机电一体化和机器人工程学 MEng (Hons)

Anglia Ruskin University - 安格利亚鲁斯金大学

培养解决技术问题和交流技术想法和概念所需的基础工程技能。这些技能对于成功完成你的项目和基于知识的模块至关重要。该模块将分为两个主要领域；数学和技术报告的写作。数学将着重于理解数学语言和解释工程数学表达所需的基本数学技能。代数技能也将得到广泛的发展，以进行数学分析和解决工程问题。该模块还将介绍三角学和几何学的数学知识，以及它们在解决实际工程问题中的应用。技术报告的写作是工程师的一项基本交流技能，并将在整个课程中得到发展。该模块的这一部分旨在提供工具，使你能够组织和提出技术报告，并正确参考。你将利用适当的IT技能，通过书面文字和图形手段传达技术观点。

开始你成为一名机械工程师的旅程，发现与这个行业相关的广泛的应用和学科。通过在课程的早期阶段深入了解职业机会，你可以在整个学习过程中跟随你的兴趣。你将了解工程在社会中的作用，环境问题和可持续性，研究工程中的道德问题和市场营销的重要性，商业理解，工程标准，以及从事工程职业的法律方面。你将涵盖机械工程的历史，用永远改变人类生活的鼓舞人心的成功来激励你，同时也从失败中吸取教训。通过这个模块，学生将有机会参观制造和工程公司，并开始作为一个工程师进行思考和批判性分析，发现如何用机械工程的术语将复杂的系统分解成零件和子零件，从而使你能够简化复杂的系统。我们也鼓励来自工业界的客座讲师来访，以及来自专业机构如机械工程师协会和工程与技术协会的代表来访。我们将鼓励你加入专业机构，如IMechE和IET，并在整个课程中利用这些优势。机械工程简介.

在这里，你将专注于工程的两个关键方面。首先，你将研究矢量并利用这些知识来理解基本机械问题中的牛顿定律。你将把它与系统的静态分析和平衡联系起来，从而计算机械结构中的各种应力。第二部分旨在介绍一系列工程材料的结构和性能，深入了解金属和非金属的原子结构，以了解影响材料物理性能的因素。它提供了对金属机械行为的回顾，如负载延伸曲线及其解释。你将对工程材料进行实践性的拉伸试验，使你能够应用课堂上的知识。你还将通过平衡图探索金属的合金化，利用这些信息来确定结构。你将通过一系列的实验室实验来发展你收集和解释科学信息的技能。这将帮助你熟悉机械结构的定义和应用，随着对机械零件和结构中的应力分布和转化性质的进一步研究，你将能够评估基本的失效标准，并在工程设计中应用安全系数。

通过基于项目的学习来应用你的学习，你将有个人工作和小组工作，你将在机械工程组的学生的多学科范围内。本模块旨在为你提供对制造工艺和机电一体化的基本了解，从课堂上的理论介绍到实践活动。你将深入了解选择最合适的制造工艺的必要性，设计和建立基本的电子电路，将机械产品与电子电路相结合，形成一个机电一体化产品。你将被介绍到现代设备，如数控机床和电子制造和测试设备。你将学习如何遵守有关安全车间和实验室实践的规定，应用你的材料和结构知识来分析其设计和原型的结构完整性。

这个以项目为基础的模块的主题是改进现有机械器具/产品的设计，使用设计概念以提高性能指标（例如，降低成本、易于制造、减少交货时间）。旨在让你有机会在机械工程的多学科领域进行小组工作，你将努力实现一个共同的目标。你将使用专门的工程软件包，如Autodesk Inventor和ANSYS，为产品设计零件，并在三维CAD软件包的装配环境中应用适当的约束，利用设计概念（如制造/装配设计）来提高产品性能。你将被介绍到结构设计、材料、机械完整性的概念以及它们在设计产品时的重要性。本模块将帮助你理解和应用与统计学、工艺质量保证和法律以及道德问题的影响有关的理论概念。你还将专注于有限元分析（FEA）的应用及其在机械产品完整性的数值分析中的使用，以评估在工程相关用途中的适用性。你将学习计划你所选择的产品的制造方法（使用合适的现代制造和原型制作方法，如数控加工、3D打印），使用机械测试方法（如拉伸试验、弯曲试验），并通过数值分析验证你的工作.

在研究电子技术的任何方面时，对信号的性质、特点和来源的正确理解是一个重要的部分。在这里，你将获得对信号的广泛理解，它们的来源以及如何使用模拟和数字技术来处理它们。你还将深入了解信号如何被描述、分析和过滤，尤其是频率分析及其在音频信号中的应用。

在这里，你将被介绍到电气工程，探索各种各样的主题，如欧姆定律、基尔霍夫定理、特维宁定理和诺顿定理，这些都是能够将理论应用于工程解决方案所需要的。你将被介绍到直流和交流电路，在学习理论的同时进行实验室实践，让你亲身体验模块中涉及的各种类型的电路和理论。

罗斯金模块的设计是为了让我们的学生为复杂、具有挑战性和不断变化的未来做好准备。这些跨学科模块提供了进一步拓宽你的视野、发展你的智力灵活性和创造力的机会。你将与来自不同学科的其他人一起工作，使你能够批判性地反思单一学科在解决更广泛的社会问题方面的局限性。你将得到支持，建立跨学科的有意义的联系，应用新的知识来解决复杂的问题和关键挑战。罗斯金课程旨在增强你的信心，寻求并最大限度地发挥你的潜力，使你具有独特的优势，提高你在工作场所的成功率。

