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| 內容簡介： |
《新工科科技劳动实践》是一本在教育部产学合作协同育人等项目支持下，面向新工科教育的通识课教材，其配套课程已获批国家级虚拟仿真一流课程与天津市社会实践一流本科建设课程，权威性与专业性兼具。來源：香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk
教材以科技劳动实践为核心，系统构建工科知识体系。内容融合创新创业理论与方法，深入讲解3D建模、数字孪生、3D打印、工业机器人等先进制造技术，同时包含智能车与鸿蒙系统、智能制造与工业 AI等前沿领域知识，全方位覆盖劳动技能、科学知识与劳动观念。
本书特色鲜明，由高校教师与企业技术专家联合编写，产学结合、实战性强，以丰富的实战案例为引导，将抽象理论转化为可操作的实践场景，同时配套习题参考答案、电子课件、实验指导书等数字化资源（扫下方二维码获取），助力学习者高效掌握知识与技能。
本书适合本科高等院校和高职院校不同层次学生使用，可作为科技劳动实践课程及创新创业课程的教学用书，也适合对科技劳动、先进制造技术感兴趣，希望提升实践创新能力的自学者参考。
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| 目錄：
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第1章 创新与创业 001
导读 001
1.1 创新与创业 001
1.2 创新是基本的通识能力 002
1.3 创业是开创一番事业 003
1.4 创新的基本特征 004
1.5 开启创新的方法——头脑风暴 006
1.6 创新设计思维 008
1.6.1 创新方法概述 008
1.6.2 TRIZ 创新理论 010
1.6.2.1 TRIZ 理论概述 010
1.6.2.2 TRIZ 理论核心思想 011
1.6.2.3 TRIZ 理论主要内容及方法 013
1.6.3 其他创新理论 016
1.6.3.1 头脑风暴法 016
1.6.3.2 列举法 018
1.6.3.3 联想法 019
1.6.3.4 设问法 021
1.6.3.5 系统提问法 024
1.6.3.6 形态分析法 026
1.6.3.7 整理类技法 028
1.6.3.8 德尔菲法 030
习题 032
第2章 三维模型设计 033
导读 033
2.1 3D 建模概述 033
2.1.1 什么是3D 建模 033
2.1.2 3D 建模软件发展概述 034
2.1.3 3D 建模的主流软件 035
2.2 3D 建模绘图基础 038
2.2.1 Solidworks 简介 038
2.2.2 如何绘制草图 039
2.2.2.1 草图基本元素 039
2.2.2.2 绘制草图的准则 041
2.2.2.3 绘制草图的基本工具 042
2.2.3 如何创建特征 042
2.3 3D 建模方法与实战案例 043
习题 048
第3章 数字孪生技术 049
导读 049
3.1 数字孪生技术：驱动工业智能化的新引擎 049
3.2 数字孪生技术的概念与内涵 050
3.2.1 发展历程与背景 050
3.2.2 数字孪生技术的概念 051
3.2.3 数字孪生技术的特点 051
3.2.4 数字孪生技术的组成要素 052
3.3 数字孪生技术的关键技术 053
3.3.1 建模技术 053
3.3.2 数据采集与处理技术 054
3.3.3 人工智能与机器学习技术 056
3.3.4 可视化与交互技术 056
3.4 数字孪生技术应用案例——流程工业数字孪生系统 057
3.5 数字孪生技术面临的挑战与解决方案 059
3.5.1 技术层面的挑战 059
3.5.2 数据安全与隐私保护挑战 061
3.5.3 人才短缺与组织变革挑战 062
3.6 数字孪生技术的未来发展趋势 063
3.6.1 技术深化与融合 063
3.6.2 应用领域拓展 064
3.6.3 协同合作与平台化发展 065
3.6.4 标准规范与安全保障 065
习题 066
第4章 3D 打印技术 067
导读 067
4.1 3D 打印技术简介 067
4.1.1 什么是3D 打印技术 067
4.1.2 3D 打印技术应用 068
4.2 3D 打印技术及材料简介 070
4.2.1 3D 打印技术类型 070
4.2.2 3D 打印材料选择 072
4.3 3D 打印流程 074
4.3.1 不同成型技术下的3D 打印机 074
