201*年專業(yè)技術人員繼續(xù)教育培訓學習心得

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仿生原理與仿生機械概論

學習心得

通過學習吳偉國老師主講的《仿生原理與仿生機械概論》，對探討工業(yè)仿生機器人應用于工業(yè)生產(chǎn)、科研實驗等實際操作任務前應具備的基礎理論和技術，如工業(yè)仿生機器人運動學、動力學、工業(yè)機器人樣機或本體產(chǎn)品的物理參數(shù)識別、末端操作器操作軌跡規(guī)劃、各種控制方法與技術等內(nèi)容進一步掌握。學習涉及到機械原理、機械設計、理論力學、自動控制理論基礎、線性代數(shù)、機電一體化等機械工程類大學本科所學的專業(yè)基礎課程的知識，使自己對仿生機器人控制的實際應用有了更全面、更深入的認識和理解，尤其對機器人控制在原理、結構級成及控制策略上加深了理解，理論上得到了提高，下面就具體談談學習上的一些體會：

一、仿生機械與仿生機器人技術進展

1.仿生機械與仿生機器人主要的基礎問題

仿生學[bionics,biomimetics]以在自然界中生存的、經(jīng)過數(shù)十億萬年長期進化的生物為研究對象，研究生物系統(tǒng)機能、結構、能量、信息機制等問題，并利用研究中獲得的知識去解決工程問題的分支科學。研究模仿生命系統(tǒng)功能的系統(tǒng)的科學。

機器人[android，automaton，robot]ISO定義：是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務。工業(yè)機器人！

機器人（1）像人或人的上肢，并能模仿人的動作；（2）具有智力或感覺與識別能力；（3）是人造的機器或機械裝置。

仿生機械研究的特點與難點

復雜靈活的運動機能、天然合理的體能與形體設計、控制靈活/柔軟、環(huán)境適應性、快速反應能力、損傷再生能力、復雜的群體社會行為這些都是目前仿生機器人研究中所要面對的難點。

仿生機械與生物對比存在的問題(1)驅動機構

首先是驅動器的重量/性能比同生物的筋肉相比小。鳥類和哺乳類生物平均單位筋肉的有效功率約為200W/kg;單臺小型大扭矩型DC電機約為550W/kg。但實際上，為適應于關節(jié)驅動的角速度，加上減速齒輪、諧波減速器驅動，就變?yōu)?10W/kg左右，遠不及動物的筋肉程度。再加上電源系統(tǒng)來比較差別就更大了。昆蟲跳躍時瞬時功率，狍子競達2800W/kg。它不單純是筋肉瞬間收縮，還依賴于事前蓄積的彈性能的急劇釋放。在高溫高壓下進行燃燒的引擎的重量/功率比可以達到同肌肉相當?shù)某潭�。但是從小型化和控制方面來看不適于機器人。使用電機作驅動源很難達到與動物同等運動性能的目標。因此，M.H.Raibert在研究模仿動物動態(tài)運動時他的單腿跳躍機器人采用液壓驅動解決了問題。

(2)能量

目標軌跡追蹤控制或者力矩(轉矩)控制是目前多被用于機器人的控制手法�？墒�，伴隨著軌跡準確追蹤能被實現(xiàn)的另一方面，電機消耗能量成為大問題。高密度的電池開發(fā)正在進行，但是能夠保證正常工作時間的很少。生物的運

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動巧妙地利用重力和共振，從而減少其能量消耗。它不單單是驅動各關節(jié)，有時是非驅動的，利用重力等外力幾乎使之自由運動，通過共振作用來增加振幅。有人將這些原理的機構及控制手法應用于機器人，研究并實現(xiàn)高效率運動控制。例如，就雙足步行動作，McGeer制作了沒有驅動器的步行機，實現(xiàn)了一邊下坡一邊步行動作。此外，這種被動步行(PassiveWalking)、在關節(jié)施加一定的力矩時的步幅的變化、以及周期性的Chaos變化等也被研究了。

(3)機構

動物的筋肉收縮時作為驅動系統(tǒng)工作，伸展時僅作為彈性要素被動工作。因此，不總是主動控制/驅動關節(jié)，有時利用重力等自由運動來減少能量損耗�！窬哂信c動物的筋肉產(chǎn)生相同的驅動力矩、而且非驅動時完全自由動作等特性的驅動器重量將變得很重離合器。此外，動態(tài)運動與被形態(tài)和重力支配的機構固有振動模型有相當大的關系。因此，關于動物有利于其運動的機構(長度、質量分布)的報告出現(xiàn)了。其中指出，有關人與猴子在軀體與腳長比、質量分布等數(shù)據(jù)表明：人易于雙足步行，而猴子更易于攀援樹枝。對于機器人也同樣，也需要實現(xiàn)目標動作的合理質量分布。因此，用較少的能量，既可準確控制又能劣驅動關節(jié)控制的機器人是可能的。但是，驅動器的質量、及其搭載性問題等。

