网格计算的应用及发展前景

第一篇：网格计算的应用及发展前景

[摘 要]文章论述了网格计算的发展概况、在科学领域的应用范围、网格服务的特点以及在未来网络市场中的发展潜力。[关键词]数据库；浮点运算；虚拟化；资源共享现代社会由于大规模的科学和工程计算的需求，迫使计算机必须不断地提高其运算速度和存储容量。计算机的发展历史表明，为了达到更好的处理性能，除了必须提高系统的硬件的速度外，系统的结构也必须不断改进，特别是当元器件的速度达到极限时，后者将变成焦点问题。于是，超级并行机已经成为复杂科学计算领域的主宰。但以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，而且目前正在经受挑战。超级计算机虽然是一台处理能力强大的“巨无霸”，但它的造价极其昂贵，通常只有一些国家级的部门，如航天、军事、气象等部门才有能力配置这样的设备。而随着人们在日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们迫切需要数据处理能力更强大的计算机，而超级计算机的价格显然阻止了它进入普通人的工作领域。于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，最终科学家们经过努力找到了答案——Grid Computing（网格计算）。网格（grid）是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格也是一种先进的计算基础设施（Advanced Computational Infrastructure，简称ACI），用于研究与工程应用相结合的项目，学科领域涉及超级计算技术、网络技术、数据库技术、中间件技术、并行算法和各种计算科学研究与应用技术，是一个综合性的跨学科高技术研究课题。网格计算（Grid Computing）是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，是将地理上分布的计算资源（包括数据库、贵重仪器等各种资源）充分利用起来，协同解决复杂的大规模问题,特别是解决仅靠本地资源无法解决的复杂问题，是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势，一个是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。简单地讲，网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。近年来，随着计算机计算能力的迅速增长，互联网络的普及和高速网络成本的大幅度降低以及传统计算方式和计算机的使用方式的改变，网格计算已经逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。网格计算是一个崭新而重要的研究领域，它以大粒度资源共享，高性能计算和创新性应用为主要特征，必将成为21世纪经济发展的重要推动力。二十世纪九十年代以来，世界各个国家，尤其是发达国家，建立了很多超级计算应用中心（NCSA）和工程研究中心，美国还制定了新一轮规划的先进计算框架计划(ACIP),发展面向21世纪的先进计算技术.我国在科技部的领导和主持下，经过306主题专家组及相关单位的努力，作为我国高性能计算和信息服务的战略性基础设施的国家高性能计算环境发展很快。在已建成的5个国家级高性能计算中心基础上，又于中南、西北等地建立了新的国家高性能计算中心，科技部并加强了网格节点的建设，形成以科学院为主体的计算网格。教育部也启动了网格计算工程，第一批12个网点正在建设中，国家基金委也列出专向基金资助网格计算。[!--empirenews.page--]网格是借鉴电力网（electric power grid）的概念出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如同现在使用电力一样方便简单。在科学计算领域，网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用：1.分布式超级计算。网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复杂的大规模的问题。使大量闲置的计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利用效率，节省了大量的重复投资，使用户的需求能够得到及时满足。2.高吞吐率计算。网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用CPU的周期窃取技术，将大量空闲的计算机的计算资源集中起来，提供给对时间不太敏感的问题，作为计算资源的重要来源。3.数据密集型计算。数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需求，需要网格能力才可以解决。网格可以药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多的领域得到广泛的需求。4.基于广泛信息共享的人与人交互。网格的出现更加突破了人与人之间地理界线的限制，使得科技工作者之间的交流更加的方便，从某种程度上可以说实现人与人之间的智慧共享。5.更广泛的资源贸易。随着大型机的性能的提高和微机的更加普及，及其资源的闲置的问题也越来越突出，网格技术能够有效地组织这些闲置的资源，使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源，资源的提供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必购买大的计算机，只要根据自己的任务的需求，向网格购买计算能力就可以满足计算需求。

早期的网格体系结构是五层沙漏结构。在五层沙漏结构中，最重要的思想是以“协议”为中心，它侧重于外部的行为而不是内部的特征，通过协议可以实现一种机制，使得虚拟组织的拥护与资源之间可以进行资源使用的协商，建立共享关系，并且可以进一步管理和开发新的共享关系。这一标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码的共享都有好处。

在2002年的2月，IBM与 Globus 共同发表了OGSA（Open Grid Services Architecture），勾勒了Globus Toolkit3.0的蓝图。OGSA主要是将 Web Services、数据库存取、J2EE 等技术规范纳入网格计算。初步的规范已经公布在网络上供大家评估建议。

五层沙漏模型中，强调的是被共享的物理资源（或者是这些资源所支持的服务）在OGSA 中，服务所指的概念更广，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等，一切都是服务。五层模型实现的是对资源的共享，而在OGSA中，实现的对服务的共享。在OGSA中一切都看作是网格服务，网格是可扩展的网格服务的集合，即网格={网格服务}。

