机电工程学院
硕士研究生专题讲座报告
题 目 1： 先进国家研究生综合素质培养 题 目 2： 工程机械机电液及其智能化技术 题 目 3： 机电一体化的现状及发展 题 目 4： 超声马达摩擦学 题 目 5： Higher education at Ruhr-Universitaet Bochum, Germany 题 目 6： 英国布鲁内尔大学留学生涯介绍 题 目 7： 仿生双足节能行走机器人理论研究 题 目 8： 研究生阶段该如何过——百名博培养过程的体会 题 目 9：
学 姓 学
科 名 号
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1.先进国家研究生综合素质培养（主讲：李瑰贤） 李瑰贤教授以美国为例，介绍了美国的研究生综合素质培养。 美国是当今世界上高等教育,包括研究生教育十分发达的国家。一百多年来 的研究生教育历史,使美国建立了一套比较成熟的研究生教育体系。据《亚洲华 尔街日报》调查,亚洲学者认为全世界最好的 10 所大学中有 8 所是美国大学。 早在上个世纪 70 年代,据 CBD(Commerce Business Daily) 调查,全世界取得研究 成果最多的 44 所大学的前 20 名中,就有 16 所是美国的主要研究型大学。这些 大学对培养美国高级人才起着重大的战略作用。认真研究这些大学的办学经验, 尤其是其为国家培养高层次专门人才的研究生教育是十分有意义的。 美国的研究生教育是世界所有国家中规模最大的。 早在 80 年代,许多研究型 大学,如哈佛大学、加州理工学院、麻省理工学院、耶鲁、斯坦福等大学的在校 研究生与本科生之比已大于 1 ,而全国学士学位与研究生学位之比已达 5 :2 。许 多学者认为,美国的研究生教育已过渡到大众化教育阶段。 1862 年,哈佛大学的一 位著名学者托马斯·希尔曾说过:“如果我们学校的天才只被限于知识的灌输,而 不是为拓展知识做出贡献的话,那么现在是我们成立一个新机构、去拓展知识的 时候了” 。 一百多年来,正是本着这种积极开拓的精神,美国的研究生教育才不同于 其他的几个教育发达国家,有了自己显著的特点。这也使美国成为至今为止世界 上公认的研究生教育水平最高的国家。 美国的研究生教育与国家社会发展需要积极互动并形成良性发展态势。 与德 国不把科学研究和研究生教育与国家需要直接对应不同 , 美国研究生教育自始 至终与国家战略保持着密切的联系。 在美国科学研究的主要部分都是放在大学里, 由导师和研究生来完成。这就赋予了美国研究生教育以极端重要的责任,科学研 究自始至终是美国博士生学习计划的一个重要环节,科研能力是衡量博士生水平 最重要的指标。所以美国各大学普遍重视研究生参加各种科研活动,而美国在军 事、宇宙空间技术、海洋开发等方面的大批科研成果都有大量研
究生的参与。 美国非常重视课程学习,尤其重视基础理论课程,基础课程授课时数的比例逐 年上升,专业课程学习时间逐渐下降,研究生院为学生提供可供选修的课程。而且 在教学计划上具有灵活性,学生对选修课有较大的自主选择权。研究生根据自己 的基础、特点和兴趣,参加本系、本院和其他各大学的课程设置,制定出符合自己 需要的个人学习计划。其中有些课程是本系的,有些是跨学科和跨系的。研究生 院既规定了必修课,又规定了选修课,这样既有共同计划,不放任自流,又充分发挥 了研究生个人的特长和创造性。美国各大学普遍重视研究生参加各种科研活动, 在军事、 宇宙空间技术、 海洋开发等方面的大批科研成果都有大量的研究生参与。 并且大学与企业合作,共同培养研究生。因为企业拥有大批杰出的科学家及先进 设备,研究生在这种环境中科研能力提高得很快。 当代美国研究生的培养特别注重研究生学术交流的开放性和国际性。 通过各 种校内和校际的学术活动,如学术报告会、研讨会,校内和几个学校联合邀请外国 的专家、教授举行讲座和做专题报告,一般来说这些报告都代表了该领域在国际 学术上的先进水平。 广泛开展国际学术交流,以开阔视野。从 60 年代起,美国学校 为达到广收人才,开放思想,教育面向世界,实行国际化办学,以各种优越的入学条 件,吸收了大量外国留学生。60 年代末,在美国留学生人数为 134000 人,目前已增 至 36000 人,其中 40 %以上在攻读硕士以上学位,有 100 多所大学,外国留学生人数 在千人以上。据统计,每 5 个研究生中,就有 2 个是外国学生。美国大学任教的教 师中,外国教师也占了相当比例。广泛的国际学术交流,使各学科的科研成果得以
从开放的环境中汲取营养,有利于科研成果的转化和交流。如美国在航天工程技 术、超导工程、高能物理研究、生物化学工程等技术领域保持世界先进水平,都 是通过科学研究国际化所取得的。 2.工程机械机电液及其智能化技术（主讲：吕广明） 一直以来，国际市场上工程机械技术产品由美国、日本、西欧、俄罗斯等国 际大型企业集团所垄断。在全球范围内，传统的工程机械产品与现代电子技术、 网络信息技术、计算机技术、通讯技术、人工智能技术、机器人技术和多传感器 融合技术等高新技术相结合， 大大提高了产品的技术含量， 形成了 “机电一体化” 、 “机电液一体化” 、 “电子化” 、 “自动化” 、 “建设机器人”技术等一大批成熟的高 新技术，进而开出了一大批高技术含量、高档次的工程机械产品。因此，传统的 工程机械基础与现代的高新技术相结合，形成
“机电液光讯一体化工程机械” 、 “智能化工程机械” 、 “机器人化工程机械” 、 “信息化工程机械” ，这也是未来工 程机械技术发展的方向与趋势。 近年来， 我国工程机械行业产业结构得到了快速升级，技术研发能力也在不 断的提高。 我国工程机械行业产品不论是在高端、大型还是在智能化方面都取得 很大的进步。 尚普咨询机械行业分析师认为虽然中国工程机械行业正表现出强劲 的上升势头，但中国工程机械企业在产品层次、技术水平、及技术创新能力上与 国外先进企业有很大的差距， 很多原材料要依赖进口。因此中国工程机械行业要 想在国际市场上表现出强劲的竞争力，就要迈过技术创新这道坎。 我国工程机械制造业在自主创新方面存在三方面的不足： 第一、 技术来源上存在问题。工程机械制造企业一般有社会公共技术研究平 台提供的， 企业自主的原创性技术和企业通过引进技术及消化吸收后所形成的三 个技术来源。 科技体制的改革导致原属于产业部门公共性质的研究机构转制成企 业，经营性身份没有义务和能力去从事共性技术的研究。而且，从工程机械行业 整个创新体系上看，结构上共性技术研究缺位； 第二、作为自主创新主体在创新过程中发挥的作用明显不足； 第三、目前，国内工程机械企业研发经费投入的力度不大，实验和检测平台 的投入明显不够。实验做得不多，数据积累就不够，没有数据库的支撑，产业就 不可能创新。 现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机 械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种 性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业 效率、 使用寿命等。 目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置在现代工程机 械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和 平地机的自动找平,摊铺机的自动供料 ,挖掘机的电子功率优化 , 柴油机的电子调 速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着 科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械 上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。 在过去的几十年， 机器人控制理论得到了极大的发展。国内外专家学者做出 了许多有益的尝试，取得了丰硕的成果。然而，大多数控制方法需要合适的数学 模型。 但由于机器人动力学的非线性、 时变性、 多关节强藕合及变惯量等复杂性， 不仅其数学模型的参数， 就连数学模型的类型都很难准确确定。由在线进行