4.3.2 3D 打印软件使用 077
4.4 3D 打印质量优化 078
4.4.1 软件参数设置的影响 078
4.4.1.1 温度设置 078
4.4.1.2 速度设置 079
4.4.1.3 填充设置 080
4.4.1.4 模型属性设置 080
4.4.1.5 其他参数设置 081
4.4.2 摆放形式的影响 082
4.5 3D 打印实战案例 083
习题 084
第5章 工业机器人与机器视觉 085
导读 085
5.1 工业机器人概述 085
5.1.1 工业机器人的定义与分类 085
5.1.1.1 工业机器人的定义 085
5.1.1.2 工业机器人的分类 085
5.1.2 工业机器人的发展历程 087
5.2 工业机器人的关键组件 088
5.2.1 机械执行机构 088
5.2.1.1 机身与底座 088
5.2.1.2 手臂与手腕 089
5.2.1.3 末端执行器 089
5.2.2 驱动装置 090
5.2.2.1 电动驱动 090
5.2.2.2 液压驱动 091
5.2.2.3 气动驱动 092
5.2.3 控制系统 093
5.2.3.1 硬件部分 093
5.2.3.2 软件部分 093
5.2.4 感知系统 094
5.2.4.1 常见的内部传感器 094
5.2.4.2 常见的外部传感器 095
5.2.4.3 工业机器人感知系统的工作流程 096
5.3 工业机器人的应用领域 096
5.3.1 汽车制造行业 096
5.3.1.1 焊接应用 096
5.3.1.2 装配应用 097
5.3.1.3 搬运与喷涂应用 098
5.3.2 电子工业 099
5.3.2.1 芯片制造 099
5.3.2.2 电路板组装 100
5.3.2.3 电子产品检测与包装 100
5.3.3 物流与仓储行业 101
5.3.4 金属加工行业 102
5.3.4.1 切割与打磨 102
5.3.4.2 冲压与锻造 102
5.4 工业机器人的编程与调试 103
5.4.1 编程语言介绍 103
5.4.2 编程方法 104
5.4.2.1 示教编程 104
5.4.2.2 离线编程 105
5.4.2.3 基于视觉的编程 105
5.4.3 调试过程 106
5.4.3.1 硬件调试 106
5.4.3.2 软件调试 106
5.4.3.3 系统联调 107
5.5 工业机器人的安装与维护 107
5.5.1 安装维护要点 107
习题 109
第6章 智能车与鸿蒙系统 110
导读 110
6.1 初识OpenHarmony 110
6.1.1 OpenHarmony 概述 110
6.1.2 OpenHarmony 操作系统类型 111
6.1.3 OpenHarmony 技术架构 112
6.1.4 OpenHarmony 技术特性 113
6.1.5 本章内容概述和知识储备 116
6.2 OpenHarmony 开发环境搭建 116
6.2.1 搭建开发环境（Windows 系统） 117
6.2.2 搭建编译环境（Ubuntu 系统） 125
6.2.3 下载和编译OpenHarmony 源码 139
6.3 OpenHarmony 轻量系统应用开发基础 144
6.3.1 OpenHarmony 轻量系统应用模块开发 144
6.3.2 OpenHarmony 轻量系统应用模块启动流程解析 150
6.4 OpenHarmony 轻量系统设备开发 157
6.4.1 GPIO 157
6.4.1.1 GPIO 157
6.4.1.2 GPIO 接口的开发流程 158
6.4.1.3 案例1：GPIO 输出控制- 控制核心板的可编程LED 灯 158
6.4.1.4 案例2：GPIO 输出控制- 舵机控制 164
6.4.1.5 案例3：GPIO 输入控制- 循迹模块 169
6.4.1.6 案例4：GPIO 输入输出控制- 超声波测距 173
6.4.2 PWM 输出控制 178
6.4.3 OLED 显示屏的驱动和控制 186
习题 195
第7章 智能制造与工业AI 196
导读 196
7.1 智能制造与工业AI：开启工业新纪元 196
7.1.1 智能制造 196
7.1.2 工业AI 198
7.1.3 智能制造与工业AI：携手共创工业未来199
7.2 工业AI 的核心技术 201
7.2.1 机器学习 201
7.2.2 深度学习 203
7.2.3 计算机视觉 204
7.2.4 自然语言处理 205
7.3 工业AI 推动智能制造的案例分析 206