以网格服务为中心的模型的好处有以下几点：网格中所有组建都是虚拟的，通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于这些接口的实现，就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，可以将通过的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施之上。[!--empirenews.page--] “蓝色巨人”IBM正在构筑一项名为“Grid Computing”的计划，旨在通过因特网，向每一台个人电脑提供超级的处理能力。IBM公司副总裁、也是这项计划的总设计师欧文·伯杰说，“Grid Computing”是一种整合电脑资源的新手段，它通过因特网把分散在各地的个人电脑连接起来，不仅可使每台个人电脑通过充分利用相互间闲置的电脑能源，来提升各自的电脑处理能力，还可使成千上万的用户在大范围的网络上共享电脑处理功能、文件以及应用软件。正如网络技术总是从科学开发领域转向企业商务领域一样，我们也希望看到‘Grid Computing’能取得这样的进展。

另一个业界巨人SUN也推出新软件促进网络计算的发展。2001年11月，Sun推出了Sun Grid Engine企业版软件的、，继续提升它的网络技术计算水平。该软件自推出以来，Sun Grid Engine 企业版软件的用户已经增长了20倍。今天，全球有118000多颗CPU都是采用Sun Grid Engine软件管理的。

除此之外，一批围绕网格计算的软件公司也逐渐壮大和为人所知并成为受到关注的新商机，如：Entropia、Avaki、Noemix、Data Synapse等等。有业界专家预测，网格计算将成为未来网络市场发展的热点。据《ForbesASAP》预测，网格技术将在本年度达到高峰，并带来因特网的新生。

第二篇：云计算的发展前景（范文模版）

云计算的发展前景

计算被视为科技业的下一次革命，它将带来工作方式和商业模式的根本性改变。

首先，对中小企业和创业者来说，云计算意味着巨大的商业机遇，他们可以借助云计算在更高的层面上和大企业竞争。自1989年微软推出Office办公软件以来，我们的工作方式已经发生了极大变化，而云计算则带来了云端的办公室——更强的计算能力但无须购买软件，省却本地安装和维护。

其次，从某种意义上说，云计算意味着那些对计算需求量越来越大的中小企业，不再试图去买价格高昂的硬件，而是从云计算供应商那里租用计算能力。在避免了硬件投资的同时，公司的技术部门可以节省大量的技术维护时间。以亚马逊为例，其云计算产品价格便宜，吸引了大批中小企业，甚至《纽约时报》、红帽等大型公司。

云计算对商业模式的影响体现在对市场空间的创新上。Google Apps是关于创新的理论中的新市场创新。当互联网变得越来越快和可依赖，用户正从桌面电脑上的软件应用转向基于互联网的应用。同时，云计算开发新产品拓展新市场的成本非常低。比如，如果用户对Gmail的需求突然出现猛增，谷歌的云计算系统会自动为Gmail增加容量和处理器的数量，无需人工干预，而且增加和调整都不增加成本。依赖云计算，谷歌能以几乎可以忽略不计的成本增加新的服务。有观点认为，云计算受到热捧的背后，还反应了超级计算机市场的角力。超级计算机应用一度因需要非常昂贵的硬件投入而面临极高的推广门槛，云计算却宣告了低成本提供超级计算服务的可能，一旦云计算得到了广泛的推广，可以乐观地估计，超级计算机市场的春天即将到来。

云计算极具弹性，能灵活按用户需要增减安全功能。这对很多常常疑虑如何评估安全开支成效性的企业尤有好处。这些企业认为信息安全只是用来应付意外，或偶尔为之的攻击，故一举购入大量又超乎自己平日所需的安全功能似乎并不划算。有了云计算服务，该类安全服务便能以迅速、符合个别企业规模的方式提供，以应付各类型的威胁。

除此之外，云计算甚至有助整个信息安全服务市场更蓬勃。有很多主要的安全功能，例如漏洞检测、上网行为管理，以及日志管理等，均需要供应商先作大量基建开发投资，才能将安全作为服务提供予客户。但云计算的灵活性让供应商可按市场及客户的实际需要去配置信息服务供应架构(如视频、储存与运算)，变相降低了进入安全服务市场的门槛，而更多供应商在竞争，客户必将渔人得利。云计算在世界发展状况

对于云计算的发展前景，各大互联网巨头都相当看好，纷纷为此调整公司的发展战略。

Amazon使用弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3）为企业提供计算和存储服务。收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电话月租费类似，存储服务器、带宽按容量收费，CPU根据时长(小时)运算量收费。Amazon把云计算做成一个大生意没有花太长的时间：不到两年时间，Amazon上的注册开发人员达44万人，还有为数众多的企业级用户。有第三方统计机构提供的数据显示，Amazon与云计算相关的业务收入已达1亿美元。云计算是Amazon增长最快的业务之一。

