鹿存建 李策

摘 要：慧魚創(chuàng)意組合模型是近代所誕生的一種技術(shù)含量較高且具有教育教學、工程仿真意義的拼裝模型。本文首先引入了慧魚創(chuàng)意組合模型，敘述了慧魚模型在教育教學、工程仿真兩方面的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了在教育教學發(fā)展、工程材料應(yīng)用、裝配傳動以及控制等方面的不足，對問題的解決進行了剖析，并對未來發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：慧魚模型;教育教學;工程仿真

慧魚創(chuàng)意組合模型于1964年在德國誕生，其涵蓋了機械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、控制構(gòu)件、氣動構(gòu)件、微型電機、計算機編程以及機器人設(shè)計等內(nèi)容，使用者可以利用慧魚模型的基本結(jié)構(gòu)，輔以傳感器（光敏、熱敏、磁敏、觸敏等）、控制器（Robo TXT）、執(zhí)行器和軟件的配合實現(xiàn)任何生產(chǎn)過程的還原[1]。此模型有助于提高大學生的創(chuàng)新意識以及動手能力，也為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實現(xiàn)提供了平臺。

1 慧魚創(chuàng)意組合模型的發(fā)展現(xiàn)狀

慧魚創(chuàng)新組合模型體現(xiàn)了不同學科知識點的組合，主要分為教學模型、培訓模型、工業(yè)模型三大系列，本文針對慧魚三大模型中的教學模型以及工業(yè)模型進行了探討。

1.1 教學模型的發(fā)展

慧魚教學模型的發(fā)展主要是體現(xiàn)在課程教學中，本文僅探討慧魚教學模型在電子設(shè)計、機械設(shè)計兩門課程中的教學發(fā)展。

在電子設(shè)計課程中，近年來，許多高校選用慧魚創(chuàng)意組合模型，采用開放式的項目分組模式，通過老師對學生項目的指導，讓學生接觸到圖像化的編程，熟練應(yīng)用VB、VC等高級匯編語言[2]。同時理論知識在項目中也得到了驗證，在模型的拼接與控制程序的設(shè)計中，單級放大電路、多級放大電路、功率放大器等多種電路都得到應(yīng)用。

另外，在機械設(shè)計課程中采用慧魚創(chuàng)意組合模型，相比較機械類的實際材料，慧魚主要構(gòu)件采用的優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制成，更加適用于實踐環(huán)節(jié)。相比較機械類構(gòu)件的復雜連接方式，慧魚通過燕尾槽插接方式，可以實現(xiàn)六面拼接、多次拆裝和反復使用，摒棄了機械占地面積大、拼接麻煩的缺點[3]。

1.2 工業(yè)模型的發(fā)展

工程設(shè)計階段由于受制于設(shè)備、場地等因素，需要工業(yè)化建模以及生產(chǎn)實施前的驗證。慧魚創(chuàng)意組合模型則完全符合工程中虛擬仿真的需要，先熟悉慧魚創(chuàng)意組合模型，然后對機械零件測繪及建模，最后對工程進行裝配和運動的虛擬仿真。用SolidWorks中設(shè)計與裝配好的作品用慧魚搭建實物，并編寫程序去實現(xiàn)虛擬仿真設(shè)計中的運動，以此來驗證設(shè)計的產(chǎn)品是否可行[4]。

2 慧魚創(chuàng)意組合模型發(fā)展存在的問題及解決方案

2.1 在教學環(huán)節(jié)中存在的問題及解決方案

目前高等院校開設(shè)機械類課程教學過程中運用的設(shè)備主要是以實物教具以及多媒體電教設(shè)備為主。慧魚創(chuàng)意組合模型雖能很好地解決資金投入以及體積存放困難等問題，但仍存有不夠直觀，且主要以驗證為主，學生缺乏自己探究的能力，學生應(yīng)用轉(zhuǎn)化能力較弱等諸多問題。

部分高校已經(jīng)意識到這個問題，創(chuàng)立了慧魚機器人實驗室，以便于科學研究與時間分析，讓學生更加自由自主的參與到教育教學中，并通過參加全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽以及全國大學生機械設(shè)計大賽慧魚競賽等大型比賽，檢驗學生在知識綜合應(yīng)用能力、工程意識、團體協(xié)作能力等方面的能力[5]。

2.2 在工業(yè)環(huán)節(jié)中存在的問題及解決方案

2.2.1 工程材料

由于工業(yè)所需要的材料為鋼材，慧魚創(chuàng)意組合模型的材料為優(yōu)質(zhì)尼龍塑料，鋼材需要考慮性能，包括含碳量以及剛度、強度、穩(wěn)定性等條件是否滿足要求;然而以上條件都是塑料所仿真不來的。同時工業(yè)設(shè)計需要對實際力、速度、加速度、力矩、力偶等參量進行分析，由于材料的原因，慧魚創(chuàng)意組合模型的具體分析中參考價值不大。在材料方面，雖然說材料問題方面的缺陷是巨大的，但在材料不斷發(fā)展的以后，慧魚的材料也會工業(yè)化的要求而變化，從而這方面的問題還有待商榷。

2.2.2 傳動及裝配

相比較機械類構(gòu)件的復雜連接方式，慧魚通過燕尾槽插接方式，可以實現(xiàn)六面拼接、多次拆裝和反復使用。這既是慧魚的優(yōu)點更是其不足，第一，慧魚的傳動效率較低，不能達到工業(yè)傳動的要求，只能作為基礎(chǔ)運動的仿真，不能作為生產(chǎn)的標準。第二，慧魚通過他簡單的連接方式，較為容易的達到運動傳動的要求，但未考慮實際的裝配問題。因此慧魚在裝配上對工業(yè)也缺乏指導建議。在傳動裝配方面，主要是因為慧魚與實際工業(yè)方面的沖突所決定的，可以通過改變連接方式改變拼接方式等途徑，不斷改良慧魚與實際工業(yè)的接軌。

3 結(jié)論及展望

縱觀慧魚創(chuàng)意組合模型近幾年的發(fā)展，慧魚創(chuàng)意組合不僅對教學改革以及工業(yè)發(fā)展有著積極的意義，同時充滿了很多的可能性?；埕~創(chuàng)意組合模型在教學中的進一步發(fā)展，尤其是作為學生工業(yè)化啟蒙及工業(yè)化實踐入門的課程，可以更好地推動課程改革以及課程進步。然而在工業(yè)生產(chǎn)中，仍然存在著多種局限性，因此在今后的發(fā)展過程中，慧魚創(chuàng)意組合的趨勢應(yīng)更多的涉及學科交叉領(lǐng)域，尤其是工程材料及生物科技領(lǐng)域，與其他先進的技術(shù)相結(jié)合，從而達到相得益彰的作用。

參考文獻：

[1]宋玉梅，龐海文，孫增浩，豐欣，覃如影，解澤興.基于慧魚模型的傳送式立體車庫創(chuàng)新設(shè)計[J].科技視界，2019：34-36.

[2]王蕾，陳佳，林健.慧魚模型在機器人電子設(shè)計認識實習中的應(yīng)用探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2015（3）：10-12.

[3]范興鐸，應(yīng)偉軍，李映平.慧魚創(chuàng)意組合模型在近機類專業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2017（12）：95-111.

[4]陳晟.基于慧魚創(chuàng)意組合模型的虛擬仿真設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用，2015，5（28）：230-232.

[5]冀浩非.機械類實訓開設(shè)慧魚創(chuàng)意組合模型課的必要性[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（2）：158-159.