智能傳感與檢測(cè)技術(shù) 教案 第12章 現(xiàn)代智能制造工業(yè)領(lǐng)域中的傳感器

《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第12章現(xiàn)代智能制造工業(yè)領(lǐng)域中的傳感器12.1機(jī)器人傳感器12.2汽車傳感器建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+提問(wèn)討論+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.熟悉機(jī)器人傳感器2.理解機(jī)器人的“大腦”和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3.熟悉汽車上常用的傳感器4.了解汽車電子控制系統(tǒng)教學(xué)重點(diǎn)1.機(jī)器人傳感器2.汽車上常用的傳感器教學(xué)難點(diǎn)1.機(jī)器人傳感器2.汽車上常用的傳感器參考教材《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』傳感器技術(shù)是世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高新技術(shù)，也是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)優(yōu)先發(fā)展的頂尖技術(shù)之一。傳感器技術(shù)所涉及的知識(shí)領(lǐng)域非常廣泛，其研究和發(fā)展也越來(lái)越多地和其他學(xué)科技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)系。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，具有巨大的應(yīng)用潛力和廣泛的開發(fā)空間?，F(xiàn)代智能制造工業(yè)領(lǐng)域中的大量應(yīng)用了各種各樣的傳感器?！菏谡n內(nèi)容』12.1機(jī)器人傳感器12.1.1機(jī)器人概述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義，即機(jī)器人是一種可編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)，或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。機(jī)器人的技術(shù)主要包括：傳感技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)等。12.1.2機(jī)器人傳感器機(jī)器人傳感器可分為內(nèi)部檢測(cè)傳感器和外部檢測(cè)傳感器兩大類，如圖12-2所示。1.觸覺傳感器2.視覺傳感器3.聽覺傳感器4.接近覺傳感器嗅覺傳感器12.1.3機(jī)器人的“大腦”和執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.機(jī)器人的“大腦”機(jī)器人的“大腦”叫做中央處理器（CPU），如圖12-4所示。中央處理器就是一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，接收到傳感器傳回來(lái)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)內(nèi)部預(yù)先設(shè)定好的算法程序解析各個(gè)信號(hào)所代表的真實(shí)意義。2.機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)向轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以說(shuō)成有7個(gè)自由度，由此可見一個(gè)機(jī)器人自由度越多，就說(shuō)明這個(gè)機(jī)器人得動(dòng)作就越靈活，如圖12-5所示。12.2汽車傳感器12.2.1汽車上常用的傳感器汽車技術(shù)發(fā)展特征之一就是越來(lái)越多的部件采用電子控制。根據(jù)傳感器的作用，可以分類為測(cè)量溫度、壓力、流量、位置、速度、氣體濃度、光亮度、距離等功能的傳感器，它們各司其職，一旦某個(gè)傳感器失靈，對(duì)應(yīng)的裝置工作就會(huì)不正常甚至不工作。因此，傳感器在汽車上的作用是非常重要的。汽車上的各類傳感器分布如圖12-8所示。1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器主要包括空氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進(jìn)氣與冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器等。圖12-9為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳感器安裝位置圖。2.液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的傳感器液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中主要傳感器為安裝在方向盤柱上的轉(zhuǎn)矩傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，如圖12-10所示。3.汽車變速器上的傳感器4.安全氣囊上的傳感器5.全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)上的傳感器6.電控懸架上的傳感器7.雨量和光線識(shí)別傳感器8.光照強(qiáng)度傳感器12.2.2汽車電子控制系統(tǒng)1.汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)汽車電腦ECU電子點(diǎn)火系統(tǒng)主要包括各種傳感器、ECU和執(zhí)行器（點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、火花塞），如圖12-17所示。2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)3.電控自動(dòng)變速器4.汽車ABS液壓制動(dòng)系統(tǒng)5.汽車航位推測(cè)系統(tǒng)6.汽車側(cè)翻檢測(cè)系統(tǒng)【多媒體演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』汽車工業(yè)是傳感器實(shí)際應(yīng)用的最大市場(chǎng)，每臺(tái)汽車上都安裝有幾十個(gè)到幾百個(gè)傳感器，目前的高端汽車上安裝的傳感器超過(guò)了三百個(gè)。汽車的智能化發(fā)展趨勢(shì)需要越來(lái)越多更高端的傳感器。