運動傳感器，以及包括光譜、光纖、紅外等在內的光傳感器等。智能傳感器技術對機器人技術向高精方向發展起到了重要的推動作用。電弧傳感器的工作原理是直接從焊接電弧本身獲取焊縫偏差信息，不需要任何附加裝置，具有成本低、實時性強等優點。采用了視覺傳感器的機器人，通過視覺控制不需要預先對工業機器人的運動軌跡進行示教或離線編程，可節約大量的編程時間，提高生產效率和加工質量。同時，為了使智能機器人系統獲取更加全面、準確的環境信息，以滿足其綜合決策的需要，一種以多傳感器聯合為基礎的信息采集處理系統，即多傳感器智能信息融合技術也應運而生，與傳統只能測量一種信息的智能傳感器相比，其性能大為提高。
4結語
機器人技術教育是指圍繞機器人而開展的教與學活動，幼兒到成人都可以是教育對象，它以多視角、多樣化的教學模式，達到寓教于樂的教育目的。機器人技術教育的內容，并不受限于傳統的教學模式。以機器人作為教學活動的載體，不僅可以使教學具有科技含量，提升學生的學習興趣，還能培養學生的創新精神、綜合實踐能力和協作能力。當然，在近年來的各類科技活動項目中，與機器人有關的項目不算很多，關于機器人的創新教學，還處于初級階段。因此，探究怎樣通過機器人教學提高學生的創新能力，是現階段最迫切需要解決的問題之一。
1.機器人技術教育的意義
提升學生的創新能力創新能力作為一個國家、民族進步和繁榮的動力，在當今社會，其價值不言而喻。我國的傳統應試教育模式已被質疑多年，每年培養出的人才雖然在數量上遠超西方一些國家，但其質量參差不齊，尤其是在創新能力方面不能盡如人意。盡管近幾年一直在提倡素質教育，卻仍然無法改變現狀。因此，學生創新能力的培養至關重要。隨著機器人教育活動日益普及，它在培養青少年創造力過程中凸顯的優勢已受到各界關注。機器人教育圍繞學生因材施教，教師只扮演引導者的作用，傳授最基本的理論知識，剩下的需要學生通過動手實踐來獲取新的知識和信息。對于一些問題，學生必須給出自己的創新解決方案，這樣可以培養學生的創造性思維能力。
2.提高學生的學習動機和興趣
愛因斯坦說過：“對一切來說，只有熱愛才是最好的老師，它遠遠勝過責任感。”這表明了興趣的培養對于學習的重要性。因為有興趣，所以會專注，學生學習效率的高低在很大程度上取決于是否有學習興趣。機器人技術可以提高學生的學習興趣，并改變傳統的教育模式和理念，以玩帶學，在娛樂中、在好奇心的驅使下，讓學生主動去學習。
3.增強團隊合作意識
機器人競賽活動所需要的知識相當廣泛，完成這個任務需要讓學生分成組，由組內成員一同探索學習。如果某一成員有了新發現，大家可以一起分享、討論、協商，共同進步和學習，組與組之間進行比拼。這其實就是團體之間的競爭。學生在團隊精神的作用下，能夠學會相互關心、相互幫助，并且在此過程中產生關心團隊的責任意識，學會自覺維護團隊的集體榮譽，還學會了如何與人溝通、相處、包容，以及約束自己的行為。采用這種培養方式，是讓學生在實踐中去學習，用心去感受，這種教育模式相比傳統的口頭說教更具有效果。
二、開展機器人技術創新教育的有效途徑和方法
1.開設相關課程補充專業知識
可以采取多種形式相互結合的方式補充相關專業知識。并且針對不同基礎的學生，可以開設不同的班型，課程包含一些必要的、基礎的專業知識，從機器人發展史到專業術語，以及機械方面的內容，循序漸進，由易到難。為了使學生們便于理解和學習，建議理論課學習結束后開始一些簡單的實驗課程來提高孩子們的動手實踐能力。
2.提高授課人的相關能力
機器人課程的開設有別于其他課程，因為這門課程涉及的知識面很廣，跨越多個相關專業。因此，這門課程的考核評估辦法也要區別于其他傳統課程。機器人課程的開設，首先要求教師要明確自己課程的目標、內容，以及相關課程的組織實施、課程評估。機器人課程需要學生學習的知識量大且范圍廣，這就需要授課教師時刻追蹤相關課程內容的變化更新，并做好相關課程規劃，要了解學生參與課程的程度，并及時根據教學實際調整傳授方法。因此，課程開設后，授課人會面臨一些新的教學觀念、材料和策略的挑戰。這就需要教師的授課能力（包含制訂課程目標、明確課程內容、課程組織實施、課程評估等4個方面的能力）有全面地提高。