系统 辨识的方法确定的动态数学模型将随着负载和机器人型位的变化而不断变化。 其
巨大的计算量使这种方法根本无法应用到实际中去。因此在实际应用中，我们看 到最多的应用还是 Pl，PD 和 PID 控制。另一方面，人类的操作员在执行相似任 务的时候，并不需要知道什么数学模型，却能够执行得很好。因此，采用一种方 式模拟人类的行为而不需要大量的数计算的控制方法自然而然地被提出来， 这就 是所谓的智能控制。智能控制涉及到人工智能的多个领域，包括专家系统、神经 元网络以及模糊控制等。机械工程不断重视新型的计算机人才和智能技术的发 展。 科学发展的最终目的就是由理论科学转化为技术。而计算机科学就是信息理 论发展的最终应用成果。 目前的研究重点就是计算机与人工智能的结合，并将其 应用机械工程制造中。 企业通过智能化的实现可以有效的提高企业生产水平，改 善生产模式，提高质量，降低成本等，进而提高企业在国际市场中的竞争力。 目前， 在工程机械里已经越来越多的使用智能化的技术。可以说在工程机械 里智能化的技术使用水平高低直接影响工程机械的自动化水平高低。 智能化技术 逐渐成为工程机械实现现代化程度的重要标志。研究工程机械的智能化技术，进 行推广应用，不仅能够加快施工的进度，符合现代化安全、节能、环保等施工要 求， 有着非常重要的作用， 而且还能满足我国在构建社会主义资源循环型的社会 要求，所以应该重视智能化技术的研发，促进社会经济的发展进步。 3.机电一体化现状及发展（主讲：张广玉） 机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技 术、信息技术、机械技术及其它技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。美国 IEEE/ASME 于 1996 年给出了一个较为全面的定义： “对机电一体化初步定义为 ‘在工业产品和过程的设计和制造中， 机械工程和电子与智能计算机控制的协同 集成’ ，包括 11 个方面：成型和设计；系统集成；执行器和传感器；智能控制； 机器人；制造；运动控制；振动和噪声控制；微器件和光电子系统；汽车系统； 其它应用” 。目前，国际上普遍采用日本机械振兴协会的定义： “机电一体化是在 机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装 置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称” ，涉及机械制造技术、 电子技术、信息处理技术、测试和传感器技术、控制技术、接口技术、计算机技 术、伺服驱动等多种技术。机电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动
力， 因此世界各国都在大力推广机电一体化技术。 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是 20 世纪 60 年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广 泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国 均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。1989 年在日本东京召开的第一 届国际先进机电一体化学术会议，是机电一体化向纵深发展的标志，各国政府也 开始有计划地推动和发展机电一体化技术和产品。目前，日本和美国在机电一体 化产品开发和应用方面处于世界领先地位。 美国商务部曾发表过一份关于日本机 电一体化的研究报告， 对日美两国机电一体化技术的基础研究、超前开发与形成 产品等三方面进行了比较， 结论是除机器视觉与软件外，日本的基础研究与美国 是可以比拟的。当前，两国都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触觉和 人机对话功能的人工智能工业机器人、 柔性制造系统等列为高技术领域的重大研 究课题，并投入大量资金支持发展相关技术。 机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综 合， 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电一体化
的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着绿色化、智能化、网 络化、微型化、模块化等多方向发展。 绿色化：工业的发达给人们生活带来了巨大变化：一方面物质丰富，生活舒 适；另一方面资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源， 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产 品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康 的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色 化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。工业的发展使得资源减 少，生态环境受到严重污染。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成了适应 未来发展的一大特色。 智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能系统 是一个知识处理系统，它包括知识表示、知识利用和知识获取三个基本问题，其 最终目标是模拟人的问题求解、推理、学习。人工智能在机电一体化建设中的研 究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。 “智能化”是对机 器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、 模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思
