氣動人工肌肉及其在雙足機器人中的應用.氣動人工肌肉及其在雙足機器人中的應用.氣動人工肌肉及其在雙足機器人中的應用.氣動人工肌肉及其在雙足機器人中的應用2012.4主要內容仿肌肉驅動器概述氣動人工肌肉介紹PAM在雙足步行機器人中的應用總結及發(fā)展趨勢在初中英語教學中，我們經常會遇到這樣的情況：有的學生剛開始對英語非常感興趣，可是隨著時間的推移逐漸失去興趣，沒有了新鮮感，最后發(fā)展到厭煩甚至反感。而有的學生卻能一直保持著剛學英語時的興致，越學越有勁，最終在英語方面有一定的發(fā)展。這些不同的變化過程實際上就是與心理學的教育有著千絲萬縷的關系。但在實際教學中，教師作為英語學習的引導者，該怎樣應用心理教學進行英語教學呢？下面談談我個人的一些看法。一、英語學習中產生兩極分化的現(xiàn)象的心理分析。對于農村初中生而言，英語是一門陌生的科目，大多數(shù)學生在小學從未接觸過英語，而小學升到初中，他們都有一種很興奮的心情。剛剛接觸到英語既好奇又擔心。原本非常感興趣的，由于隨著單詞的增多，語法的出現(xiàn)，聽說讀寫跟著提高的要求，有些學生一時難以適應，開始流露出畏難的情緒。慢慢地形成了兩極分化的現(xiàn)象：一部分學生感到英語難學，逐漸失去了學習英語的信心，接著開始掉隊，從而拉開了優(yōu)、差生的距離，這些英語學習的困難生往往是由于成績差，產生了英語學習的各種恐懼心理，影響了英語學習的效率，制約了英語學習的效果。二、了解學生心理，正視教學現(xiàn)狀，建立師生感情剛進入初中階段，學生們對英語這門新課程很感興趣，但當隨著教學的深入，有些學生開始掉隊，慢慢的對英語失去了信心，由此產生了“破罐子破摔”的想法。對于這些學生，在平時的教學中，我會主動地接近他們，跟他們聊聊天，隨便聊些他們現(xiàn)在感興趣的話題，然后尋找時機了解他們對英語學習的具體狀況，對于他們成績差的原因便了如指掌了，然后趁熱打鐵對他們進行英語學習的心理疏導，這樣很大程度上縮短了我與學生之間的距離，學生對我有了很大的信賴，也愿意與我進行交流。三、使用心理學，提高課堂的趣味性1.教學方法靈活多樣，充滿趣味。初中生的年齡特點是好動、自我約束力及自我控制力都不強，教學不能進行機械的講解，采取“填鴨式”的方法對學生灌輸枯燥無味的知識內容，多設計一些表演的活動，滿足他們的表演欲，如pairwork，角色表演，根據(jù)所學內容，編一些小品等等。在平時的教學中，我喜歡找一些流行歌曲的英文版放給他們聽，激起他們在熟悉的旋律中感受到英語的極大熱情，他們在聽過之后都有蠢蠢欲試的渴望，從而我進一步引導他們大膽開口說英語，用英語進行交流。當他們進行口語的時候，我會用這一些詞來表揚他們：verygood！Great！Youareclever！Welldone！不斷的鼓勵他們，經常用贊許的語言表揚他們，使他們的信心大增，越學越有勁，如今我所任教的班級口語都很不錯。學生和我都有成就感，師生之間相處非常融洽。2.尊重學生，建立融洽的師生關系，消除學生的焦慮心理。教與學是雙邊教學活動，青少年的心理特點告訴我們，這個年齡的“親師性”很強，如果他們認為某個老師很有才華，知識面很廣，而且又非常真誠的話，他們不但愿意告訴老師心里話，還對該老師所任教的科目很感興趣并很重視，肯花功夫學習這門課，成績自然而然跟著好。3.關愛與幫助“后進生”，消除自卑心理。對英語學習的困難生，上課前，我首先是認真地備好課，根據(jù)授課班級的時間情況，把教材化難為易，化多為少，精講多練，把優(yōu)秀生與“后進生”相互搭配，進行課堂活動的訓練。