在以前的模块基础上，你将继续应用数学来表达和解决工程问题，继续包括更复杂的数学概念。你将被介绍到微积分、复数和拉普拉斯变换，帮助你理解这些概念对工程分析和设计的巨大影响，特别是它们在专业软件中的应用。你将学会应用微分和积分技术来解决动力学、控制、结构分析、工程优化和计算工程中的工程问题。你还将学习通过使用分析和数字技术解决复杂的方程和微分方程来分析工程概念。编码也被用来发展你解决问题的能力，并创建复杂数学问题的解决方案，你将把它应用于工程问题，创建一个逻辑的步骤或解决方案序列，然后你将开发测试，以检查解决方案是否正确。

深入了解并学习数值方法在工程中的应用，以及其在工业中的应用范围，其局限性和解决问题的范围。本模块的主要目的是为你提供一个关于当今工业中的计算问题解决方式的概述，以及对现实世界设计的期望。首先，你将学习可用于各种工程学科的C++编程语言，你将通过学习机器人、结构工程、流体力学、制造和汽车工程等领域的学科相关应用来探索。通过对有限元和有限差分方法的初步理论归纳，你将主要是 "动手"，并在现实设计的学术项目中应用有限元分析和CFD。在理论层面上，你将学习对基本的有限元和有限差分问题实施手工计算，向你展示使用数值方法解决问题的详细过程。所学的技能听将使你能够进行必要的研究，获得测试数据，建立有限元分析和CFD模型，并通过案例研究验证你的结果.

这个以项目为基础的模块将帮助你准备实际规模的工业项目，涉及具有广泛通用性的实践活动。在3-4人的小组中，你将被要求进行团队工作研究，研究可行性，创建/提供所需的CAD文件，并进行FE和CFD分析，以设计一个按比例缩小的产品，在指定和实际的规格下工作。该产品将需要在有限元分析和CFD中通过持续的迭代进行优化，最终的方案将被制成原型。一旦产品被制造出来，你将需要进行实验，并使用测试数据与数值分析的数据进行比较，给出一份报告来证明你的成就。

机械工程系统，结构或机械，经常遇到与振动有关的问题，这可能导致设计和产品的失败。本模块的一部分将为你提供对振动问题的基本理解，以及对工程系统中的问题进行建模的必要分析工具。这将包括振动的分类和单自由度系统的自由和强制振动的分析。你将讨论振动控制的方法，以及强调应用工程的振动测量。该模块的第二部分将为你提供控制系统的基础和分类，包括前馈与反馈和开环与闭环控制，以及使用拉普拉斯变换方法来分析线性控制系统。

在这里，你将探索机电一体化系统的不同方面，包括传感、编程、数据采集、信号调节、控制和驱动（电气/机械/液压/气动），通过讲座和实验课程的混合。这将使你有机会将你的知识应用于真正的系统，给你带来实践经验。在传感方面，你将涵盖传感器的基本类型，其工作机制和应用。编程涉及到目前可用的不同模式，例如，手动和自动编程，让你探索Arduino Uno。你将被介绍到可编程逻辑控制器（PLC），以帮助你了解它们在工业应用中的适用性。在数据采集方面，你将研究模拟到数字和数字到模拟的转换，数字数据表示和有用转换阶段的电路分析。你还会被介绍到控制理论的基础知识：方框图和反馈，比例控制，比例-积分-衍生（PID）控制，直流电动机的详细分析，以及最后的速度和位置控制。还将介绍机械执行系统，让你全面了解机电一体化系统的不同部件如何协同工作，包括与齿轮传动系统、液压泵、阀门、气动系统、运动链等有关的概念.

本模块将使你深入了解研究设计的理论和方法，并允许你进行一个独立的研究项目。模块的第一部分将引导你制定一个研究计划以及一个成功的研究伦理学申请。模块的第二部分包括监督支持你进行与你个人学科相关的独立研究，导致在一个复杂的多因素问题上的实践、概念或技术进步。

任何企业要想有效地运营并满足客户的需求，就必须有可靠的运营系统，这对技术变革和全球市场的工程企业尤为重要。你将发展对工程操作系统的关键意识和理解，包括企业高效运作和可靠地满足客户需求所需的生产、制造、计划和工厂资源。你将对复杂的技术组织中使用的操作系统进行深入的研究，以确定良好的做法和工具和技术来系统地开发和提高这些系统的效率，包括使用离散事件模拟。

在这里，你将有机会分组工作，进行机器人系统的设计、开发、集成、编程和应用。这个团队活动将包括遵循一套设计机器人系统的准则，然后以符合成本效益的方式进行开发。集成将涉及结合电气/机械部件，并在适当的编程语言（基于图标或基于文本）的帮助下对其进行编程，以执行一组特定的任务。这涉及到批判性地分析将安装在机器人系统上的传感器和执行器的选择。你将参与机制、电子和制造设计的实践活动，这涉及到对机器人系统的操作环境、电源要求和传感能力等限制因素的批判性理解。这将有助于你了解如何为机器人系统的不同方面集思广益，并对设计和开发这类系统所需的妥协有所了解。

在这个模块中，你将专注于智能自动化技术和机器人领域，并结合智能系统和自适应机器通信。你将全面了解设计和操作的技术方面和最先进的方法，获得在柔性制造单元中这些智能系统的自动化、编程和互动的知识和概念。您还将探索它们对环境变化的适应性，研究机器人系统的能力、局限性和未来趋势，以指定和规划机器人装置，主要阶段是设计和操作自动化工业应用的制造功能。