『作業(yè)布置』P101頁(yè)一、填空題1、2、3、4二、綜合題1、2、3『教學(xué)后記』授課章節(jié)第12章現(xiàn)代智能制造工業(yè)領(lǐng)域中的傳感器12.3現(xiàn)代移動(dòng)通信領(lǐng)域中的傳感器12.4中國(guó)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+提問(wèn)討論+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.了解現(xiàn)代移動(dòng)通信領(lǐng)域中的各類傳感器2.認(rèn)識(shí)中國(guó)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)教學(xué)重點(diǎn)1.現(xiàn)代移動(dòng)通信領(lǐng)域中的各類傳感器2.中國(guó)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)教學(xué)難點(diǎn)1.現(xiàn)代移動(dòng)通信領(lǐng)域中的各類傳感器2.中國(guó)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)參考教材《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』移動(dòng)通信是進(jìn)行無(wú)線通信的現(xiàn)代化技術(shù)，這種技術(shù)是電子計(jì)算機(jī)與移動(dòng)\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E9%80%9A%E4%BF%A1/_blank"互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要成果之一。移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)過(guò)第一代、第二代、第三代、第四代技術(shù)的發(fā)展，目前，已經(jīng)邁入了第五代發(fā)展的時(shí)代(5G移動(dòng)通信技術(shù))，這也是目前改變世界的幾種主要技術(shù)之一?！菏谡n內(nèi)容』12.3現(xiàn)代移動(dòng)通信領(lǐng)域中的傳感器12.3.1現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)概述移動(dòng)通信終端是指可以在移動(dòng)中使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備，廣義的講包括智能\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"手機(jī)、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"筆記本、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"平板電腦、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"POS機(jī)甚至包括車載電腦等。但是大部分情況下是指\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"手機(jī)或者具有多種應(yīng)用功能的智能手機(jī)以及\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"平板電腦。12.3.2智能手機(jī)上的各類傳感器1.光線傳感器2.距離傳感器3.重力傳感器4.加速度傳感器5.磁阻傳感器6.陀螺儀7.GPS8.近場(chǎng)通信（NFC）傳感器9.霍爾感應(yīng)器10.氣壓傳感器11.心率傳感器12.血氧傳感器13.紫外線傳感器12.4中國(guó)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12.4.1制造業(yè)智能化從18世紀(jì)末以來(lái)人類經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，無(wú)論是蒸汽機(jī)、是力還是電子信息技術(shù)，每一次革命都給人類的生產(chǎn)力帶來(lái)了幾倍或是幾十倍和巨大提升，今天，我們迎來(lái)了第四次工業(yè)革命——以智能制造為主導(dǎo)，運(yùn)用信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的現(xiàn)代化。人類經(jīng)歷的工業(yè)演進(jìn)歷程如圖12-37所示。12.4.2四大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)撐起“中國(guó)智造”各地為了發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)，在智能制造鏈條上誕生了大量的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，孕育了一大批智能制造產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，為了兼具樣本的文泛性和科學(xué)性，《世界智能制造中心發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告（2019）》在園區(qū)樣本選擇上，涉及帶有“智能制造”名稱的所有產(chǎn)業(yè)園區(qū)，共得到園區(qū)樣本537個(gè)，如圖12-42所示。1.環(huán)渤海地區(qū)——人才儲(chǔ)備雄厚科研實(shí)力突出（圖12-44）2.長(zhǎng)三角地區(qū)——經(jīng)濟(jì)活躍創(chuàng)新能力強(qiáng)（圖12-45）3.珠三角地區(qū)——基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)力充足產(chǎn)業(yè)效益領(lǐng)先（圖12-46）4.中西部地區(qū)——有科研院所優(yōu)勢(shì)尚處于自動(dòng)進(jìn)化階段（圖12-47）12.4.3中國(guó)智能制造業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新中國(guó)工業(yè)企業(yè)智能制造五大部署重點(diǎn)依次為：數(shù)學(xué)化工廠（63%）、設(shè)備及用戶價(jià)值深挖（62%）、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（48%）、重構(gòu)生態(tài)及商業(yè)模式（36%）以及人工智能（21%）、從相關(guān)技術(shù)來(lái)看，受訪企業(yè)所關(guān)注的相關(guān)技術(shù)包括工業(yè)軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等。1.中國(guó)汽車制造行業(yè)進(jìn)入技術(shù)創(chuàng)新階段2.中國(guó)紡織業(yè)工業(yè)流程智能化【多媒體