想、新方法，模拟人类的智能， 使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。目 前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法是机电一体化产品（系统）实 现智能化的四种主要技术， 它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化 程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活 动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。 网络化：网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、 教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革， 同样也给机电一体化技术带来了重 大影响，例如通过网络对机电一体化设备进行远程控制。各种网络将全球经济、 生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只 要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各 种远程控制和监视技术方兴未艾， 而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产 品。 微型化兴起于 20 世纪 80 年代末， 是机电一体化向微型机器和微观领域发展 的趋势微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入 的空间，并易于进行精细操作，因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比 拟的优势。因此在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都 有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中 已制造出亚微米级的机械元件。 机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这 三者的共同技术。 模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间 的零部件通用化程度， 提高产品的可装配性、 可维修性和可扩展性等。 融合机械、 电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向， 具有高度自 主性、良好协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系 统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子 （MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。 利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。 机电一体化是许多科学技术发展的结晶， 是社会生产力发展到一定阶段的必 然要求。21 世纪，机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来
显著的经济效益和社会效益。 机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术 发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着科学技术
的发展， 各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为 主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势， 机电一体化技术的广阔发展 前景也将越来越光明。 4.超声马达摩擦学（主讲：曲建俊） 超声马达（简称 USM）是国内外日益受到重视的一种新型直接驱动电机。 同传统的电磁电机不同， 没有磁极和绕组不依赖电磁相互作用来传递能量，而是 利用压电陶瓷的逆压电效应将材料的微观形变通过共振放大和磨擦耦合转换成 转子或滑块的宏观运动（直线或旋转） 。具有功率密度大、无电磁干扰、低速大 转矩、动作响应速度快、运行无噪音、无输入自锁等特性，在非连续运动领域比 传统电机性能优越。在工业控制系统、汽车专用电器、超高精密测量仪器、办公 自动化设备、 智能机器人等领域具有广阔的应用前景。近年来倍受科学界和工业 界的重视，是机电控制领域的一个研究热点。 超声波马达主要由定子和转子两部分组成。 依定子的基本驱动原理可分为行 波型和驻波型， 按运动方式分直线型和旋转型两种；按定子表面椭圆振动的激发 方式分，有采用单模振动和采用多模振动之分。 尽管这些马达形态各异， 但是它们的原理却大同小异，都是通过超声振动激 发定子弹性体表面的椭圆运动， 然后利用摩擦耦合驱动转子运动。而依据马达的 驱动力特性，超声波马达又可分为磨擦驱动型、非磨擦驱动型、非接触驱动型。 磨擦驱动型是指通过定子与转子直接接触，依靠摩擦力驱动。磨擦驱动型马达大 致可分为三类，行波型、驻波型、蠕动式压电马达。 日本的 USM 技术处于世界领先地位，掌握着世界上大多数的 USM 技术发 明专利。 现在日本几乎所有的知名大学和大公司都在进行超声电动机的研究， 美、 英、法、德等国紧随其后，各自在相关方面取得了一定的研究成果。目前，在环 形和棒形行波 USM 批量生产和应用的同时，新型 USM 研究仍在不断地进行， 其研究的内容有以下几个方面：大矩超声马达，微小型超声马达，直线型超声马 达，声表面波超声马达，非接触超声马达，双自由度、多自由度超声马达。 我国于 80 年代开始 USM 的研究，起步虽晚，但发展迅速。哈工大、清华、 浙大、长春光机所、南航、天津大学、东南大学、信息产业部等单位在马达的结 构和驱动控制等方面进行不同侧重点的研究。 目前国内研究单位正在进行的研究 为新型 USM 的运动机理和结构的研究：例如大力矩 USM、无接触式 USM 以及 USM 的建模和设计理论研究。 USM 产业化应用研究包括环形行波型马达和棒形 扭转复合型 USM
的产业化生产技术的研究、驱动控制装置的小型集成化的研究 等。USM 驱动控制研究包括：PID 控制、自适应控制、神经元网络控制技术。 USM 实验及测量技术方面的研究,包括压电材料高电压激励下马达特性的测量、 USM 等效电路参数的测量、USM 瞬态和定态运行特性测量等。 5.Higher education at Ruhr-Universitaet Bochum，Germany 该讲座由我校的客座教授 Alexander Hartmaier，教授来自波鸿鲁尔大学，为 我们介绍波鸿鲁尔大学的研究生 鲁尔大学建立于 1962 年， 也是在新成立的联邦德国时期成立的第一所大学。 大学选址在波鸿市区以外的绿色草原地区 Querenburg，形成了一个独立校区。整
个校园由几个靠近的相对独立的建筑构成。 在校园内， 由学生宿舍构成的 Hustadt 大学城和 Uni-Center 购物中心，形成了一个整体。 在过去几年校园进行了大面积的校园维护改造工程。 兴建了在各种教学楼中 间的公用绿地。而以前这里几乎是寸草不生。原本鲁尔大学计划修建的更大。不 过现在很多建筑都已经不会再修建了，例如计划中的大学诊所等。为医学专业所 修建的两所建筑虽然竣工， 不过始终没有投入使用。他们长期以来都处于闲置状 态，现在已经确定改建为私人企业。 计划中，医学专业学生应该在大学诊所实 习积攒经验，现在只能够分布于波鸿以及周边地区的各大医院。长年以来，鲁尔 大学一直处于改革中，也是德国高校改革试点大学之一。 鲁尔大学的建筑风格时至今日依然是颇有争议的一个话题。因为在大学内， 大学图书馆和 Audimax 坐镇中央，而在四周都是由四座完全对称的高大建筑辅 以不同颜色而构成， 这一设计体现了各个学科的内涵，也来之于某个不闻名的设 计理念。 它体现了大学就如同知识海洋中的一座港口，而每座建筑则是启航的船 只。而 Audimax 更是如同一个牡蛎一样处于校区中。在 90 年代兴建的城市有轨 电车的车站顶棚也相应的以海浪为外形。 在这四十年中， 波鸿大学也造就了自己的一系列强项专业和特有专业，这些 专业在教学和科研方面都在全国具有重要的地位。自然科学方面，它的公认的强 项有神经学、微电子学、材料研究、激光物理、环保研究。环保研究目前有 200 多个研究项目在进行。德国研究协会的莱普尼茨奖从 1992 年来三次授予了这个 大学（地质学、数学和医学） 。在文科方面，这个学校闻名于世的有莎士比亚研 究、妇女研究、新时代学，有独特的东亚系、企业研究所、俄罗斯和苏联文化研 究所、黑格尔档案馆和欧洲独树旗帜的里查德.威廉中国文学翻译中心。 学校与全世界 21 个大学建有伙伴关系，其中包括上海、