(4)柔軟性

生物的關節(jié)以及骨骼在生物與物體發(fā)生撞擊時，能起到減緩沖擊力，吸收能量的作用。用金屬做成機器人的情況下，要想使其自身來具有這樣的緩沖特性是很難的，雖然可以通過阻抗控制讓各驅動關節(jié)具有任意的動態(tài)特性的方法來解決，但從采樣實時等方面來看，對于造成沖擊的外力很難得到充分的響應特性。此外，與采用柔軟材料可以減緩沖擊力的優(yōu)點相反，因為柔軟材料的形變，自身位置控制又變得十分困難。

(5)控制

控制對象通常為多桿件系統(tǒng)，不只非線性強，而且在與環(huán)境接觸的情況下，系統(tǒng)桿件結構也發(fā)生變化。例如，體操比賽和跳高比賽，運動員跳向空中時刻，來自環(huán)境的約束沒有了，系統(tǒng)的結構發(fā)生變化了。還有，運動員在空中進行姿勢控制時，結構上為劣驅動系統(tǒng)。在這樣的動態(tài)系統(tǒng)中，系統(tǒng)具有的特性發(fā)生了很大的變化，因此其控制方法也需要相應地改變。諸如跳躍的體育機器人

仿生機器人運動學習控制的必要性完全靠基于模型的控制方法是很難達到面向復雜應用環(huán)境的仿生機器人的柔軟、靈活的控制目的。

(1)多輸入多輸出(Multi-I/O)問題

(2)內(nèi)部模型的構筑(非線性、桿件結構的變化)(3)劣驅動系統(tǒng)（被動驅動系統(tǒng)）(4)較大的搜索次數(shù)

(5)環(huán)境部分觀測的馬爾可夫決定過程(6)穩(wěn)定性，Robust的評價方法(7)復雜行為的實現(xiàn)方法

二、仿生學研究中生物運動形態(tài)與力學原理

仿生學的力學原理腿式行走生物的穩(wěn)定性與力學1.雙足步行的機構、力學、穩(wěn)定性與控制2.四足步行步態(tài)、穩(wěn)定性與力學3.六足昆蟲的自律步行原理與控制4.腿跳躍式行走的力學原理

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5.翔的性：翼的形狀、與空推力學；胴體雙足步行機器人機構

雙足步行機器人本體設計時應考慮的問題

(1)便于運動學分析和控制盡可能將運動分解成獨立的Sagittal平面和Lateral平面內(nèi)運動；(2)步行控制時可以最大限度地選擇著地點從腳底來看期望慣性矩盡可能地小。慣性小時，可以快速邁動抬離地面的腳(游腳)，而且邁腳時的動態(tài)影響也小�？焖贁[動游腳與高速動步行相關；(3)關節(jié)驅動系統(tǒng)及機器人的整體剛度要好；(4)較大的關節(jié)運動范圍，等等。

四足步行步態(tài)、穩(wěn)定性與力學

間歇小跑步態(tài)”是高速四足步行機器人的最優(yōu)步態(tài)從步態(tài)規(guī)劃的角度來看，“間歇小跑步態(tài)”也是有利的。這正如后面所述的那樣，因為“間歇小跑步態(tài)”能夠同時得到相對的兩腳的著地點相同狀態(tài)(同時起落)。另外，從安全性角度來看，“間歇小跑步態(tài)”也是優(yōu)越的。為使機器人實用化，不只是實驗室這樣的理想環(huán)境下的穩(wěn)定性，在有凸凹不平、外力等未知外部繞亂之類的環(huán)境下也需要有持續(xù)的步行能力。這樣，即使未知因素導致步行中平衡遭到破壞的非常事態(tài)，也能期望通過讓處在游腳狀態(tài)的腳著地來完全回避跌倒的發(fā)生。間歇小跑步態(tài)在2腳支撐期間，對于兩著地點的連線無論哪一側平衡遭到破壞都有防止跌倒的游腳，可以認為是安全步態(tài)。根據(jù)上述理由，可以認為間歇小跑步態(tài)是高速的四足步行機器人最優(yōu)步態(tài)。

