一、产品概述 (一)组成 柔性系统须有五个分系统构成即：数字化设计分系统、模拟加工制造分系统、检测装配分系统、生产物分流系统和信息管理分系统。它应包含供料检测单元，操作手单元，加工单元，搬运单元，安装单元，图像检测单元，提取单元，分类存储单元，环形输送单元，总控平台等多个单元模块。系统具有可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工生产能力等，采用数字化信息系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程中的各种数字联接任务,具有现代化柔性制造加工系统的特征。 （二）功能 既能完成认知型和综合型实验实训，又能完成开发设计型实验实训，还能实现学生现场动手操作和网络计算机同步观测与分析相结合；对样件具有全程演示及生产能力；系统应具有全自动控制功能，能充分展示现代工业中进行数字化管理生产的各个环节；系统应具有单机独立控制、独立运行功能；系统应具有启停控制、动态作业计划调度、库存资源动态显示、系统故障诊断与处理、工件位置动态显示等等功能。 该系统除能服务于工程训练实践教学环节外，还应能覆盖相关课程，并能进行相关的实践性教学环节，具体如下： 1、可服务的相关课程 机械制造基础、机械工程测试技术、机电传动控制、液压与气压传动、机器人技术与应用、机电一体化系统设计、数控技术、机电系统仿真、CAD/CAM、PLC原理及应用、数字化制造技术、机电设备故障诊断、先进制造技术、多轴数控加工技术、虚拟与仿真技术等，和其它相关课程。 2、教学演示类项目 柔性化加工系统演示、远程控制演示、机电控管一体化技术演示、自动传输系统演示、工件自动装配演示、产品自动仓储系统演示等等。 3、专业综合训练类、设计类等项目 机械制造技术项目综合训练、机床检测综合实验、数字化技术项目综合训练、多轴数控技术项目综合训练、机电控制综合实验、机电一体化系统综合设计、机电一体化系统综合设计、工件传输线应用设计、工件装配项目应用设计、立体仓库应用设计、气压系统应用设计、系统供电方案应用设计、计算机辅助工艺规程设计、数据库应用及开发、总控系统的应用与开发、传感器应用与选择、PLC应用编程设计、PLC网格通讯应用、伺服驱动应用、人机界面编程设计、远程组态系统设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等等。 二、技术性能 1、输入电源：三相四线～380V±10% 50Hz 2、工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度≤85%（25℃） 海拔＜4000m 3、装置容量：＜4.5kVA 4、外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm 5、安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 三、实训内容 （一）PLC的设计与应用 1、数据传输功能实训 2、定时、计数、移位功能实训 3、比较功能实训 4、步进功能的应用实训 5、跳转功能的应用实训 6、子程序调用功能的应用实训 7、中断控制功能的应用实训 8、变频调速的PWM控制功能的应用实训 9、伺服电机速度位置控制功能的应用实训 10、检测系统的程序设计 11、变频调速环行自动传输系统的程序设计 12、自动储存系统的程序设计 （二）传感器技术及应用 1、光电传感器的特性研究及应用 2、电感传感器的特性研究及应用 3、电磁传感器的特性研究及应用 4、位置传感器的特性研究及应用 （三）气动控制技术 1、电控气动阀的工作原理及应用 2、真空发生器的工作原理及应用 3、气动二联体的工作原理及应用 4、各种气缸的工作原理及应用 （四）运动控制系统 1、伺服电机定位的控制技术 2、直流电机的控制技术 3、交流电机的变频调速技术 4、步进电机的定位控制技术 （五）组态监控及人机界面技术 1、组态监控软件的基本应用 2、组态监控软件通信应用实训 （六）机械结构训练技术 1、同步带传动机构的设计及特性研究 2、直齿轮传动机构的设计及特性研究 3、锥齿轮传动机构的设计及特性研究 