Google当数最大的云计算的使用者。Google搜索引擎就建立在分布在200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上，这些设施的数量正在迅猛增长。Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。采用Google Docs之类的应用，用户数据会保存在互联网上的某个位置，可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。目前，Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。Google值得称颂的是它不保守。它早已以发表学术论文的形式公开其云计算三大法宝：GFS、MapReduce和BigTable，并在美国、中国等高校开设如何进行云计算编程的课程。IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池。使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。IBM正在与17个欧洲组织合作开展云计算项目。欧盟提供了1.7亿欧元做为部分资金。该计划名为RESERVOIR，以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号。2008年8月，IBM宣布将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造。IBM计划在2009年在10个国家投资3亿美元建13个云计算中心。微软紧跟云计算步伐，于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure(译为“蓝天”)是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性转型——通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。微软拥有全世界数以亿计的Windows用户桌面和浏览器，现在它将它们连接到“蓝天”上。Azure的底层是微软全球基础服务系统，由遍布全球的第四代数据中心构成。

云计算在中国的发展实况

2008年5月10日，IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。2008年6月24日，IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二家中国的云计算中心——IBM大中华区云计算中心；2008年11月28日，广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约，广东电子工业研究院将在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台；2008年12月30日，阿里巴巴集团旗下子公司阿里软件与江苏省南京市政府正式签订了2009年战略合作框架协议，计划于2009年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”，首期投资额将达上亿元人民币；世纪互联推出了CloudEx产品线，包括完整的互联网主机服务“CloudEx Computing Service”, 基于在线存储虚拟化的“CloudEx Storage Service”，供个人及企业进行互联网云端备份的数据保全服务等等系列互联网云计算服务；中国移动研究院做云计算的探索起步较早，已经完成了云计算中心试验。中移动董事长兼CEO王建宙认为云计算和互联网的移动化是未来发展方向。

我国企业创造的“云安全”概念，在国际云计算领域独树一帜。云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到服务端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。云安全的策略构想是：使用者越多，每个使用者就越安全，因为如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每个角落，只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现，就会立刻被截获。云安全的发展像一阵风，瑞星、趋势、卡巴斯基、MCAFEE、SYMANTEC、江民科技、PANDA、金山、360安全卫士、卡卡上网安全助手等都推出了云安全解决方案。瑞星基于云安全策略开发的2009新品，每天拦截数百万次木马攻击，其中1月8日更是达到了765万余次。势科技云安全已经在全球建立了5大数据中心，几万部在线服务器。据悉，云安全可以支持平均每天55亿条点击查询，每天收集分析2.5亿个样本，资料库第一次命中率就可以达到 99%。借助云安全，趋势科技现在每天阻断的病毒感染最高达1000万次。

值得一提的是，云安全的核心思想，与刘鹏早在2003年就提出的反垃圾邮件网格非常接近。刘鹏当时认为，垃圾邮件泛滥而无法用技术手段很好地自动过滤，是因为所依赖的人工智能方法不是成熟技术。垃圾邮件的最大的特征是：它会将相同的内容发送给数以百万计的接收者。为此，可以建立一个分布式统计和学习的平台，以大规模用户的协同计算来过滤垃圾邮件：首先，用户安装客户端，为收到的每一封邮件计算出一个唯一的“指纹”，通过比对“指纹”可以统计相似邮件的副本数，当副本数达到一定数量，就可以判定邮件是垃圾邮件；其次，由于互联网上多台计算机比一台计算机掌握的信息更多，因而可以采用分布式贝叶斯学习算法，在成百上千的客户端机器上实现协同学习过程，收集、分析并共享最新的信息。反垃圾邮件网格体现了真正的网格思想，每个加入系统的用户既是服务的对象，也是完成分布式统计功能的一个信息节点，随着系统规模的不断扩大，系统过滤垃圾邮件的准确性也会随之提高。用大规模统计方法来过滤垃圾邮件的做法比用人工智能的方法更成熟，不容易出现误判假阳性的情况，实用性很强。反垃圾邮件网格就是利用分布互联网里的千百万台主机的协同工作，来构建一道拦截垃圾邮件的“天网”。反垃圾邮件网格思想提出后，被IEEE Cluster 2003国际会议选为杰出网格项目在香港作了现场演示，在2004年网格计算国际研讨会上作了专题报告和现场演示，引起较为广泛的关注，受到了中国最大邮件服务提供商网易公司创办人丁磊等的重视。既然垃圾邮件可以如此处理，病毒、木马等亦然，这与云安全的思想就相去不远了。

概括来说云计算在中国的发展前景有以下几个方向:

1、智能家居

智能家居在国外已经有了20几年的发展，在国内从提出概念到进入实质性推广也就6、7年而已。一般认为，智能家居就是利用计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家庭生活密切相关的家电控制系统、防盗报警系统、网络信息服务系统等有机结合起来，让家居生活安全、舒适和高效。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

2、绿色IT与节能降耗

在全球能源资源日益紧张、气候环境日趋恶化，经济衰退不断加剧的今天，绿色IT已经成为传统企业和IT企业的共同选择。由于IT在成为信息化社会中最重要组成部分的同时，对能源的消耗、环境的压力也不断增加。加之金融危机的深度影响，作为当前全球IT 产业发展的一股明确趋势，绿色IT受到业界高度重视。