飛翔的運動性鳥、昆蟲等小型生物高飛行性能的機制

生物體的大小與飛行特征的關系:給出了生物體大小與前進速度間的關系。由圖中可以看出，生物體越小則其前進速度V減小。因此，前進速度可由重量W，翼面積S的實測值推定出來。搖搖晃晃飛行所需的能量，也能從搖搖晃晃飛行到前進飛行，而且可以較寬速度范圍進行飛行。前進飛行中，昆蟲翼的對氣速度大大偏離于在翅膀動作效果下前進速度，翼產(chǎn)生的升力也常常不能垂直向上，

概念升阻比：升力與阻力的比。升力是與翼運動方向垂直的力，是與能量消耗無關的力。阻力是與翼的運動平行的力，伴隨著能量消耗。我們期望的翼應該是：盡可能在較小的能量消耗下，產(chǎn)生盡可能大的升力(即有效的飛行力)。所以，具有高升阻比的翼既是高性能的翼。結論：綜上所述，薄的、具有鋸齒狀斷面的翼具有較高的升阻比，剛度也高。這樣斷面形狀的翼也正是昆蟲的翼的形狀。

飛翔生物的神經(jīng)系統(tǒng)（控制系統(tǒng)）、感知器（測控系統(tǒng)）、筋肉（動力源）在工學領域也是具有相當大研究魅力的課題，正在不斷取得進展。只有在完全弄清楚生物飛行的各個方面的機理，才能制作出不亞于生物的機器。三、仿生學研究中從生物學到的設計技術

為了人工再現(xiàn)生命系統(tǒng)，就必須實現(xiàn)部分的綜合化。復雜性的科學或許能夠對此問題給與一些解釋。目前，在探索生命奧秘的研究上，許多學者把生命現(xiàn)象完全寄托在基因組解明上，而與此相反，美國華盛頓大學的J.Bassingthwaighte教授則提倡生理機能測定上的Physiome概念，他認為生命現(xiàn)象應該在生理學上尋求答案。Physiome的中心思想是綜合各個層次的研究，然后搞清楚整體機能。這一學已經(jīng)萌芽，并且已開始就把握住住綜合研究生命系統(tǒng)的問題，已成為二十一世紀的重要方向。

1.從細胞學到的微化學分析

FIA裝置與混合反應器、微型攪拌機、由微混合器的化學分析。

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作為物質生產(chǎn)裝置的生物生物制造工程新開端生物工業(yè)的發(fā)展與人類的需求：理想的人工腸道系統(tǒng)：2.自修復性與自修復機械

生命系統(tǒng)可以看作是許多被稱為細胞的均質要素（可以看作“機械單元”）構成的分散型機械系統(tǒng)。因此，日本學者村田志(Murada)研究由概念性地模擬細胞的“單元”集合而成的自重構的可變機械，他指出這種機械可以自裝配、自修復。他提出了一種全新概念的機械系統(tǒng)，實驗性地給出這種系統(tǒng)的可行性，進一步地用計算機仿真驗證了系統(tǒng)功能的實現(xiàn)�？梢哉f是生命系統(tǒng)的特征能夠在工學上實現(xiàn)，也預示了適應進化系統(tǒng)的可能性。分散型機械系統(tǒng)的研究實例、自重構可變機械和自修復、自重構可變機械和自修復、自重構可變機械的單元、自裝配的軟件。

大規(guī)模系統(tǒng)的自裝配和自修復

通過均質的機械單元的集合能夠實現(xiàn)型的自裝配和自修復。當然，“形狀”是伴隨著機械所擁有的機能的，僅此距離現(xiàn)實的（能夠自裝配自修復）的“機械”還相差很遠。均質-分散型單元機械還面臨著許多難題，但是，如果說本來的研究目標的話，那就是“適應、進化的系統(tǒng)的實現(xiàn)”。不僅是形狀，就連系統(tǒng)的機能也應相應于環(huán)境的變化形成具有系統(tǒng)自己期望的相應機能的系統(tǒng)自己生成新的自我。自裝配和自修復還只是其第一步。

3.環(huán)境適應性

支撐生物的構造組織、生物體組織的適應性、CellAutomatonModel(細胞自動機模型)、構造的自組織化Simulation、仿真結果、面向超級生物機械的實現(xiàn)。

