办好机电一体化技术专业,为光刻机、航发等关键设备研发贡献力量

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发表时间:2021-05-28 00:22:46 更新时间:2021-06-08 05:57:24

楼主:lyjiang  时间:2021-05-27 16:22:46
一楼敬涯叔。
楼主:lyjiang  时间:2021-05-27 16:23:13
光刻机、航空发动机等关键装备是我国产业升级的现实瓶颈。2021年1月,经专家论证,国务院学位委员会批准,决定设置“交叉学科”门类(门类代码为“14”)、“集成电路科学与工程”一级学科(学科代码为“1401”)和“国家安全学”一级学科(学科代码为“1402”)。目前,我国已经从政府、行业协会、企业、学校四个层面大力协同,中科院牵头,我国四大光机所及关键高校专业的教科研创成员对此投入大量资源,进行技术攻关。但这些关键装备研发难以一蹴而就,需要更认真细致的思考。
本人从事机电一体化技术教学16年,认为这些关键装备的研发,难点在于培养、整合具有原创能力的技术人才:能够通晓机电液气光微磁集成,掌握多轴运行协调性控制及多系统自主控制技术的技术骨干。在当前局面下,特别需要机电一体化技术专业及相关产业的大发展。
机电一体化技术专业,涉及到机械子系统及控制子系统的集成,是各国产业升级的关键驱动力之一,在日本及欧洲、美国发展得比较好,从而使得他们的芯片设计制造、发动机设计制造等走在世界前列。
早在90年代末,日本人就提出了C4W建设机电一体化专业的思路,随着时代发展,迫切需要计算机视觉(涵盖机器视觉)及其他新技术融合机电一体化专业培养目标。在10年前,本人提出机电一体化技术发展的设想:以6大单元技术为经,以C5W(CAD、CAM、CAE、CV、CONTROL、WEB)为纬,适度引入ABCD(人工智能、大数据、云计算、去中心程序及数字化双胞胎),重新建构机电一体化技术的专业框架,培养具有原创力的双创人才。
目前我国机电一体化专业发展的现状,主要应用在一些中低端的自动产线的装调修,对于研发高精尖的重大装备力有未逮。对于机械子系统,优化设计及精密制造能力欠缺;对于控制子系统,在多轴运动协调性及多系统运动协调性(运动交互)、人机智能交互、传感器融合等方面欠账多,导致高精度伺服、RV减速器、实时嵌入式微系统及复杂应用场景算法研究都不尽如人意。
高端装备的研发,表面上看是机电一体化技术,实质是控制工程科学(特别是现代控制论、智能控制论),其内核是数学。机电一体化专业,除了目前有的课程以外,应该要学生学好控制理论,学习MATLAB、ANSYS、20SIM等优化设计分析工具,学习protel、Multisim等电路仿真设计工具,学习tcad等光机电微机电设计工具,学习C语言(或R语言)、Python等编程语言及学习使用OpenCV tensorflow halcon Paddlepaddle 康耐视视觉等开源或商业库,学习soc、板级及系统级实时嵌入系统和低延时分时系统开发(VxWorks、μTenux、树莓派、Ubuntu、鸿蒙系统等),学习各种网络组件如lamp、各种数据库(mysq、sqlite)及各种通信规约(如devicenet、modbus、can)、通用机器人开发平台(ROS系统)等。
在智能机器人方面,机电一体化专业可以选择第七轴开发、机器视觉、工业物联网、多轴及多系统耦合下运动动力参数协调控制、人-机及机-机协同等方向展开教科研创工作。
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