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简述人体工程学的研究方法范文1
采矿工程专业实验教学对于培养学生对矿山建设和生产的整体认知和针对不同矿山的设计能力，以及将来在现场实际工作中的入手能力都有至关重要的作用。针对目前该专业实验教学的现状以及出现的一些问题，提出一些革新性的教学模式，并通过实践取得了一定成果。
关键词：
采矿工程;实验教学;教学模式
采矿工程专业是应用性和实践性很强的工科专业，该专业对于学生对矿山的整体认知和系统认知有很高的要求。该专业的实验教学对于培养学生这方面的能力有很好的承上启下的作用。作为长期从事采矿工程专业实验教学一线的老师，在该专业的采矿学开拓系统、采矿工艺，矿山压力与岩层控制中的采场上覆岩层移动规律实验，井巷工程的巷道施工、硐室施工、交叉口施工等课程的教学中体会到了很多不尽合理的地方并进行逐步的改进。
1采矿工程专业实验教学现状
新疆工程学院是一所2012年完成升本的工科应用类本科院校，其中采矿工程专业是隶属于采矿系的一个教学单元，实验课程有矿井开拓系统实验、采矿方法及采区巷道系统和生产系统实验、采场上覆岩层移动规律实验、相似材料模拟实验、岩石抗压强度试验、钻眼爆破施工工艺、交叉点及施工方法、开采引起地表与覆岩移动与破坏实验、矿井气候条件及通风阻力测定等实验课程。在教学过程中存在以下问题。(1)每门专业课的实验教学仅仅围绕本课程的课本内容讲解和设计，完全依附于课堂教学，和其他专业课交集很少，这与采矿工程的专业特性是不相符的。矿物开采是一个复杂的系统工程，就像人体的血管系统一样是相互影响、相互制约的精密体系。它的所有专业课程必须体现它本身的这一特点。同样，采矿工程各专业课的实验教学也必须体现这一特性。但在该校实际的教学过程中，是相互割裂的，没有融会贯通。比如在采矿学的开拓系统实验课中，往往只涉及立井、斜井、平峒、综合，单水平、多水平系统的模型展示，而没有将其与矿压、掘进施工、通风、爆破安全等课程进行相关知识点的链接。掘进施工与矿压、通风紧密相关，在实验模拟是只讲施工方法，但每种方法与矿压、通风的关系又不涉及。这种缺陷贯穿于整个采矿工程专业实验教学环节中，造成学生掌握的知识点也是割裂的，无法融会贯通，对矿业开采无法形成系统整体的概念，对将来毕业设计、生产实习以及现场工作会造成很大障碍。(2)实验教学课时太少，过程僵化。该校采矿工程实验课一般就是2个课时，这么短的时间严重限制了实验教师的授课内容和授课方式。实验教师只能简述一下实验原理和仪器使用，学生也是在准备不足的状态下匆忙连接仪器，粗略地完成实验内容，教师也没有充分时间对实验过程进行控制。很多学生还没摸到仪器，就到下课时间了，这样学生就失去了对实验课的兴趣，教师也没有成就感，形成恶性循环。实验课程的授课模式也是以教师为主、学生为辅，教师一直在讲，在示范，学生被动地听，简单地模仿。教学过程没有交流、没有讨论、没有活跃的学习氛围。
2对实验教学的重新设计
(1)把每门专业课涉及的实验课与其他专业课的实验内容进行有机的联系，消除以往割裂的状态。比如在讲授采矿学的矿井开拓系统模型课上，可以将每种开拓方式下对矿山压力的适应模式穿来，使学生形成系统而立体的概念，这样，在学习矿山压力这门课时，就会自然将开拓系统融合进来，起到事半功倍的作用。再比如进行巷道位置选择及断面形状模型展示时，将不同巷道位置、不同巷道形状的选择与开拓系统和矿压分布的关系一一书面展示，并由实验课教师详细讲解，达到融会贯通的目的。这样，就要求每门专业实验课的教师在熟悉该课程的教学内容外，对其相关专业课程的内容也要深入了解，这样才能将关联知识点有机结合，系统地讲解。同时，要求有足够的课时量来保证增加内容的有效讲解。