7.3.1 富士康工厂的工业AI 应用 206
7.3.2 西门子燃气轮机制造智能化升级 207
7.3.3 美的空调智能工厂实践 207
7.4 智能制造与工业AI 面临的挑战与解决方案 208
7.4.1 技术层面的挑战与应对 208
7.4.1.1 数据质量与安全难题 208
7.4.1.2 模型可解释性困境 208
7.4.1.3 算法性能与算力瓶颈 209
7.4.2 人才层面的挑战与应对 209
7.4.2.1 复合型人才短缺 209
7.4.2.2 组织架构与文化适配难题 210
7.4.3 行业标准与法规层面的挑战与应对 210
7.4.3.1 技术标准缺失 210
7.4.3.2 法规合规挑战 211
7.5 智能制造与工业AI 的未来发展趋势 211
7.6 结论 213
习题 213
参考文献 214
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| 內容試閱：
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《新工科科技劳动实践》是以科技劳动为主题的通识教材，涉及创新创业理念、先进加工劳动技能训练、工程创新劳动导引、项目实战劳动训练等环节，涵盖劳动技能、基本劳动知识、科学劳动观念等内容。丰富的科技实践项目案例涉及 3D建模、鸿蒙智能系统、3D打印、机器人、智能制造、虚拟仿真等先进技术。本教材邀请实践教育经验丰富的教师与企业技术专家共同编写，得到了教育部产学合作协同育人项目、天津大学新工科新形态教学资源建设项目、天津大学人工智能赋能课程建设专项项目的支持。本教材相关成果获批国家级虚拟仿真一流课程、天津市社会实践一流本科建设课程。
明确将以科技创新为基础的先进制造技术劳动实践为教材的重心，在科技劳动实践训练中学习是本教材的特色。本书共 7章，内容和整体结构安排如下。
第1章主要介绍创新创业基础理论、创新设计思维，以及TRIZ方法，让读者更好地理解创新的基础概念，帮助读者掌握开启创意和创新的方法。
第2章介绍三维模型设计方法，结合工程案例和仿真开发环境，帮助读者掌握实现创意作品建模的方法。
第3章介绍数字孪生技术的基本概念，结合汽车、航空航天、电子、机械制造行业应用，帮助读者掌握和了解数字孪生技术。三维模型是数字孪生技术的基础，数字孪生通过实时数据连接物理实体与虚拟模型，是现实世界的“智能影子”。
第4章介绍 3D打印技术，介绍了 3D打印的概念、起源、发展、材料和流程，同时以实战案例的形式帮助读者掌握 3D打印快速原型制作的方法。
第5章介绍工业机器人与机器视觉，分别介绍了工业机器人的概念、关键部件及发展应用，通过典型工程案例帮助读者掌握工业机器人的开发、调试及安装维护等。
第6章介绍了智能车与鸿蒙系统，从 OpenHarmony轻量系统出发，重点介绍的是OpenHarmony的南向开发，结合智能车系统，帮助读者掌握鸿蒙系统开发。
第7章介绍了智能制造与工业AI，主要介绍在工业方面创新所面临的挑战与发展趋势。
本教材由天津大学电气自动化与信息工程学院白瑞峰任主编，于赫洋、韩洪洪、张琳、靳荔成任副主编，教育部自动化教学指导委员会委员、天津市教学名师王超教授审阅。
为了方便读者学习，本书配套了课程介绍视频和电子课件（PPT）、实验指导书等资源，读者可通过扫描书中相应的二维码获取相关内容。
本教材配套的虚拟仿真实验（面向酿造过程的复杂系统控制虚拟仿真实验），属于数字孪生技术应用案例 -流程工业数字孪生系统，可通过“实验空间—国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台”官网访问，也可通过天津大学电气工程与自动化国家级虚拟仿真实验教学中心的服务器访问。该实验的建设融合了虚拟仿真、3D建模技术、数字孪生技术、工业机器人技术、智能系统、智能制造和工业 AI等先进技术。在教材中该实验依照工业酿造过程，构建生产、罐装、仓储全过程的酿造生产线虚拟场景，将学科前沿成果与教学结合，设计三层次实验教学方案。学生可自主完成设备操作、复杂对象分析、控制策略创新等内容。
如您对本书内容有任何疑问，可发邮件到bairuifeng@tju.edu.cn联系我们。
在本书编写过程中，参考了国内外相关研究成果和著作，在此向所涉及的所有专家和学者表示感谢。由于编者水平有限，欠妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
编者
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