4、直线导轨的设计及特性研究 5、滚珠丝杆的特性研究及应用 （七）故障检测技术技能培训 1、程序故障设置的排除训练 2、参数故障设置的排除训练 3、电气接线故障设置的排除训练 4、机械故障设置的排除训练 （八）网络通讯技术和PROFIBUS总线技术 1、网络通讯基础的原理与应用 2、PROFIBUS-DP模块的研究与应用 3、PROFIBUS通讯协议的研究与应用 4、PROFIBUS主站与从站之间的通讯研究 四、系统组成 系统的硬件由上料单元、操作手单元、加工单元、搬运单元、安装单元、图像形状检测单元、6自由度工业机器人单元、分类存储单元九个基本单元站组成 （一）总控平台 总控平台主要由三相电网电压指示、电源控制部分、控制主机、状态指示灯、二位选择开关、启动和停止开关、急停开关、复位开关、10.4英寸工业彩色触摸屏等组成，主要完成监视各分站的工作状态并协调各站运行，完成工业控制网络的集成。 （二）上料单元 上料单元主要由料斗、回转台、螺旋导料机构、直流减速电机、工件滑道、计数电容开关、光电开关等组成。主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位。 （三）操作手单元 由机械手、横臂、回转台、机械手爪、配重块等组成，主要完成对工件的搬运。 （四）加工单元 由旋转工作台、平面推力轴承、直流减速电机、刀具库、升降式加工系统、加工组件、检测组件、转台到位传感器等组成。主要完成物料加工和深度的检测。 （五）搬运单元 由机械手、移动滑台、安装工作台、工业导轨、齿轮齿条、配重块等组成，主要完成对工件的搬运。 （六）安装单元 由料筒、换料机构、推料机构、工业导轨、摇臂等组成，主要完成对两种不同工件的上料及安装。 （七）图像形状检测单元 图像处理单元主要由光源、镜头、CCD照相机、图像处理控制器、显示器、位移传感器等组成。主要检测加工完成后工件外观形状品质是否合格，通过摄像头获取工件的图像，由图像处理器完成工件合格与否的判断并检测加工孔深，将不合格工件剔除。 （八）6自由度工业机器人单元 由6自由度工业机器人、直线移动机构、无杆气缸、工业导轨等组成，主要完成对工件的提取及搬运。 （九）分类存储单元 由步进电机、滚珠丝杆、立体库、推料气缸、电磁阀等组成。主要完成对成品工件分类存储。

本发明公开了一种浮动式球形转叶式舵机，包括上缸体、下缸体、转子、转叶和定叶，上缸体和下缸体固连形成空腔，转子安装在空腔内，与舵机的舵柄通过胀套固连，转叶和定叶沿径向均匀布置在转子外周，并容置于空腔内，其中转叶与转子固定连接，定叶安装在空腔内，转叶和定叶将空腔分割成相互独立的多个密封腔，各密封腔分别与液压系统的高压油路和低压油路连通，通过各密封腔室间形成压差，推动转叶带动转子转动，实现舵机转动。本发明采用球形结构，利用浮动结构的自补偿能力解决了转叶式舵机部件变形与偏移的补偿问题，提高了转叶式舵机密封系统的可靠性和寿命，同时利用关节轴承的高承载、长寿命特点，使得转叶式舵机的承载部件使用寿命得到提升。

进一步提高田间配套建筑物的质量与安装水平，改进设计了多种便于施工的定型构件积木式田间配套建筑物。一是发明设计了底板、翼墙、闸框、闸门、涵管、弯头六种用钢筋混凝土或复合材料制作的定型构件，然后根据配套建筑物的结构，用一种积木式的接插方式将这些构件组合成小型渠首放水闸、排水沟退水闸、渠道节制闸、涵闸、涵洞、倒虹吸等六种定型化的田间配套建筑物；二是发明设计了一种由八字翼墙连接件、涵洞插口预制件、一字墙插块和涵管连接构成新型组装式田间涵洞建筑物，其挡土墙高度可根据实际需要调整；三是发明设计了底

安徽理工大学与国内多家生产和应用企业联合攻关，研制了迈步自移式机尾、带式输送机集中控制系统，开发了国内首条煤矿井下充填物料管状带式输送机，取得行业内第一个井下管状带式输送机煤安证书。并先后多次成功应用，实现绿色输送，无扬尘、无撒料，运行平稳、故障率低、维护简便，提高劳动生产率，保护工人健康。制定《煤矿用管状带式输送机》行业标准 1 项，申请发明专利 3 项，研究成果“煤矿井下充填物料管状带式输送机”荣获 2014 年安徽省科技进步二等奖。