另外，我還利用早晚讀要求他們朗讀教過的課文、句型，特別是每個單元的GrammarFouse的背誦，教給他們一些科學的學習方法，加強英語單詞的記憶，多關心他們的學習與心理變化，每一點進步都及時的給予鼓勵。盡管教無定法，但運用心理學進行英語教學是一種創(chuàng)新的教學方法，讓我們的教學更具人性化，學生可以在快樂中獲取知識，老師在快樂中完成教學任務，在這樣的教與學的氛圍，學生能不發(fā)揮學習英語的主動性嗎？因此，心理學與英語教學，特別是農村初中英語的教學是息息相關的，只有了解學生的心理，抓住?W生的心理，我們的英語教育才能成為一件快樂的事，才能順利的一直進行下去。傳統(tǒng)的教學觀念在教學過程當中，已經對部分學生的學習方法與思考問題的角度造成了一定的影響，導致他們不能夠很快地接受新式的教育方法。這樣一來，學生的學習效率就得不到有效的提升，而且教師也會覺得非常難以進行教學。而分類討論思想在高中數(shù)學的應用過程當中卻可以在很大程度上解決這一問題，這種學習思想不僅僅能夠幫助學生在面對數(shù)學的時候建立較為清晰嚴謹?shù)倪壿嬎季S，而且還能有效提升他們解答數(shù)學題的效率，提升他們解決問題的正確率。依照目前的形勢來看，分類討論思想已經廣泛地應用到有關函數(shù)、數(shù)列等數(shù)學問題的解答當中。分類討論思想還可以通過在數(shù)學課程中對學生的思想改變，衍生到其他學科中去，幫助學生能夠以更加靈活多變的思想去學習，提升他們整體的學習效率。一、分類討論思想在函數(shù)題中的具體應用在高中數(shù)學教學過程當中，由于數(shù)學問題經常包含著很多知識點，因此，學生在進行問題解決的時候，就不可能只考慮一個知識點，也不可能只從一個方向去考慮問題。所以，分類討論的思想完全符合科學解答數(shù)學題的發(fā)展方向。由于數(shù)學解題過程較為復雜，因此要明確解題過程中的主要因素，明確其解題條件的變化范圍以及正確的解題思想，通過對數(shù)學解題線索的把握，找到其中的科學規(guī)律以及解題步驟，再加入分類解題的意識，最終確定對某一個題的解題方法以及細節(jié)步驟。比如，在“當x=（）時，函數(shù)K=（x+3）+4y-5（y≠0）”能夠是一次函數(shù)”這個數(shù)學題的解決當中，就肯定要用到分類討論的思想，才能將此數(shù)學題可能涉及的所有可能因素全都考慮到，才能將解題方案最大程度的嚴謹化與科學化。那么，經過分類思想的考慮，就會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了以下三種情況：首先，當（x+3）為常數(shù)項，且x≠-3的時候，此函數(shù)就會成為一次函數(shù)。其次，當（x+3）的結果等于零的時候，x的值是-3，那么此時，此函數(shù)也會成為一次函數(shù)。最后，當（x+3）保持是一次項，x值是零，此時函數(shù)也會成為一次函數(shù)。這樣一來，學生就可以從數(shù)學題的各個方面去考慮問題的解決方案以及注意事項，這對于他們邏輯思維的培養(yǎng)以及嚴謹細致的習慣的養(yǎng)成具有非常重要的意義。二、分類討論思想在數(shù)列題中的具體應用數(shù)列知識在高中數(shù)學的學習內容之中是非常重要的一部分，這部分學習內容貫穿了眾多的數(shù)學知識，并且與我們的實際生活聯(lián)系非常緊密，尤其是在等比數(shù)列求和等問題的應用當中，分類討論思想極其重要。