從蚯蚓學到的“柔軟機械”的設計技術

“柔軟機械”與蚯蚓、蚯蚓的構造、蚯蚓的行為、蚯蚓的學習、蚯蚓行為的電氣生理學解釋。以上從神經(jīng)生物學的角度匯總介紹了有關蚯蚓的行為及神經(jīng)回路的最近主要研究成果。通過早期的達爾文觀察，以及利用各種實驗器具進行的學習實驗，象蚯蚓這樣可能具有簡單神經(jīng)系統(tǒng)的生物是否存在智能的疑問正在被逐步弄清楚。此外，作為制作能夠在現(xiàn)實世界空間移動中進行作業(yè)的機械思想的算法也被提出了。種種研究表明：能夠仿生研究出象蚯蚓自適應環(huán)境那樣的自適應型機械。

4.創(chuàng)造性通過RoboCup進行的認知機器人的學習與開發(fā)

認知機器人學的設計論、RoboCup機器人行為學習、進化、RoboCup的根本問題是多智能體的協(xié)調。迄今為止的強化學習的手法還只是在不存在其他能動的智能體的簡單作業(yè)下，能夠自律地構成狀態(tài)空間。但是隨著維數(shù)的極度增加，并且環(huán)境中有對手的情況下，還難于直接應用�；�于網(wǎng)絡環(huán)境的移動智能體機制及一個人援助為目標的分散機器人統(tǒng)合法。

四、仿生學研究中的生物運動系統(tǒng)與仿生運動控制

六足昆蟲機器人自律步行的力學原理與控制

現(xiàn)代科學技術的理論體系是站在截取自然的某些片斷角度，在其狀況確定的情況下，追求自然規(guī)律。因此，在不可預測的環(huán)境變化下，不可能實時地進行柔軟的運動控制等等。一方面，可以認為生命系統(tǒng)具有實時地進行柔軟控制的方法。這個差別歸結為本質上把不完全設定問題的課題作為完全設定問題來處理是否具有方法論的差異。在不可預測、復雜、變化的環(huán)境下為把不完全設定問題作為

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完全設定問題處理需要有把初始條件、參數(shù)、邊界條件能夠由系統(tǒng)自身自治地確定的機制。基于這種機制才能開始構筑出生成信息智能性系統(tǒng)。迄今為止的控制理論都是以把某一系統(tǒng)放在某一給定環(huán)境時為實現(xiàn)給定機能的控制為目標的。例如：諾爾伯特維納(NorbertWiener[1894-1964])的Cybernetics(控制論：1948年)認為：“假設關于我們的狀況的變量有兩個，其一是我們所不能夠控制的，而另一個是由我們能夠調節(jié)的�；�于從當時不能控制的變量的過去到現(xiàn)在的值，適當?shù)剡x定可調節(jié)的變量的值，有希望給我們帶來我們所期望的最好狀況”�，F(xiàn)代控制理論就是基于這一想法發(fā)展起來的，但其理論是以系統(tǒng)能夠得到的狀態(tài)空間是可控為前提才成立的。

無限定問題與生命系統(tǒng)

這里我們總結一下無限定問題中時時刻刻面對著的生命系統(tǒng)的特點。構成生物的要素的數(shù)量同迄今為止工程上處理的任何系統(tǒng)相比都壓倒性地多。人腦超過一千億以上。如果即使構成人腦的各要素的力學方程式能夠寫出，要素越多我們所能得到的信息就越有限，所以初始條件、各參數(shù)就不能完全確定出來，此時就成為不完全設定問題。為了從“自他分離”以外的觀點來解決不完全設定問題，通過減少未知變量的數(shù)量、象規(guī)定參數(shù)那樣人為地把各種約束條件強加給系統(tǒng)轉化成“完全系統(tǒng)”來求解。但是，在人腦這樣的系統(tǒng)中，從外部用非自治地施加約束條件的方法作為可規(guī)定的問題處理從觀測限度來看幾乎是不可能的。再者，生命系統(tǒng)本質上就是不完全設定問題，否則就會存在不可能。

在不可預測的變化生命系統(tǒng)在被放置在某個環(huán)境中才開始有意義。因為給定的環(huán)境與生命系統(tǒng)融合在一起形成約束條件，生命系統(tǒng)能夠在給定的環(huán)境下養(yǎng)成自己與環(huán)境的關系。但是，所說的生成的約束條件與環(huán)境給與生命系統(tǒng)全部要素的初始條件和參數(shù)是有本質區(qū)別的。這是因為生命系統(tǒng)是“自己自言”(自我參照地)地生成約束條件的。

作為不完結系統(tǒng)的多形態(tài)回路

作為生命系統(tǒng)的控制系統(tǒng)最發(fā)達的就是神經(jīng)網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡可以說是能夠對應于從認知到運動控制的各種各樣無限定問題的系統(tǒng)。