企业经营虽然是以利润最大化为前提，但是不能不负责任，不能够不考虑到可持续发展和地球的生存环境。绿色IT已经成为众多IT企业正在付诸实施的一项新的创新工程，比如，惠普打印机推出绿色打印技术，在电脑中减少使用对环境有污染的材料，推低功耗计算机，开发油电混合动力车，利用太阳能、风能等等。3、4C融合和终端融合

所谓4C融合，即计算（computer）、通信（communication）、消费电子（consumereletronics）、内容（content）之间的融合。而4C的融合也带动了终端之间的融合，也意味着PC、手机、家电之间的界限越来越模糊。

举个明显的例子，我们的手机可以看电视，手机可以上网，手机可以控制家电，而电视又可以上网，计算机可以便携和通话,而且内容方面所有的终端都可以共享。这一切都以为这一个融合的时代正在走来。企业必须针对这种融合的趋势开发新产品和崭新的解决方案。

4、便携移动娱乐低功耗PC 计算机从大型机到微型计算机，再到便携式PC、手机、掌上电脑的演进过程是清晰地。具有强大便携、移动和娱乐性的计算机产品会成为市场的主流。

以最近火热的上网本为例，这就体现了便携性、移动性，然而由于芯片在功耗和娱乐性方面仍较为欠缺，因此当前的上网本只能是一种过渡。我个人认为，未来消费类PC只会剩下两种，一种是台式机，可以在家庭、办公中使用，无需要随身携带。而另一种PC则有强大的续航能力，同时可以支持高清播放、超级娱乐功能，可以随时链接无线互联网。芯片制造商和IT巨头们也正在加紧研发了芯片和产品，现在的上网本最终会被超级便携、功耗更低、娱乐性更强的MINI电脑所取代。

5、数字家居

而智能家居向数字化和网络化方向演进是必然的发展趋势，目前的网络监控系统、智能家电控制、远程网络控制等是数字家居的雏形，也是其发展的初级阶段。而未来的数字家居将更加广泛，通过计算和无线网络控制所有的居家用品，甚至通过机器人来完成居家生活的多数环节。

比如，在数字智能化住宅里，当你驱车到家时，只需刷一下卡，车库门闸便自动开启，你可以轻松停入指定车位；当你家门前来了朋友或陌生人，你从自家的监视系统便能分辨出来；当你酣然入梦时，你的防煤气泄漏、防火感测器则在随时替你警惕地监视着可能发生的危险；而现在很多居民面对的查电表、查水表和查煤气表到户的管理人员，将再也不见，需要交费时，只要刷一下卡，一切都搞定，这一切都因为有数字智能技术来实现。

6、云计算的未来

云计算是当前IT产业最热门的词语，也是最具前景的技术之一。无论是微软还是谷歌、SUN，还是惠普，还是戴尔都提出了自己的云计算方案。

即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。它是一种新兴的共享基础架构的方法，可以将巨大的系统池连接在一起以提供各种IT服务。很多因素推动了对这类环境的需求，其中包括连接设备、实时数据流、SOA的采用以及搜索、开放协作、社会网络和移动商务等这样的Web 2.0应用的急剧增长。另外，数字元器件性能的提升也使IT环境的规模大幅度提高，从而进一步加强了对一个由统一的云进行管理的需求。

云计算意味着一切计算任务都可以通过网络交给服务器来处理，我们个人计算机和终端设备只是一个接收工具，从而减少了计算量，减轻了终端的负担，同时也将大大提高办公效率。总结：

云计算的前景很诱人，它使得计算机的计算能力不受本地硬件的限制。而且云计算开发新产品拓展新市场的成本非常低。就像谷歌CEO埃里克认为，云计算意味着从PC机时代重返大型机时代。在PC即时代，PC提供了很多很好的功能和应用，现在又回到大型机的时代了。现在的大型机看不见，摸不着，不过确确实实就摆在那里，它们在云里，在天空里。

尽管使用云计算服务有种种好处，但安全问题也值得考虑。云计算意味着数据被转移到用户主权掌控范围外的机器上，也就是云计算服务提供商的手中。那么，如何保证这些数据的安全性？如何能相信服务商不会将数据出卖给商业竞争对手呢?关于云计算的安全性问题仍然值得我们深入思考。

第三篇：浅谈机械手及其应用与发展前景

第31卷第2期

V〇1.31 No.2

企业技术开发

TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE

2012年1月 Jan.2012

洗谈机械手及其启用与发展箭景

.• 韩梦丹，部晓宇

(西南交通大学，四川成都611756)摘要：在现代工业生产中，生产过程的机械化、自动化已经成为突出的主题。有效应用机械手，则是发展机 械行业的必然趋势。文章在介绍机械手结构组成及工作原理的基础上，概述其应用及发展前景。关键词：机械手；应用；发展前景 中图分类号：TH138 文献标识码：A

文章编号：1006-8937(2012)02-0079-02随着现代化工业的不断发展以及生产过程机械化和 自动化水平的提升，工业机械手凭借其自身显著的特点 得到了广泛应用。如：应用机械手可以减轻劳动强度、提 高产品质量、改善劳动条件,避免人身事故的发生，在高 温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、和有放射性以及毒性 污染的恶劣环境中，应用机械手可以部分或全部地替代 人来安全地完成作业，有节奏地进行生产等。其在机械加 工行业中的应用大大提高了生产效率，节省劳动力成本 达50%以上。