东京、德克萨斯等 地的大学。这个大学对中国情有独钟，这里不仅有大量来自中国的学生、学者， 而且其东亚系汉学专业、 中国文学翻译中心是它的特色机构，已故教授马海茂先 生在德国汉学界享有盛誉。 更有意思的是，这个大学的校园中还有一个中国园林 。该校正 全力以赴地实现耗资 1 亿 7 千万英镑的 10 发展规划。 7.仿生双足节能行走机器人理论（主讲：袁立鹏） 该报告由在美国康奈尔大学进行博士后研究的袁立鹏教授主讲。 报告的内容 包括了他在康奈尔大学的生活感受以及其所在课题组研究的仿生双足步行机器 人节能行走的一些理论。 康奈尔大学（Cornell University）坐落于美国纽约州伊萨卡，是由企业家埃 兹拉· 康奈尔和学者安德鲁· 怀特两人携手合作创办的一所独具特色的私立研究 型大学，另有两所分校位于纽约市和卡塔尔教育城，是著名的常春藤盟校成员。 学校成立于 1865 年 （获得州长签署的特许状） ，康奈尔大学有七个本科生学院和 七个研究生学院。根据《普林斯顿评论》 ，康奈尔大学与斯坦福大学、麻省理工 学院、芝加哥大学、俄勒冈州立大学、加州理工学院、加州大学洛杉矶分校、加 州大学伯克利分校一同被誉为美国工程科技界的学术领袖。 康奈尔大学从一开始 就兼具公立和私立双重性质，具有“公私合营”的特点，在它的 13 所学院中， 私人捐助建立 9 所，州政府资助建立 4 所，这在美国是独一无二的。 袁老师给我们展示了许多拍摄于康奈尔校内的照片， 给我们最大的印象是生 态与自然。 整个康奈尔校园坐落在一个类似于国家公园内，有山有水还有大片的 草地。 并没有高高的校园围墙给人以开放包容的感受。众多的野生动物与校园共 生，与人和谐相处。老师说在哪才能体验到什么天人合一。当然这么说也稍显夸 张， 只是一种对康奈尔优秀校园环境的描述。是我们这些一直呆在国内的人无法 体会到的。 老师是为开拓我们的眼界，但对我们而言，这些只是别人的故事，我们仅仅 是听众仅仅是看客。然而还是感谢袁老师给我带来的来自米国的感受。 谈及教育，这也是一直都在舆论中心的话题。老师在国外呆久了，见到三百 多人的大课理所当然的有点不能适应。 他虽一直强调在国外上着十来人的小课上 惯了以至于无法扯开嗓门满足我们三百号人的听力。我倒是觉得老师过分自责 了。毕竟是我们学生在底下交头接耳，想听的听不着，要讲的讲不好。分明是学 生给老师制造了太多干扰，在这我也只能表示无奈与感慨。我们究竟怎么了。当 然，我也不能对别人横加指责，只是作为学生还是要注意一些。 在强调了无数次纪律之后老师也只能无奈的继续他的演讲。 作为来自研究机器人实验室的学生， 自是对袁老师研究的仿生双足机器人很 感兴趣。一下是袁老师所在课题组研究的机器人的新闻，虽已经是旧闻： 据英国《每日邮报》网站 2011 年 5 月 11 日报道
，由美国康奈尔大学设计和 研制的一款新机器人“漫步者”近日创造了一项新的世界纪录：在没有更换电池
的情况下持续行走了 40.5 英里（约 65 公里） 。 “漫步者”用 30 小时 49 分钟 2 秒完成了这一壮举，时速约 2 公里，它在康 奈尔大学操场上行走了 307.75 圈。人们最初为其制定的目标是 26.2 英里（约 42 公里） ，但当它用 20 小时走完这段路程后，仍然继续前行并创造了世界纪录。为 了热身，这款机器人在正式“漫步”的前一天，还在美国癌症协会举办的“为生 命接力”活动中行走了 30 圈。 “漫步者” 机器人项目受到了美国自然科学基金会的资金支持。科学家们在 “漫步者”身上装了 6 个小型电脑，可以执行 1 万行的计算机代码。这款机器人 的总重约 10 千克，其中锂离子电池重约 2.7 千克。它的身上装有 4 个电动机， 其中一个控制外侧两条腿上的踝关节，一个操控内侧两条腿上的踝关节，还有一 个掌控双腿的摆动。 剩下的一个则是控制内腿的弯曲以把握方向。与大多数机器 人不同的是， “漫步者”在行走时保持平衡的方式更接近真人。此外，它还更加 节能。 研制这款机器人的项目负责人称： “我们已经实现了用 5 美分（约 0.32 元） 的电让机器人行走 186076 步，而且没有跌倒。 ” 通过建立该机器人的动力学模型， 分析了机器人节能行走时各个步行阶段的 受力要求，分析各关节的运动消耗，通过建立新陈代谢函数，对关节的运动，电 机的输出进行优化，进而得到最优的新陈代谢值。该机器的目标是稳定、节能。 课题组研究了人类行走的步行周期样本。 以人类的步行样本作为机器人的基础样 本，并通过动力学研究其稳定性建立稳定控制器，对样本进行补偿。为了实现节 能的目的， 该机器人需在可行的解域内求得新陈代谢函数值最小的解。最终该机 器人的新陈代谢值为 0.28，与人类的 0.26 已经相当接近。 8.如何过好研究生阶段（主讲：陈维山） 总的来说，主讲人陈维山教授是极其幽默的人。 最大的幽默就是在我们即将研究生毕业的时候跟我讲研究生阶段该如何进 行研究。还来得及么？在座的大家都呵呵了。都在怀疑这样的讲座是否有意义， 是否真能对我们这些即将离开校园的研究生们有所作用。初觉有些讽刺的意味。 当然， 对在座那些继续科研继续就读博士的准博士们，这样的题目下是必然能够 有所收获的。 陈维山教授用自己培养的百名博为例子， 从以下几点展开研究生阶段该如何 学习如何研究，以及导师与学生之间该有怎样的关系。 一、选题很重要。 一个高水平的题才能出高水平的文章；而一个合适学生
的 课题才能使学生发挥所长得到锻炼；一个恰当的题才能有成果。 二、优秀学生是引导出来的，不是教出来的。导师的作用在于引导学生去思 考，去体会，引导学生以较为明晰的方向向课题的前端去发展。而优秀的学生已 经有足够的学习能力， 而这些能力也是通过导师平时的引导锻炼出来的，当然里 面更有学生的努力与用功。 三、先发散后集中的思维。 做课题的初期需要发散的思维，需要学生及老师 从各方各面去思考，大量的，发散的阅读相关甚至不相关的文献，给课题奠定良 好扎实的基础。 在此基础上， 给课题以可行的方向， 开始推动课题前进。 而此刻， 需要学生对相关的理论与技术有着集中深刻的认识，这样才能有良好的成果。 四、优秀的学生善于规划，工作有条理。课题需要按部就班地推进，这需要 学生对自己的课题有良好的规划，保证课题的进度。而有条理的工作是保证课题
进度的要点。 五、优秀的学生应善于总结和提炼科学与技术问题。所谓课题，特别是机械 工程类的课题， 无非就是科学与技术问题的研究。能够系统地总结和提炼科学与 技术问题，课题才能事半功倍。 六、优秀的学生知道怎么节省时间资源。时间就是金钱，对于课题也是。运 用恰当的方法节省时间， 使课题事半功倍。博士三年毕业跟博士六年毕业可差太 多了。 七、要有团队精神。一个大课题并不是一个人包干的。会有前人的基础，会 有同期的帮助，寸有所短尺有所长，发挥大家的特长才能高效的完成课题。