3.開展機器人競賽活動
信息化專業技術人員是隨著信息技術與信息產業的發展而形成的一類特殊的人員群體。從企業信息化所涉及的內容和要解決的問題來看，企業信息化專業技術人員可分為三個層次，一是技術支持及操作層人員，這是企業信息化工作的基礎人員，是信息系統的直接使用者；二是信息管理控制層人員，包括信息管理人員與核心技術人員，這是企業信息化工作的中堅力量；三是信息化戰略規劃層人員，這是企業信息化建設的關鍵。一般來說，信息化專業技術人員具有以下幾個方面的突出特點：一是成就動機強。與其他員工相比，從事信息化的專業技術人員更有一種表現自己的強烈欲望。信息化專業技術人員擁有提升企業生產管理效率的信息管理知識和管理技術，他們往往有著發揮自己專業特長、追求事業成就，實現自身價值的目的，并強烈期望得到企業的承認和尊重。二是所從事工作的挑戰性。信息化技術是建立在計算機技術、數字化技術和生物工程技術等先進技術基礎上產生的，具有虛擬性、全球性、交互性與開放性等特點。因此，與其他員工相比，信息化專業技術人員更熱衷于具有挑戰性的工作，把攻克難關看作一種樂趣，一種體現自我價值的方式。三是工作成果不易量化。信息化建設工作，技術含量高，實施難度大，對從事工作的人員素質要求較高，極大程度上依賴于專業技術人員自身的智力投入。信息化工作成果不易直接測量，而且對于一些科技含量較高的信息產品，往往是眾多實施團隊和技術人員集體智慧的結晶，不易分割，這也給衡量個人工作業績帶來了困難。
2國有企業信息化專業技術人員的激勵機制存在的問題及原因分析
長期以來，國有企業信息化專業技術人員的收入遠遠低于行業市場勞動力價位，尤其是在以薪酬為核心的激勵體系方面問題突出。由于激勵不足，國有企業信息化專業技術人員人員流失問題又相當嚴重，科研部門流失的情況尤為突出。以筆者所在單位為例，近年來有不少科研開發和項目實施專業技術骨干人才外流。人才流失的原因有諸多因素，但歸納起來，主要有三個方面：一是認為工資薪酬待遇偏低，所付出的勞動與所獲得的報酬不相符合，自身價值沒有得到應有的體現；二是個別單位對人才的使用不當，人才作用難以發揮，個人成長發展的空間受限；三是外部公司具備較高的管理水平，提供了較好的福利待遇，更能滿足人才的需求。
3構建有效的信息化專業技術人員激勵機制
有效的激勵機制對專業技術人員隊伍的建設、企業目標的實現、企業核心競爭力的提升起著至關重要的作用。激勵方式多種多樣，各有功能和針對性。企業只有找到適合信息化專業技術人員需求和自身特點的激勵策略，才能夠形成有效激勵。
3.1個人成長激勵
重視信息化專業技術人員的職業生涯規劃。企業應充分了解員工個體成長和職業發展的意愿，依據專業技術人員的潛力對其職業生涯進行設計，動態調整，盡量使他們目前的工作與其自身的職業生涯規劃相吻合。加強對員工的培訓開發。企業應為員工提供更多的學習培訓機會，給予員工獲得成長的機會。
3.2工作環境激勵
積極營造一種激勵專業技術人員的環境。努力形成一種強烈的輿論導向，激勵專業技術人員進行自我潛能挖掘，激發專業技術人員的工作積極性、工作熱情和創造性。在人員的使用上，積極引入競爭機制，淘沙取金，存優去劣，應該加大競爭力度，把素質好、能力強的人才優先安排到重要崗位，為信息化工作和企業的總體發展提供強有力的人才資源保證。
3.3績效薪酬激勵
1.1一般資料
本次采用隨機抽樣的方法，將急診重癥監護室(EICU)人工氣道病人分為集束化組和對照組，集束化組選取2013年1月～2013年12月我院EICU收治的人工氣道病人172例，其中男92例，女80例;年齡18～92歲;慢性阻塞性肺疾病病人51例，全身麻醉術后病人20例，急性呼吸窘迫綜合征病人48例，中毒病人15例，外傷病人19例，其它病人19例。對照組為2012年1月～2012年12月EICU收治的人工氣道病人156例，其中男86例，女70例;年齡18～89歲;慢性阻塞性肺疾病病人45例，全身麻醉術后病人25例，急性呼吸窘迫綜合征病人41例，中毒病人11例，外傷病人15例，其它病人19例。兩組病人在年齡、急性生理學與慢性健康狀況評分Ⅱ(APACHEⅡ)評分、原發疾病構成等比較差異無統計學意義(P＞0.05)，具有可比性。