1机械手结构组成及其工作原理

机械手是一种能按给定的程序或要求，自动地完成 物件(如材料、工件、零件或工具等)传送或操作作业的机 械装置，它能部分地替代人的手工劳动。较高级形式的机 械手，还能模拟人的手臂动作，完成复杂的作业。

机械手主要由抓取机构、传送机构、驱动部分、控制 机构以及行程检测装置、传感装置等部分组成。其各部分 之间的相互关系如图1所示。

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ifilt-r|niJ 图i机械手的组成及其相互关系

抓取机构对物件抓取和放置，它包括了手指与传力 机构等。传送机构可以改变物件的方位。驱动部分负责为 抓取、传送两机构提供驱动，常用形式有液压、气压、电力 和机械驱动等，其中，电力驱动采用较少，机械驱动则一 般用于简易机械手，液压驱动和气压驱动方式占据了较 大比例。气压驱动结构简单、压缩气源一空气易得、造价 低、能达到较高速度,且气动元件的生产与应用也在逐步 扩大;液压驱动伺服系统响应快，且重量轻、体积小、动作平稳、有着良好的控制性能、能在极低的速度下输出较大 力，且由于液压元件的标准化、系列化、通用化，使得液压 系统的设计、制造比较方便。控制部分是机械手动作的指 挥系统，由它来控制动作的顺序、位置、时间等。行程监测 装置对机械手各运动行程进行检测和控制；传感装置中

作者简介：韩梦丹（1991-)，女，四川成都人，大学本科，主要研究 方向：机械设计制造及其自动化。

装传感器，使手指具有敏感性和自控.性，用于检测物件与 抓取机

构接触情况以及物件是否滑落等。

本文以四自由度液压驱动通用机械手为例，对机械 手的工作原理进行简要介绍。如图2所示，即为该种液压 通用机械手的结构原理图。2—手II上下播动油缸 31臂左右转动油ft 4—乎臂上下樣动机械反嫌#置 S —坊尘軍

6— 手《a转及手指握s油*I

7— 手臂前后伸缩机械K後鼓* 手脅前e伸缩油魟 手騫上下摆动s转油缸 10-手臃上下播动机«5供酱* 11一电气控«麴置 12-*®#*

图2机械手结构原理图

该种机械手，主要可以归为机械、液压、电气控制系 统等

三个部分。机械部分包括手部、驱动及传送机构、位 置反馈装置和机体等，如图2所示，机械手的手臂前后伸 缩、上下升降、左右转动、上下摆动分别由直线油缸(8)、直线油缸（1)、回转油缸(3)、以及铰接直线油缸(4)带动 实现。机械手的手腕上下摆动则是由回转油缸(9)带动与 该部分结构相对应的齿轮，再通过链条将运动传送到手 腕摆动轴（图中未画出）来实现。手指握紧部分通过杠杆 手指和单向作用式握紧油缸(6)的配合来输出相应运动。上述各个油缸的控制是通过步进电动机带动随动阀按照 输人信号来改变通往油缸油液的方向和流量，由于油缸 输出与随动阀之间采用刚性反馈联系，能不断消除输人 与输出之间的误差，从而可进行较为准确的定位。最后，对步进电动机的控制则由电气控制系统（11)实现，该简 易数字控制系统采用集成电路，共可对步进电机实现手 动、自动以及联动等三种控制方式。通过以上几个部分的 密切配合，机械手的各种运动得以准确无误地实现。

2机械手的应用概况

① 热加工方面。热加工是高温、危险的体力劳动，采 用机械手操作可以实现高效率和安全工作，如对少量、低 速以及人力不能胜任的作业的实现。在锻造、铸造、熔炼 等工业，机械手的应用能进一步发挥设备的生产能力，安 80 企业技术开发 2012年1月

装了机械手的操作机可实现生产过程自动化，取代了人 工喂料等操作，大大提高了生产效率以及产品质量。

② 冷加工方面。冷加工方面的机械手主要用于一些 配件及零件加工时上下料以及刀具安装的过程，将其应 用于一些数控机床和加工生产线以及自动线上，成为了 设备、机床上下T.序联接的重要手段。同时，也在加工生 产自动线上采用臂式机械手作为联接丁序、运送工件的 重要设备。

③ 在装、拆、修方面。众所周知，拆修装是铁路工业系 统体力劳动较重的部门，采用机械手可以拆装三通阀、分 解制动缸、组装轮对、清除石棉等，大大减低了劳动强度。在采用机械手进行装配方面也是应用的一大热点，与传 感装置、计算机的配合能对零件方位进行确定，能达到镶 装的目的。