机电工程学院
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题 目 1： 先进国家研究生综合素质培养 题 目 2： 工程机械机电液及其智能化技术 题 目 3： 机电一体化的现状及发展 题 目 4： 超声马达摩擦学 题 目 5： Higher education at Ruhr-Universitaet Bochum, Germany 题 目 6： 英国布鲁内尔大学留学生涯介绍 题 目 7： 仿生双足节能行走机器人理论研究 题 目 8： 研究生阶段该如何过——百名博培养过程的体会 题 目 9：
学 姓 学
科 名 号
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1.先进国家研究生综合素质培养（主讲：李瑰贤） 李瑰贤教授以美国为例，介绍了美国的研究生综合素质培养。 美国是当今世界上高等教育,包括研究生教育十分发达的国家。一百多年来 的研究生教育历史,使美国建立了一套比较成熟的研究生教育体系。据《亚洲华 尔街日报》调查,亚洲学者认为全世界最好的 10 所大学中有 8 所是美国大学。 早在上个世纪 70 年代,据 CBD(Commerce Business Daily) 调查,全世界取得研究 成果最多的 44 所大学的前 20 名中,就有 16 所是美国的主要研究型大学。这些 大学对培养美国高级人才起着重大的战略作用。认真研究这些大学的办学经验, 尤其是其为国家培养高层次专门人才的研究生教育是十分有意义的。 美国的研究生教育是世界所有国家中规模最大的。 早在 80 年代,许多研究型 大学,如哈佛大学、加州理工学院、麻省理工学院、耶鲁、斯坦福等大学的在校 研究生与本科生之比已大于 1 ,而全国学士学位与研究生学位之比已达 5 :2 。许 多学者认为,美国的研究生教育已过渡到大众化教育阶段。 1862 年,哈佛大学的一 位著名学者托马斯·希尔曾说过:“如果我们学校的天才只被限于知识的灌输,而 不是为拓展知识做出贡献的话,那么现在是我们成立一个新机构、去拓展知识的 时候了” 。 一百多年来,正是本着这种积极开拓的精神,美国的研究生教育才不同于 其他的几个教育发达国家,有了自己显著的特点。这也使美国成为至今为止世界 上公认的研究生教育水平最高的国家。 美国的研究生教育与国家社会发展需要积极互动并形成良性发展态势。 与德 国不把科学研究和研究生教育与国家需要直接对应不同 , 美国研究生教育自始 至终与国家战略保持着密切的联系。 在美国科学研究的主要部分都是放在大学里, 由导师和研究生来完成。这就赋予了美国研究生教育以极端重要的责任,科学研 究自始至终是美国博士生学习计划的一个重要环节,科研能力是衡量博士生水平 最重要的指标。所以美国各大学普遍重视研究生参加各种科研活动,而美国在军 事、宇宙空间技术、海洋开发等方面的大批科研成果都有大量研
究生的参与。 美国非常重视课程学习,尤其重视基础理论课程,基础课程授课时数的比例逐 年上升,专业课程学习时间逐渐下降,研究生院为学生提供可供选修的课程。而且 在教学计划上具有灵活性,学生对选修课有较大的自主选择权。研究生根据自己 的基础、特点和兴趣,参加本系、本院和其他各大学的课程设置,制定出符合自己 需要的个人学习计划。其中有些课程是本系的,有些是跨学科和跨系的。研究生 院既规定了必修课,又规定了选修课,这样既有共同计划,不放任自流,又充分发挥 了研究生个人的特长和创造性。美国各大学普遍重视研究生参加各种科研活动, 在军事、 宇宙空间技术、 海洋开发等方面的大批科研成果都有大量的研究生参与。 并且大学与企业合作,共同培养研究生。因为企业拥有大批杰出的科学家及先进 设备,研究生在这种环境中科研能力提高得很快。 当代美国研究生的培养特别注重研究生学术交流的开放性和国际性。 通过各 种校内和校际的学术活动,如学术报告会、研讨会,校内和几个学校联合邀请外国 的专家、教授举行讲座和做专题报告,一般来说这些报告都代表了该领域在国际 学术上的先进水平。 广泛开展国际学术交流,以开阔视野。从 60 年代起,美国学校 为达到广收人才,开放思想,教育面向世界,实行国际化办学,以各种优越的入学条 件,吸收了大量外国留学生。60 年代末,在美国留学生人数为 134000 人,目前已增 至 36000 人,其中 40 %以上在攻读硕士以上学位,有 100 多所大学,外国留学生人数 在千人以上。据统计,每 5 个研究生中,就有 2 个是外国学生。美国大学任教的教 师中,外国教师也占了相当比例。广泛的国际学术交流,使各学科的科研成果得以
从开放的环境中汲取营养,有利于科研成果的转化和交流。如美国在航天工程技 术、超导工程、高能物理研究、生物化学工程等技术领域保持世界先进水平,都 是通过科学研究国际化所取得的。 2.工程机械机电液及其智能化技术（主讲：吕广明） 一直以来，国际市场上工程机械技术产品由美国、日本、西欧、俄罗斯等国 际大型企业集团所垄断。在全球范围内，传统的工程机械产品与现代电子技术、 网络信息技术、计算机技术、通讯技术、人工智能技术、机器人技术和多传感器 融合技术等高新技术相结合， 大大提高了产品的技术含量， 形成了 “机电一体化” 、 “机电液一体化” 、 “电子化” 、 “自动化” 、 “建设机器人”技术等一大批成熟的高 新技术，进而开出了一大批高技术含量、高档次的工程机械产品。因此，传统的 工程机械基础与现代的高新技术相结合，形成
“机电液光讯一体化工程机械” 、 “智能化工程机械” 、 “机器人化工程机械” 、 “信息化工程机械” ，这也是未来工 程机械技术发展的方向与趋势。 近年来， 我国工程机械行业产业结构得到了快速升级，技术研发能力也在不 断的提高。 我国工程机械行业产品不论是在高端、大型还是在智能化方面都取得 很大的进步。 尚普咨询机械行业分析师认为虽然中国工程机械行业正表现出强劲 的上升势头，但中国工程机械企业在产品层次、技术水平、及技术创新能力上与 国外先进企业有很大的差距， 很多原材料要依赖进口。因此中国工程机械行业要 想在国际市场上表现出强劲的竞争力，就要迈过技术创新这道坎。 我国工程机械制造业在自主创新方面存在三方面的不足： 第一、 技术来源上存在问题。工程机械制造企业一般有社会公共技术研究平 台提供的， 企业自主的原创性技术和企业通过引进技术及消化吸收后所形成的三 个技术来源。 科技体制的改革导致原属于产业部门公共性质的研究机构转制成企 业，经营性身份没有义务和能力去从事共性技术的研究。而且，从工程机械行业 整个创新体系上看，结构上共性技术研究缺位； 第二、作为自主创新主体在创新过程中发挥的作用明显不足； 第三、目前，国内工程机械企业研发经费投入的力度不大，实验和检测平台 的投入明显不够。实验做得不多，数据积累就不够，没有数据库的支撑，产业就 不可能创新。 现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机 械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种 性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业 效率、 使用寿命等。 目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置在现代工程机 械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和 平地机的自动找平,摊铺机的自动供料 ,挖掘机的电子功率优化 , 柴油机的电子调 速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着 科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械 上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。 在过去的几十年， 机器人控制理论得到了极大的发展。国内外专家学者做出 了许多有益的尝试，取得了丰硕的成果。然而，大多数控制方法需要合适的数学 模型。 但由于机器人动力学的非线性、 时变性、 多关节强藕合及变惯量等复杂性， 不仅其数学模型的参数， 就连数学模型的类型都很难准确确定。由在线进行
