浅析慧鱼创意组合模型的研究现状与趋势
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摘 要：慧鱼创意组合模型是近代所诞生的一种技术含量较高且具有教育教学、工程仿真意义的拼装模型。本文首先引入了慧鱼创意组合模型，叙述了慧鱼模型在教育教学、工程仿真两方面的发展现状，讨论了在教育教学发展、工程材料应用、装配传动以及控制等方面的不足，对问题的解决进行了剖析，并对未来发展做出了展望。
关键词：慧鱼模型;教育教学;工程仿真
慧鱼创意组合模型于1964年在德国诞生，其涵盖了机械构件、电气构件、控制构件、气动构件、微型电机、计算机编程以及机器人设计等内容，使用者可以利用慧鱼模型的基本结构，辅以传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏等）、控制器（Robo TXT）、执行器和软件的配合实现任何生产过程的还原[1]。此模型有助于提高大学生的创新意识以及动手能力，也为大学生创新创业的实现提供了平台。
1 慧鱼创意组合模型的发展现状
慧鱼创新组合模型体现了不同学科知识点的组合，主要分为教学模型、培训模型、工业模型三大系列，本文针对慧鱼三大模型中的教学模型以及工业模型进行了探讨。
1.1 教学模型的发展
慧鱼教学模型的发展主要是体现在课程教学中，本文仅探讨慧鱼教学模型在电子设计、机械设计两门课程中的教学发展。
在电子设计课程中，近年来，许多高校选用慧鱼创意组合模型，采用开放式的项目分组模式，通过老师对学生项目的指导，让学生接触到图像化的编程，熟练应用VB、VC等高级汇编语言[2]。同时理论知识在项目中也得到了验证，在模型的拼接与控制程序的设计中，单级放大电路、多级放大电路、功率放大器等多种电路都得到应用。
另外，在机械设计课程中采用慧鱼创意组合模型，相比较机械类的实际材料，慧鱼主要构件采用的优质尼龙塑胶制成，更加适用于实践环节。相比较机械类构件的复杂连接方式，慧鱼通过燕尾槽插接方式，可以实现六面拼接、多次拆装和反复使用，摒弃了机械占地面积大、拼接麻烦的缺点[3]。
1.2 工业模型的发展
工程设计阶段由于受制于设备、场地等因素，需要工业化建模以及生产实施前的验证。慧鱼创意组合模型则完全符合工程中虚拟仿真的需要，先熟悉慧鱼创意组合模型，然后对机械零件测绘及建模，最后对工程进行装配和运动的虚拟仿真。用SolidWorks中设计与装配好的作品用慧鱼搭建实物，并编写程序去实现虚拟仿真设计中的运动，以此来验证设计的产品是否可行[4]。
2 慧鱼创意组合模型发展存在的问题及解决方案
2.1 在教学环节中存在的问题及解决方案
目前高等院校开设机械类课程教学过程中运用的设备主要是以实物教具以及多媒体电教设备为主。慧鱼创意组合模型虽能很好地解决资金投入以及体积存放困难等问题，但仍存有不够直观，且主要以验证为主，学生缺乏自己探究的能力，学生应用转化能力较弱等诸多问题。
部分高校已经意识到这个问题，创立了慧鱼机器人实验室，以便于科学研究与时间分析，让学生更加自由自主的参与到教育教学中，并通过参加全国机械创新设计大赛以及全国大学生机械设计大赛慧鱼竞赛等大型比赛，检验学生在知识综合应用能力、工程意识、团体协作能力等方面的能力[5]。
2.2 在工业环节中存在的问题及解决方案
2.2.1 工程材料
由于工业所需要的材料为钢材，慧鱼创意组合模型的材料为优质尼龙塑料，钢材需要考虑性能，包括含碳量以及刚度、强度、稳定性等条件是否满足要求;然而以上条件都是塑料所仿真不来的。同时工业设计需要对实际力、速度、加速度、力矩、力偶等参量进行分析，由于材料的原因，慧鱼创意组合模型的具体分析中参考价值不大。在材料方面，虽然说材料问题方面的缺陷是巨大的，但在材料不斷发展的以后，慧鱼的材料也会工业化的要求而变化，从而这方面的问题还有待商榷。
2.2.2 传动及装配
相比较机械类构件的复杂连接方式，慧鱼通过燕尾槽插接方式，可以实现六面拼接、多次拆装和反复使用。这既是慧鱼的优点更是其不足，第一，慧鱼的传动效率较低，不能达到工业传动的要求，只能作为基础运动的仿真，不能作为生产的标准。第二，慧鱼通过他简单的连接方式，较为容易的达到运动传动的要求，但未考虑实际的装配问题。因此慧鱼在装配上对工业也缺乏指导建议。在传动装配方面，主要是因为慧鱼与实际工业方面的冲突所决定的，可以通过改变连接方式改变拼接方式等途径，不断改良慧鱼与实际工业的接轨。
3 结论及展望
纵观慧鱼创意组合模型近几年的发展，慧鱼创意组合不仅对教学改革以及工业发展有着积极的意义，同时充满了很多的可能性。慧鱼创意组合模型在教学中的进一步发展，尤其是作为学生工业化启蒙及工业化实践入门的课程，可以更好地推动课程改革以及课程进步。然而在工业生产中，仍然存在着多种局限性，因此在今后的发展过程中，慧鱼创意组合的趋势应更多的涉及学科交叉领域，尤其是工程材料及生物科技领域，与其他先进的技术相结合，从而达到相得益彰的作用。
参考文献：
[1]宋玉梅，庞海文，孙增浩，丰欣，覃如影，解泽兴.基于慧鱼模型的传送式立体车库创新设计[J].科技视界，2019：34-36.
[2]王蕾，陈佳，林健.慧鱼模型在机器人电子设计认识实习中的应用探索[J].中国现代教育装备，2015（3）：10-12.
[3]范兴铎，应伟军，李映平.慧鱼创意组合模型在近机类专业机械设计基础课程教学中的应用[J].装备制造技术，2017（12）：95-111.
[4]陈晟.基于慧鱼创意组合模型的虚拟仿真设计[J].机械研究与应用，2015，5（28）：230-232.
[5]冀浩非.机械类实训开设慧鱼创意组合模型课的必要性[J].现代制造技术与装备，2016（2）：158-159.
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