还有就是要增加模型设备的投入，每门实验课增加一些相关课程的实验设备，现场就可以进行关联知识点的直观学习。(2)改变旧的教学模式。传统的实验课教学模式，往往是教师先讲解实验原理，然后示范实验过程和仪器使用，学生分组操作，得出实验数据，填入实验报告。这种方式以教师为主体，学生被动地模仿，一方面学生参与度低，没有积极性，另一方面，达不到激发学生创造能力的目的。为了消除这个弊端，回归实验课的本质，可以将目前成熟的翻转课堂教学模式引入实验课教学。即以学生为主体，教师适当参与指导。从学生的角度来设计实验过程，充分激发学生本身的求知欲、好奇心、创造感。比如矿山压力模拟测试，由学生自主查询资料，来模拟一个现场的掘进工作面或采煤工作面，然后根据工作面实际情况来设计矿压测试内容。每人提供一个初步的提纲，教师来进行审阅，提纲内容必须包括实际工作面的地质、断面等数据，测矿压的目的是为掘进设备选型服务，还是为掘进工艺设计服务，是预测初步来压，还是为加强支护提供数据，一定要明确。这一步完成后，学生就会进入一个现场的环境中，会主动去寻求问题的答案。答案在实验课现场的设备操作过程中可以获得，学生会积极主动地、带着目的性地进行实验课的实际操作。不仅掌握了仪器的使用方法，更重要的是明白了仪器做出的数据是用来干什么的。极大地提高了实验课的综合效果，并且为学生将来在工作现场实际能力打下了坚实的基础。
3结语
通过对实验课的教学革新，采矿专业各专业课程的实验课都有了很大的改观，教师的知识面广了，过去实验课的弊端逐步减少，每个学生都能主动参与，而不是一人做大家看，实验报告雷同的消极被动的情况。实验课是一个由感性认识到理性认识，再回到感性认识的一个循环往复的螺旋上升的提高过程，如何将实验课过程精心地设计，以达到这样一个过程，需要我们广大实验课程教师及相关专家在实践中不断完善。
参考文献
[1]张运楚.高校试验教学中创新教育现状与对策[J].实验室研究与探索,2016,2(2):26.
[2]付丽.实验教学改革与创新人才培养[J].实验科学与技术,2011,9(1):166-168.
简述人体工程学的研究方法范文2
[关键词]手术机器人，微创外科，机械结构设计
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0356-01
引言
现代手术医疗机器人的应用与发展是二十世纪医学科学发展的伟大成就之一。它因出血量少、失误率低、准确性高以及康复时间短等优点而深受广大医患人员所推崇，迅速在医学中各专业领域得以推广应用，尤其是在外科手术中，更是实现了前所未有的突破。随着国内外现代手术医疗器械及技术的迅猛发展，使得对外科手术的更安全、更可靠的要求得以实现[1]。目前，依靠于机械、智能控制、远程协控和计算机等多学科而兴起的机器人技术，正在不断的应用在外科手术中，并凭借着其智能程度高、信息测量准、安全可靠性高等特点，逐渐占据主体地位，并掀起外科手术领域一场新的革命浪潮。同时，作为医疗机器人的热点研究领域，现代手术机器人技术的实现，依赖于医学、生物力学、材料学等各个学科的技术支撑，尤其是机械工程学的硬件实现和计算机科学的软件完成。因此，先进机器人技术若想在高难临床手术、远程手术、微创手术实现等大量新型手术方法中实现，其机械结构的设计亦是至关重要的[2]。
1 现代手术医疗机器人的发展现状
1980年9月，世界第一例应用腹腔镜技术顺利切除阑尾的手术由德国妇产科专家Turner和Semm成功完成；1988年，通过对腹腔镜技术的深入研究，医师Chouard和Dulucq不断完善了这一技术，使得更多的患者能够通过这一技术克服这一疾病，并引起了世界的巨大轰动。