系统 辨识的方法确定的动态数学模型将随着负载和机器人型位的变化而不断变化。 其
巨大的计算量使这种方法根本无法应用到实际中去。因此在实际应用中，我们看 到最多的应用还是 Pl，PD 和 PID 控制。另一方面，人类的操作员在执行相似任 务的时候，并不需要知道什么数学模型，却能够执行得很好。因此，采用一种方 式模拟人类的行为而不需要大量的数计算的控制方法自然而然地被提出来， 这就 是所谓的智能控制。智能控制涉及到人工智能的多个领域，包括专家系统、神经 元网络以及模糊控制等。机械工程不断重视新型的计算机人才和智能技术的发 展。 科学发展的最终目的就是由理论科学转化为技术。而计算机科学就是信息理 论发展的最终应用成果。 目前的研究重点就是计算机与人工智能的结合，并将其 应用机械工程制造中。 企业通过智能化的实现可以有效的提高企业生产水平，改 善生产模式，提高质量，降低成本等，进而提高企业在国际市场中的竞争力。 目前， 在工程机械里已经越来越多的使用智能化的技术。可以说在工程机械 里智能化的技术使用水平高低直接影响工程机械的自动化水平高低。 智能化技术 逐渐成为工程机械实现现代化程度的重要标志。研究工程机械的智能化技术，进 行推广应用，不仅能够加快施工的进度，符合现代化安全、节能、环保等施工要 求， 有着非常重要的作用， 而且还能满足我国在构建社会主义资源循环型的社会 要求，所以应该重视智能化技术的研发，促进社会经济的发展进步。 3.机电一体化现状及发展（主讲：张广玉） 机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技 术、信息技术、机械技术及其它技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。美国 IEEE/ASME 于 1996 年给出了一个较为全面的定义： “对机电一体化初步定义为 ‘在工业产品和过程的设计和制造中， 机械工程和电子与智能计算机控制的协同 集成’ ，包括 11 个方面：成型和设计；系统集成；执行器和传感器；智能控制； 机器人；制造；运动控制；振动和噪声控制；微器件和光电子系统；汽车系统； 其它应用” 。目前，国际上普遍采用日本机械振兴协会的定义： “机电一体化是在 机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装 置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称” ，涉及机械制造技术、 电子技术、信息处理技术、测试和传感器技术、控制技术、接口技术、计算机技 术、伺服驱动等多种技术。机电一体化技术对现代工业的发展有巨大的推动
力， 因此世界各国都在大力推广机电一体化技术。 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是 20 世纪 60 年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广 泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国 均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。1989 年在日本东京召开的第一 届国际先进机电一体化学术会议，是机电一体化向纵深发展的标志，各国政府也 开始有计划地推动和发展机电一体化技术和产品。目前，日本和美国在机电一体 化产品开发和应用方面处于世界领先地位。 美国商务部曾发表过一份关于日本机 电一体化的研究报告， 对日美两国机电一体化技术的基础研究、超前开发与形成 产品等三方面进行了比较， 结论是除机器视觉与软件外，日本的基础研究与美国 是可以比拟的。当前，两国都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触觉和 人机对话功能的人工智能工业机器人、 柔性制造系统等列为高技术领域的重大研 究课题，并投入大量资金支持发展相关技术。 机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综 合， 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电一体化
的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着绿色化、智能化、网 络化、微型化、模块化等多方向发展。 绿色化：工业的发达给人们生活带来了巨大变化：一方面物质丰富，生活舒 适；另一方面资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源， 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产 品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康 的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色 化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。工业的发展使得资源减 少，生态环境受到严重污染。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成了适应 未来发展的一大特色。 智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能系统 是一个知识处理系统，它包括知识表示、知识利用和知识获取三个基本问题，其 最终目标是模拟人的问题求解、推理、学习。人工智能在机电一体化建设中的研 究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。 “智能化”是对机 器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、 模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思