因此，讓學生明白如何運用分類討論法去解答數(shù)列題是非常必要的。比如，“已知有一個數(shù)列，是一個等比數(shù)列，而且此數(shù)列的公比是p，前n項之和，Sn>0（n=1，2，3，4，...）”，求p能在什么樣的范圍內進行取值?！碑攲W生閱讀過題目之后，一定要想到，題目當中并沒有對其中公比p的取值范圍作出詳細的規(guī)定。因此，為了科學解題，學生一定要在解題過程當中，運用分類討論的思想，要考慮到公比p=1以及公比p≠1的因素，這樣才能科學合理地確定其最終的取值范圍。學生在解決這樣的問題時，經常會由于對知識細節(jié)的忽略，而忽視了解決問題的重要考慮因素，這樣是不能夠正確解答問題的。三、分類討論思想在解題時應該注意的事項在高中數(shù)學的學習過程當中，其中不同的學習內容的知識點非常多，如果只是通過死記硬背來達到記憶的效果，這是不現(xiàn)實、不科學的，這樣記下來的知識點，既容易忘記，而且在實際做題的時候也容易搞混淆。所以，在學生利用分類解題思想的時候，一定要注意相關的事項，才能真正將分類討論思想運用得游刃有余。筆者認為運用分類討論的思想解決數(shù)學問題，要注意以下幾個方面：首先，要考慮的就是數(shù)學問題涉及的數(shù)學概念是如何進行定義的，運用定義對其進行問題線索的思考。比如，在函數(shù)的定義域這個知識點的定義，f（x）是整式時，定義域是全體實數(shù)；而f（x）是分式函數(shù)時，定義域是使分母不為0的一切實數(shù)，在做題時，要對其兩個范圍都進行考慮。其次，要按照其固定的算術法則、固有的數(shù)學公式等進行思考。最后，要根據(jù)一系列分類討論考慮的因素進行思考。比如，幾何圖形、某兩條邊之間的角度問題以及函數(shù)圖像的區(qū)間問題等等。分類討論思想在高中?笛е械撓τ梅淺Ｓ行АＲ虼耍?教師一定要引導學生逐漸學會科學嚴謹?shù)剡\用分類討論思想進行問題解答，得到正確的答案。氣動人工肌肉及其在雙足機器人中的應用2012.4主要內容仿肌肉驅動器概述氣動人工肌肉介紹PAM在雙足步行機器人中的應用總結及發(fā)展趨勢1、仿肌肉驅動器概述機器人一般由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)等部分組成。對于仿生機器人的驅動,電機、氣缸和液壓等常見驅動器,雖然可以實現(xiàn)仿生機器人的運動,但存在諸多弊端,也制約著仿生機器人的發(fā)展。目前,機器人已由單一的工業(yè)應用擴展到太空探索、海洋開發(fā)、軍事和反恐等領域。人們對于機器人的性能提出了更高的要求,驅動作為機器人系統(tǒng)的重要組成部分也面臨著重大挑戰(zhàn),尤其是仿生機器人中的應用。驅動裝置按照所使用的驅動器一般分為:電機驅動裝置、氣壓驅動裝置以及液壓驅動裝置1.1常見驅動裝置比較表:常見驅動方式優(yōu)缺點比較驅動方式優(yōu)點三缺點電機驅動便于控制,實現(xiàn)精確的位置和速力矩/質量比較低,需使用減速器獲得低度;信號便于處理:;配線容易;速大力矩,減速器的使用附加控制問題清潔,無噪聲,價格較低。容易產生電火花,在應用上受到限制氣壓驅動成本較低,可靠性高,易于維護難于準確控制速度和位置,出力小,有噪無污染聲,易銹蝕等。一般用于控制要求不高驅動力要求不大、成本低的產品液壓驅動力矩/質量比較高,驅動器體積需配備液壓動力源設備,內部漏油及小質量輕可輸出較大的驅動力;油溫影響驅動特性;管理、維修技術要求剛度大。