些新型 材料可以制造无润滑元件应用于气动机械手当中，不仅 使系统简化，且有着稳定的摩擦性能以及较长的寿命。值 得重视的是，随着机电一体化的发展，控制系统将向基于 PC机的开放型控制器的方向发展，并且，随着传感器作 用的日益加重，由“可编程控制器、传感器、动作元件”组 成的典型的自动化控制系统依然会是主流发展方向，在 此系统中，传统的“开关控制”也将转变为“反馈控制”，从 而进一步提升系统的精度。

4结语

从1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手，到20世纪70年代初期制造业开始引进机械手的使用，再到1972年我国第一台机械手的开发以及随之而来的 全国范围都开始研制和应用机械手，机械手的发展历经 了这短短几十年，迎来的是制造业的全新面貌。并且机械 手依旧在发展，在进步，其应用领域更在向着非制造业和 服务业发展，可以预见，机械手一定会继续蓬勃发展，为 其涉及的行业做出更大的贡献。3机械手的发展方向及前景

自20世纪60年代初期问世，机械手历经了近50年 发展，成为了制造业生产自动化中十分重要的机电设备，其发展前景一片光明。首先，伴随现代控制技术和微电子 技术的发展，机械手重复精度提高，其定位准确性得到増 强。其次，机械手可具有重构化的机械结构，即模块化，经 拼装，机械手可具有的功能是:根据实际作业需要启动所 需的模块，实现所对应的功能，让同一机械手具有不同的 功能，增大其应用范围。再者，随着低碳理念的深人人心，机械手的发展也将以无污染、节能为前提，如用一，考文献：

[1 ]明仁熊.液压与气压传动[M].北京:国防工业出版社，2003.[2] 陆祥生.机械手一理论及应用[M].北京:中国铁道出版社，1985.[3] 王承义.机械手及其应用[M].北京:机械丁.业出版社，1981.(上接第74页）各个端口将各个设备连接起来。主要由 记忆模块和采集模块，依靠RS-485通讯接口，实施交互 信息。RS-485通讯协议规定了串行通信数据单元的格 式：1位起始位，6/7/8位数据位，1位奇偶校验位，1/2位 停止位。RS-485全称为EIA-485串行通信标准，只规定 了平衡发送器和接收器的电气特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议，数据信号采用差分传输方 式。

记忆模块主要是ARM芯片内置了 64 k或128 k字 节的Flash ROM用于存放程序代码；记忆部分含有具有 断电数据保护功能的SRAM,有读写速度快，抗干扰能力 强，掉电数据不丟失的特点。通讯过程中均采用厂家定义 的通信协议，此外记忆模块还

6结语

本远程抄表系统主要用于电力部门对发电厂、变电 站和大

用户系统进行远程抄表和实时监控。通过它可以 减少人工抄表的劳动强度，避免工人工作时可能出现的 意外伤害，并且能够及时发现违法窃电现象，解决了用户 玉电量管理部门的矛盾。该系统具有抄收速度快、计算精 度高、管理数字化、运行成本低等突出的优点，设计中选 用性价比较好的通信模块，在满足用户需求的基础上，极 大地降低了系统的成本，具有广阔的市场前景。

参考文献：

有电源抗干扰设计。采集模 块顾名思义就是对电表数据进行采集。[1] 郭天祥编.51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版 社，采用I2C接口串 行E2PROM作为存储器存人记忆模块，各个电2009.表数据通 过RS485接口进行通讯。[2] 康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社，2006.5系统的可行性和发展前景

该产品可以实现一个控制室对全市或更大范围内的 电表进行统一的集中抄表、管理，这样可以节约大量的人 力物力。同时，抄表系统有自动诊断功能，可以将当前的 电表状态实时的传送到控制室，给控制室提供当前的最 新资料。

该抄表系统采用GSM网络进行数据传输，无特殊情 况下，仅仅传输电表数据，这样的数据传输量相当的小，在特殊情况下，可以采集图像信息。采用这种方式，可以 在最大的程度上降低运营成本。与传统的人力抄表来说，减少的成本是相当可观的。

现在国家提出要向信息化社会发展，传统的抄表方 式势必会被这种智能的抄表系统所取代，这种技术也是 未来发展的一个方向。这个抄表系统的市场空间很大，在 国家相关政策的推动下，这个技术被广泛的推广使用。

[3] 谭浩强，张基温.C语言程序设计教程[M].北京:高等教育出 版

社，2006.14]文全刚.嵌人式系统接口原理与应用[M].北京:北京航空航 天大

学出版社，2009.