本项目是新兴的自动化系统与计算机技术等多学科交叉领域前沿重大问题的研究，属人工智能、知识工程技术领域。早期专家系统中知识的自动获取与知识匮乏成为其瓶颈问题，一直制约着专家系统的发展。本项目找到了解决这一瓶颈问题的有效途径与方法，即用知识发现创新技术来实现知识的自动获取与解决知识匮乏这一难题；有望将专家系统的发展推向新阶段。 本项目提出了一种基于知识发现创新技术的专家系统，简记作ESKD，它采用了自主研发的知识发现创新技术，实现了ESKD的全新总体架构:第一，把知识发现系统视为认知系统，研究其自身的内在认知机理(涵盖4个机制),由机理的研究导致7个新模型与11种新技法；第二，以知识发现创新技术作成专家系统新的知识自动获取构件,并形成了全新的动态知识库系统；第三，其推理机中集成了多种不确定性推理形式与方法；第四，它以多个知识源、多种知识融合、多抽象级与多知识层次结构为特征形成了具有丰富内涵的专家系统总体构架,提高了实用化功能，推动其向新一代专家系统的发展；第五，通过在铝电解生产等领域中的应用，解决了过去凭经验与简单技法难于解决的控制过程与参数等优化问题。 ESKD突显其技术先进与学科领域促进作用的根源，就是作为其理论基础的KDTICM(我们独立提出的基于内在认知机理的知识发现理论)及其载体（软件系统ICCKDSS）是原创性的与自主的。这一点由2项国际获奖及其评价书、国际著名科学家与国内5院士评价、8项国家发明专利(详见附件)、教育部鉴定、国内外著名刊物发表的论著等证实。

本项目是新兴的自动化系统与计算机技术等多学科交叉领域前沿重大问题的研究，属人工智能、知识工程技术领域。早期专家系统中知识的自动获取与知识匮乏成为其瓶颈问题，一直制约着专家系统的发展。本项目找到了解决这一瓶颈问题的有效途径与方法，即用知识发现创新技术来实现知识的自动获取与解决知识匮乏这一难题；有望将专家系统的发展推向新阶段。 本项目提出了一种基于知识发现创新技术的专家系统，简记作ESKD， ESKD是将KDTICM与传统的专家系统相融合的结果,它以原创性理论KDTICM为贯穿,以动态知识库为主线,以全新的知识表示和获取方法为依托,构成了多层递阶的独特结构,很好地解决了传统专家系统中极为重要的“知识自动获取”与“知识匮乏”的瓶颈问题;成为新一代专家系统的基本概型(新分支学科)。 它具有多知识源、多知识融合、多抽象级等特征的全新总体架构、全新知识自动获取构件、全新动态知识库系统、全新推理机。(见图5)“科技时报”就“中国科学”发表的此文与产生的重要影响作了报道。ESKD促进与影响着基于KDTICM的其它智能系统新构造的形成。 ESKD全新的构造要素:1)知识获取源除书本知识、专家知识与经验、推理机制外,增加了数据库与知识库的知识源;并利用KDTICM自动获取知识,拓展了知识自动获取的新途径。2)构造了独特的基础知识库--衍生知识库--合成知识库--综合知识库--扩展知识库的动态知识库系统。3)集成了模糊、综合归纳、定性、基于案例等多种推理形式和方法。4)采用我们独立提出的基于语言场的知识表示方法,能够深层次的综合表达具有不确定性与定性描述特征的知识。5）结合了KDD*和KDK*的多项相关专利技术。 ESKD突显其技术先进与学科领域促进作用的根源，就是作为其理论基础的KDTICM(我们独立提出的基于内在认知机理的知识发现理论)及其载体（软件系统ICCKDSS）是原创性的与自主的。这一点由3项国际获奖及其评价书、国际著名科学家与国内5院士评价、10项国家发明专利(详见附件)、教育部鉴定、国内外著名刊物发表的论著等证实。

铁路勘测设计一体化、智能化是系统地研究和建立以数字化信息为基础，以计算机应用技术拉通勘测设计全过程为主要特征的新的生产作业模式。所以，该系统应将使用各种勘察手段所采集的铁路线路及其相关的地形、地理、地质、水文等资料加工成数字化信息，通过接口界面进行信息处理并传输到工程数据库中。先进的计算机网络必须覆盖各专业CAD终端，各专业在集成化设计环境中共享工程数据的信息，完成本专业设计，同时输出数字化和可视化的设计成果，供后序专业应用。设计完成后，全部CAD设计电子文件通过网络直接归档，从而实现铁路勘测设计一体化。随着各专业设计专家系统的建成与不断完善，再实现勘测设计智能化。在一体化新的作业模式下，勘测设计的全过程可以理解为对一般数字化信息流的采集、加工和扩充的过程。