高;一次性投資較高等。目前液壓執(zhí)行機構主要用于大型機械的驅動正是由于現(xiàn)有驅動裝置存在上述的種種弊端,科研人員一直沒有停止研制新型驅動器的研究工作,以克服現(xiàn)有驅動裝置的種種弊端。對于仿生機器人的驅動1.電機、氣缸的剛性較大,不能良好的模擬生物的柔性運動2.電機需要齒輪等傳動裝置將旋轉運動轉為直線運動,裝置較多,效率降低;氣缸的工作狀態(tài)有限;液壓驅動器的體積過大3.仿生機器人的未來發(fā)展方向是微小型化,對于驅動器的要求也必然是微小化,而電機、氣缸和液壓驅動器則難以達到這一要求12生物肌肉的組成MuscleFiberMyofibrils圖生物肌肉的結構圖人體全身有639塊骨骼肌,眾多肌束,約60億條呈圓柱形的肌纖維組成。每塊肌肉表面由稱作“肌包膜”的結締組織包裹著。肌肉內分布著血管和神經,負責調節(jié)肌肉的收縮和舒張骨骼肌對研制人工肌肉的幾點啟發(fā):肌肉直接驅動骨骼運動,不需要減速裝置和傳動元件,故傳動簡單,慣量小工作輕便靈活2.肌肉屬于單向力裝置,運動形式是直線往復式,肌肉總是處于部分收縮狀態(tài)以具有一定的承載能力,并有利于從“松弛”狀態(tài)向收縮狀態(tài)轉化3.不存在機械系統(tǒng)中常見的松弛或遲緩運動,從而可以提高靈活性和效率。生物的驅動裝置-骨骼和肌肉,與電機等驅動裝置相比較,具有柔韌性好、冗余度高、傳動簡單、力/自重比大、無噪聲等優(yōu)點。而且生物肌肉具有將化學能等溫高效地直接轉換為機械能的特性,其高效率、無噪聲、無污染、體積小、柔性機構分布式直接驅動及特殊地伺服性能等特點也十分引人注目。成為新型驅動裝置的一個研究重點因此,上世紀60年代起,日本開始硏制仿肌肉驅動器,美國海軍NASA、DRAPA等機構也紛紛開展仿肌肉驅動器的研究13仿肌肉驅動器的分類現(xiàn)在國內外廣泛研究使用的仿肌肉驅動器一般可以分為材料類、機械類和生物類材料類仿肌肉驅動器:模擬動物肌肉收縮產生力的特性,利用材料在不同的外部控制下,如電壓電流、pH值等,材料內部的成分發(fā)生物理變化,產生形變和力機械類仿肌肉驅動器不同于材料類仿肌肉驅動器,機械類仿肌肉驅動器都是結構發(fā)生變化,產生收縮和力生物類仿肌肉驅動器目前尚處于實驗室研制階段,主要是利用動物活體細胞來充當驅動器表仿肌肉驅動器的分類形狀記憶合金電致收縮聚合物材料類磁致收縮聚合物壓電陶瓷仿肌肉驅動器氣動人工肌肉機械類磁致收縮器生物類心肌細胞雖然仿肌肉驅動器種類較多,但由于成本、實現(xiàn)難易程度等因素,投入實際應用的主要有形狀記憶合金、電致收縮聚合物、壓電陶瓷和氣動人工肌肉四種。表:四種仿肌肉驅動器與人類骨骼肌的性能比較類型應變系數(shù)響應能量密度/效率執(zhí)行位移/(%)速度(W#kg)|/(%)|/(%)人類骨骼肌>40L>10045~50>20SMA>1000EAP>40>10PZT0.09Ls-s>1000>300.1~0.3PAM>15>100032-500-30SMA(ShapeMemoryAlloy)是一種新型的功能材料,具有能量密度較高,結構簡單,集傳感、驅動和執(zhí)行功能于一體,與生物肌肉極為相似。但是輸出力較小和響應頻率較低也成為SMA與動物肌肉最為明顯的差異。EAP(ElectroactivePolymer)的高柔韌性、很高的傳動應變和內在減震能力等特性與動物肌肉十分相似。但是輸出力較小