第四篇：空心砖应用的利与弊及其发展前景

空心砖的利与弊及其发展前景

砖这种建筑材料我们都不陌生在生活中随处可见。在民用建筑中砖也占用了工程总造价的很大一部分。在早些时候房建行业中几乎都在用粘土砖，因为这种砖能就地取材，价格便宜，经久耐用，还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点，在土木建筑工程中使用广泛。粘土砖是世界上最古老的建筑材料之一，从陕西秦始皇陵到北京明清长城，它传承了中华民族几千年的建筑文明史。至今，它仍是国人衷爱的建筑材料。然而随着人口的急剧增加，住房问题已然成为当今社会的一大难题。然而为了建设更多的房屋以满足住宿和商业的需要，大量的粘土砖被用在大大小小的建筑中，由于粘土砖的主要原材料是粘土导致了每年有500万亩耕地在“流血”70万亩耕地被毁。2012年9月26日，国家发展和改革委员会宣布，我国将在“十二五”期间在上海等数百个城市和相关县城逐步限制使用粘土制品或禁用实心粘土砖。由于实心粘土砖的禁止使用，人们需要一个能替代粘土砖的建筑材料，于是空心砖就应运而生。

空心砖是以粘土、页岩等为主要原料，经过原料处理、成型、烧结制成。空心砖是现代建筑行业常用的墙体主材，由于质轻、消耗原材少等优势，已经成为国家建筑部门首先推荐的产品。与红砖一样，空心砖的常见制造原料是粘土和煤渣灰，一般规格是 390×190×190mm。

原材料要求：空心砖进入施工现场后应按使用要求抽取一定数量的产品，每3万块抽取一批，送至建筑材料试验站进行测试。砌筑砂浆的砂宜采用中砂，砂子不得含有害杂物，砂子含泥量≥M5砂浆不得超过5%。

运输和堆放：多孔砖或空心砖在运输和堆放过程中，要尽可能地减少碰撞。在装卸时要用专用夹具，不允许人为地用手将砖抛入运输车箱内，不能允许直接倾倒或抛掷，造成产品外观损坏。多孔砖或空砖进入施工工地后应分类整齐堆放，堆放高度不宜超过20皮砖。产品应放在地势较平坦、且能承受产品自身的荷载。空心砖使用的最基本要求：空心砖常温下砌筑应提前1-1.5d浇水湿润，如果临时浇水，则砖达不到规定湿度或砖表面存有水膜而影响砌体强度。砌筑时砖含水率宜控制在10%-15%范围内（含水率以湿润后水重占干砖重量的百分数计）。2．空心砖砌筑墙体时一般平行地面。3．墙砌至梁板底时，应留100-200㎜空隙，待填充墙砌筑完至少间隔7天后再进行斜顶补砌，将砂浆填实，或浇筑膨胀砼，防止梁板底出现裂缝。砌筑形式：1．空心砖一般侧立砌筑，孔洞方向与墙长向平行。特殊要求时，孔洞也可呈垂直方向。2．空心砖墙的厚度等于空心砖的厚度。采用全顺侧砌，上下竖缝相互错开1/2砖长。

操作要点和控制要求：1．空心砖墙砌筑前，应在砌筑位置上弹出墙边线，以后按边线逐皮砌筑，一道墙可先砌筑两头的砖，再拉准线砌中间部分。第一皮砌筑时应试摆。2．砌空心砖宜采用刮浆法。竖缝应先批砂浆后再砌筑。当孔洞呈垂直方向时，水平铺砂浆，应用套板盖住孔洞，以免砂浆掉入孔洞内。3．灰缝应横平竖直，水平灰缝和竖向灰缝宽度应控制在10mm左右，但应不小于8mm，也不应大于12mm。4．灰缝应砂浆饱满，水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%，竖向灰缝不得出现透明缝。5．空心砖墙中不够整砖部分，宜用无齿锯加工制作非整砖块，不得用砍凿方法将砖打断。补砌时应使灰缝砂浆饱满。6．管线槽留置时，可采用弹线定位后用凿子仔细凿或用开槽机开槽，不得采用斩砖预留槽的方法。7．空心砖墙应同时砌起，不得留斜槎。每天砌筑高度不应超过1.8m。8．空心砖墙冬季砌筑施工时，有条件的情况下尽量采取热炒砂、水加温、通蒸气、加防冻剂等有利于冬季施工的措施，确保冬季施工质量不受影响。

构造要求：1。窗台下宜设构造筋或加倒置钢筋混凝土过梁（即主钢筋在过梁上部）。2．按抗震构造措施要求，在内外墙转角、内外墙交接处，按规范要求加设拉筋。3．当墙体长度超过5m时，按规范要求留构造柱，墙体高度超过4m时，加设卧梁，当设计未明确时，在墙体中间部位设构造柱或卧梁（墙宽×200）（4Φ12，ф6@200）。4．空心砖墙底部至少砌3皮普通砖，在门窗洞口两侧一砖范围内，也应用普通砖实砌。5．外墙水平方向的凹凸部分（如线脚、雨蓬、窗台、檐口等）和挑出墙面的构件，做好泛水和滴水线槽，以免其与砌体交接的部位积水，造成墙体盐析、冻融破坏和墙体渗漏。6．构造柱与墙体的连接处宜砌成马牙槎，应沿高度方向每隔500mm左右在墙或柱中预埋拉结筋（采用2Φ6钢筋），每边伸入墙内不宜小于1m。未端应有180°弯钩，弯钩平直段长度≥100㎜。（或按设计设统长钢筋）。7．构造柱混凝土强度等级不应低于C15。8．半砖厚的空心砖隔墙，如墙较高较长，应在墙的水平灰缝中加设钢筋（2Φ8钢筋），或砌实心砖带，即每隔一定高度砌几皮实心砖。9．墙中洞口、预埋件和管道处，应用实心砖砌筑，并应在砌筑时正确留出或预埋，不得在墙砌好后打洞。