随着科学技术的不断发展，1990年，国外科学家Kwoh等人使用世界上最早的手术机器人来进行神经外科手术，此机器人名为“美洲狮560”，这也是最早被应用于神经外科手术的机器人。仅在3年后，随着科研工作者的不断研究，“美洲狮560”不断被改善，并被应用尿道前列腺切除等手术上，并逐渐的演化为一种专门行经尿道前列腺切除术的设备PROBOT。同期，为了满足更多手术的使用需要髓关节置换手术的机器人“ROBODOC”诞生，并成为第一个被美国FDA认证的手术医疗设备。
主从式机器人系统是在现代手术医疗机器人不断研究的过程中逐渐显现出来的，并最早应用于美国军方的远程手术系统中。随后，1994年，世界的第一台协助微创手术设备诞生，其可实现内窥镜自动定位功能，这也是美国Computer Motion公司研发的第一代产品，虽然在手术的过程中，其只是“扶镜”的电子机械手，但其代表着机器人技术已能够介入外科手术，具有深远的意义。1999年，随着“达芬奇”和“宙斯”机器人手术系统的诞生并投入使用，标志着真正“手术机器人”已能够完成现代的手术要求，在美国FDA的认证后，“达芬奇”现己成为世界上首套可以正式在医院手术室腹腔手术中使用的机器人手术系统。目前，此类主从式机器人系统已经成为了国内外普遍使用的设备。
2 现代手术医疗机器人的结构组成及特点
现代手术机器人系统主要由PLC智能控制台、传输网络系统和机械执行系统三部分组成。PLC智能控制台是现代手术机器人系统的核心部分，其是由智能控制系统、多视角手术操作监控装置、操作机器人控制设备、输入设备以及输出设备等组成。机械执行系统是由多组操作臂组成，分别控制着腹腔镜探测设备、以及操作臂的执行端，从而来完成手术。在通常情况下，进行手术的医生需要对手术机器人的控制设备来进行设定，以保证输出设备即机械执行系统动作的幅度、张开的角度以及活动范围等。在智能控制系统及操作机器人控制设备设定完成后，医生可在PLC智能控制台处通过多视角手术操作监控装置观察病人体腔内三维图像，从而操作输入装置来控制机械执行系统的操纵以保证手术的进行。为了保证手术过程中的精确性和稳定性，控制系统将会对手术医生的输入指令进行精确分析，并按一定的比例缩小后实时传递给机械执行机构。同时，为了能够保证手术的顺利进行，现代手术机器人还具有视觉引导、语音控制以及触觉反馈等尖端技术。
3 现代手术医疗机器人的结构分析与设计
根据前面介绍，目前国内外普遍使用的机器人为主从式手术机器人系统，其是现代手术机器人的主要代表，对于此类手术机器人的机械结构部分，国内外专家学者均在不断的研究分析，以保证其正常使用。此类机器人系统中，若要保证手术安全，机械人的执行机构就必须具有一定的操作灵活性和定位的精准性，与此同时，为了能够实现在各种复杂手术情况下，医生能够感受到手术过程中的各类情况以保证及时判断操作，手术机器人的机械执行机构还必须具有实时提供精确的反馈力的功能。因此，手术机器人的执行机构就应当有结构轻巧，重量较轻，体积在合理的范围内，操作灵活性高，工作空间大等优点。并要满足以下机械结构设计原则：
（1）手术机器人的执行机构具有足够大的运动空间已完成各类动作，为此要保证其自由度大于6；
（2）具有力反馈发生系统；
（3）机械执行机构简易轻便、易于操作。
因此，在以上的基础上，本文提出并设计了具有九个自由度的手术机器人的机械执行机构，其运动简图如图1所示：
在本文设计的结构中，9个自由度分别代表着人体上肢、末端位置、手术剪切及夹紧等动作，完全能够满足现代手术机器人的手术要求。
4 结论与展望
随着科学技术水平的发展，现代手术医疗机器人将越来越多的使用到手术过程中。本文简述了现代手术医疗机器人的发展历程，较为系统的说明了其结构组成及特点，并以应用于微创外科手术中的机器人为例，对此类机器人的机械结构进行分析，提出并设计了一种能够实现9自由度的机械执行机构，此种机械机构可以实现手术过程中的各类动作，为手术机械人的结构设计提供了一定的理论参考。
参考文献：