想、新方法，模拟人类的智能， 使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。目 前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法是机电一体化产品（系统）实 现智能化的四种主要技术， 它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化 程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活 动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。 网络化：网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、 教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革， 同样也给机电一体化技术带来了重 大影响，例如通过网络对机电一体化设备进行远程控制。各种网络将全球经济、 生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只 要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各 种远程控制和监视技术方兴未艾， 而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产 品。 微型化兴起于 20 世纪 80 年代末， 是机电一体化向微型机器和微观领域发展 的趋势微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入 的空间，并易于进行精细操作，因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比 拟的优势。因此在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都 有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中 已制造出亚微米级的机械元件。 机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这 三者的共同技术。 模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间 的零部件通用化程度， 提高产品的可装配性、 可维修性和可扩展性等。 融合机械、 电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向， 具有高度自 主性、良好协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系 统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子 （MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。 利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。 机电一体化是许多科学技术发展的结晶， 是社会生产力发展到一定阶段的必 然要求。21 世纪，机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来
显著的经济效益和社会效益。 机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术 发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着科学技术
的发展， 各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为 主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势， 机电一体化技术的广阔发展 前景也将越来越光明。 4.超声马达摩擦学（主讲：曲建俊） 超声马达（简称 USM）是国内外日益受到重视的一种新型直接驱动电机。 同传统的电磁电机不同， 没有磁极和绕组不依赖电磁相互作用来传递能量，而是 利用压电陶瓷的逆压电效应将材料的微观形变通过共振放大和磨擦耦合转换成 转子或滑块的宏观运动（直线或旋转） 。具有功率密度大、无电磁干扰、低速大 转矩、动作响应速度快、运行无噪音、无输入自锁等特性，在非连续运动领域比 传统电机性能优越。在工业控制系统、汽车专用电器、超高精密测量仪器、办公 自动化设备、 智能机器人等领域具有广阔的应用前景。近年来倍受科学界和工业 界的重视，是机电控制领域的一个研究热点。 超声波马达主要由定子和转子两部分组成。 依定子的基本驱动原理可分为行 波型和驻波型， 按运动方式分直线型和旋转型两种；按定子表面椭圆振动的激发 方式分，有采用单模振动和采用多模振动之分。 尽管这些马达形态各异， 但是它们的原理却大同小异，都是通过超声振动激 发定子弹性体表面的椭圆运动， 然后利用摩擦耦合驱动转子运动。而依据马达的 驱动力特性，超声波马达又可分为磨擦驱动型、非磨擦驱动型、非接触驱动型。 磨擦驱动型是指通过定子与转子直接接触，依靠摩擦力驱动。磨擦驱动型马达大 致可分为三类，行波型、驻波型、蠕动式压电马达。 日本的 USM 技术处于世界领先地位，掌握着世界上大多数的 USM 技术发 明专利。 现在日本几乎所有的知名大学和大公司都在进行超声电动机的研究， 美、 英、法、德等国紧随其后，各自在相关方面取得了一定的研究成果。目前，在环 形和棒形行波 USM 批量生产和应用的同时，新型 USM 研究仍在不断地进行， 其研究的内容有以下几个方面：大矩超声马达，微小型超声马达，直线型超声马 达，声表面波超声马达，非接触超声马达，双自由度、多自由度超声马达。 我国于 80 年代开始 USM 的研究，起步虽晚，但发展迅速。哈工大、清华、 浙大、长春光机所、南航、天津大学、东南大学、信息产业部等单位在马达的结 构和驱动控制等方面进行不同侧重点的研究。 目前国内研究单位正在进行的研究 为新型 USM 的运动机理和结构的研究：例如大力矩 USM、无接触式 USM 以及 USM 的建模和设计理论研究。 USM 产业化应用研究包括环形行波型马达和棒形 扭转复合型 USM
的产业化生产技术的研究、驱动控制装置的小型集成化的研究 等。USM 驱动控制研究包括：PID 控制、自适应控制、神经元网络控制技术。 USM 实验及测量技术方面的研究,包括压电材料高电压激励下马达特性的测量、 USM 等效电路参数的测量、USM 瞬态和定态运行特性测量等。 5.Higher education at Ruhr-Universitaet Bochum，Germany 该讲座由我校的客座教授 Alexander Hartmaier，教授来自波鸿鲁尔大学，为 我们介绍波鸿鲁尔大学的研究生 鲁尔大学建立于 1962 年， 也是在新成立的联邦德国时期成立的第一所大学。 大学选址在波鸿市区以外的绿色草原地区 Querenburg，形成了一个独立校区。整
个校园由几个靠近的相对独立的建筑构成。 在校园内， 由学生宿舍构成的 Hustadt 大学城和 Uni-Center 购物中心，形成了一个整体。 在过去几年校园进行了大面积的校园维护改造工程。 兴建了在各种教学楼中 间的公用绿地。而以前这里几乎是寸草不生。原本鲁尔大学计划修建的更大。不 过现在很多建筑都已经不会再修建了，例如计划中的大学诊所等。为医学专业所 修建的两所建筑虽然竣工， 不过始终没有投入使用。他们长期以来都处于闲置状 态，现在已经确定改建为私人企业。 计划中，医学专业学生应该在大学诊所实 习积攒经验，现在只能够分布于波鸿以及周边地区的各大医院。长年以来，鲁尔 大学一直处于改革中，也是德国高校改革试点大学之一。 鲁尔大学的建筑风格时至今日依然是颇有争议的一个话题。因为在大学内， 大学图书馆和 Audimax 坐镇中央，而在四周都是由四座完全对称的高大建筑辅 以不同颜色而构成， 这一设计体现了各个学科的内涵，也来之于某个不闻名的设 计理念。 它体现了大学就如同知识海洋中的一座港口，而每座建筑则是启航的船 只。而 Audimax 更是如同一个牡蛎一样处于校区中。在 90 年代兴建的城市有轨 电车的车站顶棚也相应的以海浪为外形。 在这四十年中， 波鸿大学也造就了自己的一系列强项专业和特有专业，这些 专业在教学和科研方面都在全国具有重要的地位。自然科学方面，它的公认的强 项有神经学、微电子学、材料研究、激光物理、环保研究。环保研究目前有 200 多个研究项目在进行。德国研究协会的莱普尼茨奖从 1992 年来三次授予了这个 大学（地质学、数学和医学） 。在文科方面，这个学校闻名于世的有莎士比亚研 究、妇女研究、新时代学，有独特的东亚系、企业研究所、俄罗斯和苏联文化研 究所、黑格尔档案馆和欧洲独树旗帜的里查德.威廉中国文学翻译中心。 学校与全世界 21 个大学建有伙伴关系，其中包括上海、