1.2方法
對照組采用常規護理的方法，如妥善固定導管，保持氣道通暢，嚴格無菌操作等。集束化組在常規護理的基礎上采用集束化護理管理:成立集束化護理小組，小組人員由EICU主任醫師，護士長，工作5年以上的護士組成。組員查閱有關預防非計劃拔管的文獻，并以指南和循證醫學為基礎，設計出人工氣道病人的治療護理方案，具體方案如下:
1.2.1加強人工氣道管理
合理氣道的濕化，維持呼吸機濕化器溫度50℃，吸入人體的溫度為37℃;使用溫濕交換裝置濕化氣道;采用適時吸痰技術;使用密閉式吸痰管進行吸痰;氣囊壓力保持25cmH2O～30cmH2O;妥善固定病人的氣管導管。
1.2.2病人管理
為預防呼吸機相關性肺炎(VAP)的發生，將病人的床頭抬高30°～45°。
1.2.3肢體約束管理
有資料顯示因約束問題導致拔管的患者占總拔管人數的51.16%。對于昏迷、煩躁、麻醉未清醒的患者，給予及時的約束，約束的肢體應處于功能位，約束時應松緊適度，以能放入一指為宜。加強巡視，每2h放松約束帶一次，避免局部皮膚磨損、血運不佳等情況。
1.2.4鎮靜管理
對于插管時間長及躁動、有強烈拔管傾向的患者，遵醫囑使用右旋美托咪啶作為鎮靜劑，應用Ramsay鎮靜評分3分～4分為宜;在評分的基礎上調整鎮靜藥物的劑量。
1.2.5人工氣道的風險評估
掌握非計劃拔管的評估技巧。責任護士應有目的、有重點地觀察并評估患者意識狀態、心理狀況、鎮靜指數、約束情況，定時觀察插管深度、固定情況、氣管插管的氣囊是否漏氣、約束的可靠性等，以便及時發現和阻止患者的非計劃性拔管現象，確?；颊叩陌踩?。
1.2.6有效的溝通
加強護患溝通，減輕病人插管的不耐受，采用非語言交流。護理人員應向清醒患者解釋氣管插管的目的、作用及自行拔管的危害性;評估患者的心理狀態，給予心理疏導。
1.3觀察指標
觀察并比較兩組病人意外脫管、肺部感染、醫療糾紛及機械通氣時間、住院費用、住EICU的時間。
1.4統計學方法
兩組數據均采用SPSS13.0統計軟件進行統計學處理，計數資料以率表示，計量資料以(x±s)表示，分別采用X2檢驗和t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。
2討論
2.1集束化護理干預可降低人工氣道病人并發癥的發生率及醫療糾紛發生率
本研究顯示，實施集束化護理干預后，集束化組病人的意外拔管率、肺部感染率、醫療糾紛發生率低于對照組(P值＜0.05)。說明集束化護理干預可降低人工氣道病人并發癥的發生率及醫療糾紛發生率。這可能是集束化護理干預是一種全面的主動的預防措施。在集束化護理實施前，集束化護理小組成員查閱了有關預防非計劃拔管的大量文獻，制定出護理措施。并集中學習集束化護理理念、具體的操作方法及意義等，培訓后進行考核。在實施過程中，集束化護理小組通過動態的觀察，掌握本組病人現存或潛在的危險因素，提出以下解決的護理問題:人工氣道管理、病人、肢體約束、病人的鎮靜、人工氣道的風險評估及護患有效溝通，然后查找資料，尋找循證依據制定護理干預措施，因此，集束化護理干預與傳統的護理措施比較，更具有目的性。如實施妥善固定、有效的使用約束帶和鎮靜、氣道正確的風險評估及護患有效的溝通相結合，使非計劃拔管率降低。
2.2集束化護理干預可降低人工氣道病人的機械通氣時間、住院費用及住EICU的時間
【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?！稗r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