外业的勘测和勘探资料是这股数字化信息流的源头，各专业的设计工作是对信息流的加工和扩充。最终完成的数字化信息就是设计成果和归档资料。设计与管理所面向的不再是原来的书面资料和图纸，而是在工程数据库统一管理下，在网络的终端上有序受控流动的数字化信息流。所以，实现勘测设计一体化的过程就是从以非数字化为基础的现有作业模式向以数字化为基础的新的作业模式转化的过程。实现这一转化需要建立新的勘测设计流程，研究解决新模式带来的一系列技术层面和管理层面的关键问题。 1)勘测设计资料数字化是新的生产作业模式的基础，只有后道工序需用计算机处理的资料是数字化的资料，才能保证整个设计过程形成数字化的信息流。这就需要外业勘测时尽量利用各种测量仪器的数字化功能，使第一手资料即是数字化的形式，同时资料整理必须利用计算机来完成，才能获得满足内业设计要求的数字化勘测成果。为了实现外业数字化勘测，重点应研究以下问题：充分开发利用航测、全站仪及各种遥感设备的数字化功能；研究既有地图如何实现高精度、高清晰度扫描数字化处理；开发在勘测现场的铁路线路初步设计方案比选系统，改变外业队的作业方式，建立与数字化勘测相适应的装备水平、劳动组织、作业内容和管理制度。 2)建立工程数据库是新的生产作业模式的核心，新模式与原有模式的重大区别之一就是外业与内业之间、各专业这间需要共享的数据都要通过数据进行存取，所有的设计成果都由数据进行保存与管理。所以，如何开发一个符合铁路勘测设计行业特点、功能强大的工程数据库管理系统是本项目研究的一个重点。为此，需要研究与解决以下关键技术问题：做好标准化工作，制定铁路勘测设计一体化数据格式标准，规定每个专业的哪些数据需要进；如何处理非结构化数据；如何制定适应铁路勘测设计特点的数据结构。 3)建立铁路勘测设计集成化设计环境是新的生产作业模式的关键，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部内业设计均在集成化设计环境中进行。设计集成化环境是以计算机网络为平台，工程数据为核心，设计流程管理为主线，各专业设计软件与程序数据库接口为主要内容的计算机集成应用体系。为此，需要研究与解决以下关键技术头题：建设技术先进的计算机网络系统；研究出一种适应各种软件和各种数据需求的专业设计软件与工程数据库的接口方案；开发设计流程管理系统，保证整个设计在受控，有序的条件下进行。从而实现完全消除专业间书面资料的往来传动，每个设计人员在自己的计算机站点上就可完成设计和前后工各种间的信息交换。 4)建成计算机档案管理系统是新的生产作业模式的重要内容，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部电子设计文件采用光盘存储并由计算机管理。计算机档案管理可实现在网络环境下直接检索、查询、浏览和下载电子档案文件，并为电子设计文件重复利用提供了极大的方便。为此，需要研究与解决以下关键技术问题。正确处理管理型软件与管理方式之间的关系，就是说，所编的档案管理软件应满足行业的需要，适应各设计院在档案管理上存在种种差别的实际情况，而不是让各设计院改变档案管理方式来适应所编的软件；能浏览各种格式的电子文件，使软件具有良好的实用性。 5)采用人工智能技术是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。传统CAD技术的特点是辅助设计人员进行计算与绘图，没有智能功能。总结国内外经验后，我们认为，以专家系统、智能CAD为主要内容的人工智能技术在铁路设计中的应用是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。铁路选线是带全局性的非常错综复杂的设计问题，一直以人工以验为主进行设计，只能对有限的方案进行研究，设计周期长，推荐方案往往不是最优的。所以，必须要研究铁路新线设计智能CAD系统，以提高设计质量。采用综合地质勘探方法来解决特定的工程地质问题被证明是行这有效的。由于综合地质勘探模式有几十种，采用哪一种模式来解决某一个具体工程地质问题往往是很复杂的、模糊的。采用的模式不适合，就不能有效地解决问题，所以要研究铁路地质综合勘探方法专家决策支持系统，以显著提高地质工作质量