东京、德克萨斯等 地的大学。这个大学对中国情有独钟，这里不仅有大量来自中国的学生、学者， 而且其东亚系汉学专业、 中国文学翻译中心是它的特色机构，已故教授马海茂先 生在德国汉学界享有盛誉。 更有意思的是，这个大学的校园中还有一个中国园林 。该校正 全力以赴地实现耗资 1 亿 7 千万英镑的 10 发展规划。 7.仿生双足节能行走机器人理论（主讲：袁立鹏） 该报告由在美国康奈尔大学进行博士后研究的袁立鹏教授主讲。 报告的内容 包括了他在康奈尔大学的生活感受以及其所在课题组研究的仿生双足步行机器 人节能行走的一些理论。 康奈尔大学（Cornell University）坐落于美国纽约州伊萨卡，是由企业家埃 兹拉· 康奈尔和学者安德鲁· 怀特两人携手合作创办的一所独具特色的私立研究 型大学，另有两所分校位于纽约市和卡塔尔教育城，是著名的常春藤盟校成员。 学校成立于 1865 年 （获得州长签署的特许状） ，康奈尔大学有七个本科生学院和 七个研究生学院。根据《普林斯顿评论》 ，康奈尔大学与斯坦福大学、麻省理工 学院、芝加哥大学、俄勒冈州立大学、加州理工学院、加州大学洛杉矶分校、加 州大学伯克利分校一同被誉为美国工程科技界的学术领袖。 康奈尔大学从一开始 就兼具公立和私立双重性质，具有“公私合营”的特点，在它的 13 所学院中， 私人捐助建立 9 所，州政府资助建立 4 所，这在美国是独一无二的。 袁老师给我们展示了许多拍摄于康奈尔校内的照片， 给我们最大的印象是生 态与自然。 整个康奈尔校园坐落在一个类似于国家公园内，有山有水还有大片的 草地。 并没有高高的校园围墙给人以开放包容的感受。众多的野生动物与校园共 生，与人和谐相处。老师说在哪才能体验到什么天人合一。当然这么说也稍显夸 张， 只是一种对康奈尔优秀校园环境的描述。是我们这些一直呆在国内的人无法 体会到的。 老师是为开拓我们的眼界，但对我们而言，这些只是别人的故事，我们仅仅 是听众仅仅是看客。然而还是感谢袁老师给我带来的来自米国的感受。 谈及教育，这也是一直都在舆论中心的话题。老师在国外呆久了，见到三百 多人的大课理所当然的有点不能适应。 他虽一直强调在国外上着十来人的小课上 惯了以至于无法扯开嗓门满足我们三百号人的听力。我倒是觉得老师过分自责 了。毕竟是我们学生在底下交头接耳，想听的听不着，要讲的讲不好。分明是学 生给老师制造了太多干扰，在这我也只能表示无奈与感慨。我们究竟怎么了。当 然，我也不能对别人横加指责，只是作为学生还是要注意一些。 在强调了无数次纪律之后老师也只能无奈的继续他的演讲。 作为来自研究机器人实验室的学生， 自是对袁老师研究的仿生双足机器人很 感兴趣。一下是袁老师所在课题组研究的机器人的新闻，虽已经是旧闻： 据英国《每日邮报》网站 2011 年 5 月 11 日报道
，由美国康奈尔大学设计和 研制的一款新机器人“漫步者”近日创造了一项新的世界纪录：在没有更换电池
的情况下持续行走了 40.5 英里（约 65 公里） 。 “漫步者”用 30 小时 49 分钟 2 秒完成了这一壮举，时速约 2 公里，它在康 奈尔大学操场上行走了 307.75 圈。人们最初为其制定的目标是 26.2 英里（约 42 公里） ，但当它用 20 小时走完这段路程后，仍然继续前行并创造了世界纪录。为 了热身，这款机器人在正式“漫步”的前一天，还在美国癌症协会举办的“为生 命接力”活动中行走了 30 圈。 “漫步者” 机器人项目受到了美国自然科学基金会的资金支持。科学家们在 “漫步者”身上装了 6 个小型电脑，可以执行 1 万行的计算机代码。这款机器人 的总重约 10 千克，其中锂离子电池重约 2.7 千克。它的身上装有 4 个电动机， 其中一个控制外侧两条腿上的踝关节，一个操控内侧两条腿上的踝关节，还有一 个掌控双腿的摆动。 剩下的一个则是控制内腿的弯曲以把握方向。与大多数机器 人不同的是， “漫步者”在行走时保持平衡的方式更接近真人。此外，它还更加 节能。 研制这款机器人的项目负责人称： “我们已经实现了用 5 美分（约 0.32 元） 的电让机器人行走 186076 步，而且没有跌倒。 ” 通过建立该机器人的动力学模型， 分析了机器人节能行走时各个步行阶段的 受力要求，分析各关节的运动消耗，通过建立新陈代谢函数，对关节的运动，电 机的输出进行优化，进而得到最优的新陈代谢值。该机器的目标是稳定、节能。 课题组研究了人类行走的步行周期样本。 以人类的步行样本作为机器人的基础样 本，并通过动力学研究其稳定性建立稳定控制器，对样本进行补偿。为了实现节 能的目的， 该机器人需在可行的解域内求得新陈代谢函数值最小的解。最终该机 器人的新陈代谢值为 0.28，与人类的 0.26 已经相当接近。 8.如何过好研究生阶段（主讲：陈维山） 总的来说，主讲人陈维山教授是极其幽默的人。 最大的幽默就是在我们即将研究生毕业的时候跟我讲研究生阶段该如何进 行研究。还来得及么？在座的大家都呵呵了。都在怀疑这样的讲座是否有意义， 是否真能对我们这些即将离开校园的研究生们有所作用。初觉有些讽刺的意味。 当然， 对在座那些继续科研继续就读博士的准博士们，这样的题目下是必然能够 有所收获的。 陈维山教授用自己培养的百名博为例子， 从以下几点展开研究生阶段该如何 学习如何研究，以及导师与学生之间该有怎样的关系。 一、选题很重要。 一个高水平的题才能出高水平的文章；而一个合适学生
的 课题才能使学生发挥所长得到锻炼；一个恰当的题才能有成果。 二、优秀学生是引导出来的，不是教出来的。导师的作用在于引导学生去思 考，去体会，引导学生以较为明晰的方向向课题的前端去发展。而优秀的学生已 经有足够的学习能力， 而这些能力也是通过导师平时的引导锻炼出来的，当然里 面更有学生的努力与用功。 三、先发散后集中的思维。 做课题的初期需要发散的思维，需要学生及老师 从各方各面去思考，大量的，发散的阅读相关甚至不相关的文献，给课题奠定良 好扎实的基础。 在此基础上， 给课题以可行的方向， 开始推动课题前进。 而此刻， 需要学生对相关的理论与技术有着集中深刻的认识，这样才能有良好的成果。 四、优秀的学生善于规划，工作有条理。课题需要按部就班地推进，这需要 学生对自己的课题有良好的规划，保证课题的进度。而有条理的工作是保证课题
进度的要点。 五、优秀的学生应善于总结和提炼科学与技术问题。所谓课题，特别是机械 工程类的课题， 无非就是科学与技术问题的研究。能够系统地总结和提炼科学与 技术问题，课题才能事半功倍。 六、优秀的学生知道怎么节省时间资源。时间就是金钱，对于课题也是。运 用恰当的方法节省时间， 使课题事半功倍。博士三年毕业跟博士六年毕业可差太 多了。 七、要有团队精神。一个大课题并不是一个人包干的。会有前人的基础，会 有同期的帮助，寸有所短尺有所长，发挥大家的特长才能高效的完成课题。