空心砖的类型：有页岩空心砖、烧结空心砖、粘土空心砖、免烧空心砖、玻璃空心砖等。每一种新兴的实物都有它的优缺点以及适用的范围，空心砖也不例外。

空心砖优点是质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好。用空心砖，因为比较轻，不会造成墙板开裂。一般家里装修时砌作砖墙应该采用1/2砖墙，如果用空心砖来做的话，墙体宽度连粉刷在内120厚，主要优点是自重轻是一般95砖墙2/3，不会对房屋本身结构带来太大的负担，隔音效果也可以的，因为空心砖里面的孔在安排上有隔音功能考虑的，相对来讲95砖墙体厚度和空心砖是一样的，自重要重，隔音效果比空心砖要略微好一点。可以减小对地面的压强因为比较轻。可以使内气压=外气压建筑不易开裂！

空心砖的致命缺点：就是抗震性能差，在云南盈江地震中死亡的25人中，有11人是因为空心砖房屋倒塌致死。空心砖的孔隙率比较大，不能承受较大的重量。空心砖由此可以得出在有抗震要求的建筑中要谨慎使用空心砖。一般空心砖多用于框架结构的填充墙，空心砖质量轻可以减轻梁的负担，空心砖墙在扩充空间的时候容易拆。

空心砖的发展前景：根据国家相关扶持政策，中华人民共和国建设部于2000年2月18日以建设部（76）号令的形式发布了《民用建筑节能管理规定》进行本项目建设。《规定》明确指出国家鼓励发展新型节能墙体和屋面的保温、隔热技术与材料。空心砖是近年内建筑行业常用的墙体主材，由于质轻、消耗原材少等优势，已经成为国家建筑部门首先推荐的产品。2007年规模以上空心砖制造企业实现销售收入32.5亿元，实现利润总额为1.91亿元，规模以上空心砖企业有144家，主要分布在东北三省，湖南，湖北和山东等地。2012年11月，国务院批复《中原经济区规划》，建设中原经济区拥有了纲领性文件。中原经济区面积及人口居全国第一位，经济总量仅次于“长三角”、“珠三角”及“京津冀”，列全国第四位。全国改革发展大局中具有重要战略地位。要搞经济必然要大范围的发展建筑，显然空心砖的需求量不可估量，但是由于空心砖的技术性能给其造成了自身的局限性，如何提高空心砖的技术性能是摆在广大技术人员面前的一道难题，相信在不久的将来空心砖的应用前景会异常的广阔。

第五篇：金属激光切割机应用及发展前景

金属激光切割机应用及发展前景

金属加工业在工业制造中占有很重的分量，对于大多数金属材料来说，不管它们具有怎样的硬度，金属激光切割机都能够进行无变形切割。目前使用最先进的金属激光切割机可切割工业用钢的厚度已可接近20mm。但是对于高反射率的金、银、铜等，因为它们是良好的传热导体，所以激光切割很困难，甚至是无法切割，某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割，由于极高的脉冲波峰值功率，会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高。

如果在激光切割的过程中添加一些与被切割材料相适合的辅助气体，比如说氧气、氮气等，都能起到良好的切割效果。钢切割时利用氧气作为辅助汽体与熔融的金属产生放热化学反应氧化材料，同时吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯类的塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料的切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还可以冷却聚焦透镜，防止烟尘等进入透镜座内，污染镜片并且导致镜片过热。

对多数机电制造行业来说，由于现代激光切割系统能够方便地切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更是被优先选用；尽管激光切割机的加工速度还慢于模冲，但是它没有模具消耗，无须修理模具，还能够节约更换模具时间，从而节省了企业的加工费用，降低了企业的生产成本，所以从总体上来说是更合算的。

目前金属激光切割机应用于钣金加工、航空、航天、电子、电器、地铁配件、汽车、机械、精密配件、轮船、冶金设备、电梯、家用电器、工艺礼品、工具加工、装饰、广告、金属对外加工等各种制造加工行业。主要对切割碳钢、硅钢、不锈钢、铝合金、钛合金、镀锌板、酸洗板、镀铝锌板、铜等多种金属材料的快速切割。

激光切割机选型要考虑的因素很多，除了要考虑目前加工工件的最大尺寸、材质、需要切割的最大厚度以及原材料幅面的大小外，更多的需要考虑未来的发展方向，比如所做产品的技术改型后要加工的最大工件大小、钢材市场所提供材料的幅面针对自己的产品哪种最省料，上下料时间等等。

激光切割机是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中央”；激光切割机柔性化程度高，切割速度快，出产效率高，产品出产周期短，为客户赢得了广泛的市场，该技术的有效生命期长，国外超过2毫米厚度的板材大都采用激光切割机，很多国外的专家一致以为今后30-40年是激光加工技术发展的黄金时期。