多形態(tài)回路是從上位神經(jīng)系統(tǒng)接受用受限物質表示的少數(shù)自由度輸入，在這些輸入基礎上生成多樣的輸出樣本的信息生成系統(tǒng)

由實驗結果匯總多形態(tài)回路的特點如下：1)神經(jīng)細胞的活動具有內(nèi)因的馳緩振動特性；

2)位相關系是由PostinhibitoryRebound特性引起的；

3)介入到多形態(tài)回路生成的是馳緩振動，輸出的猝發(fā)(Burst)沒有介入；

4)決定多形態(tài)性的是來自monoamine(一元胺，單胺：只含有一個胺原子團的胺化合物，尤指作用于神經(jīng)傳遞的化合物)等的含有受限物質神經(jīng)。步行樣本的Simulation和Robot在此就模型化的系統(tǒng)詳細考察、研究了當目標(約束條件)和環(huán)境變化時生成的步行樣本是如何變化的，并與實驗結果進行了比較。所進行的計算分以下四種情況：1)目標速度變化的情況下；2)沿行進方向負荷變動的情況下(Loadeffect)；3)肢體受到損傷的情況下(切斷Amputation)；4）對四肢的運動施加外部擾動的情況下(Stability)。

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建設工程專業(yè)學習心得

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隨著現(xiàn)代建筑的快速發(fā)展，對節(jié)能的要求也越來越高，不但要求節(jié)能，還要滿足實用和保證質量，建筑節(jié)能的控制貫穿于建筑建造的全過程。只有采取強化節(jié)能的措施和提高效能的對策，才能形成能源可持續(xù)發(fā)展的新體制。本文就建筑節(jié)能的問題進行了探討。

建筑能耗，即建筑物使用過程中用于供暖、通風、空調、照明、家用電器、烹飪、給排水和熱水供應等的能耗。本世紀以來，人類在能源消耗上的增長速度，大大超過了人口的增長，能源問題已倍受各國重視，已成為當代社會的四大問題之一。我國經(jīng)濟正處在調整發(fā)展期，能源需求也正快速增長，城鄉(xiāng)建設與能源供需矛盾日益突出。特別是建筑領域中的建筑業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)是能源消耗大戶，我國建筑節(jié)能與發(fā)達國家相比，差距很大，如何大幅度降低能源消耗、節(jié)約資源，已嚴峻地擺在我們面前。一、建筑節(jié)能面臨的問題

隨著建筑能源消耗的迅速增加，建筑節(jié)能的重要性已逐步被人們所認識，近年來，全球能源形勢日趨嚴峻，據(jù)一些國際研究機構分析，世界一次性能源僅夠人類使用30年，能源危機始終困擾著各國。在經(jīng)濟快速發(fā)展的中國，能源匱乏也同樣引起人們的高度關注。中國煤炭消耗總量的40%，石油消耗量成為僅次于美國的第二大國。人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料用來建造各類建筑及其附屬設施，這些建筑在建造于使用過程中又消耗了全球能源的50%左右。我國建筑單位面積消耗是發(fā)達國家的2倍~3倍。嚴峻的事實告訴我們，要走可持續(xù)發(fā)展道路，要貫徹落實黨中央、國務院提出的建設節(jié)約型社會，開展資源節(jié)約工作的精神，要深入貫徹落實《民用建筑節(jié)能條例》，進一步推進住房城鄉(xiāng)建設領域節(jié)能工作。

住房和城鄉(xiāng)建設部、國家發(fā)改委對新建筑提出了節(jié)能要求，并對既有建筑實施節(jié)能改造。當前，新建建筑節(jié)能強制標準執(zhí)行力不高，既有建筑的節(jié)能改造困難重重，難以全國啟動，離國家廟宇的建筑節(jié)能總體目標差距較大，這是各地普遍存在的問題。從問題的普遍性分析，一是全社會沒有充分認識到建筑節(jié)能工作的總要意義，缺乏節(jié)能建筑的基本知識和主動意識；二是缺乏可操作的強制各方利益主體必須積極參與的地方性法規(guī)；三是對節(jié)能建筑缺乏有效的激勵政策進行引導和扶植；四是建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護的綜合性標準體系還不夠完善；五是缺乏有效的行政監(jiān)管體系。二、建筑節(jié)能的主要措施

建筑的節(jié)能主要依靠減少圍護結構的散熱以及提高供熱效率兩個方面。建筑外形盡可能規(guī)整，避免不必要的凹凸變化；在夜間加強保溫的條件下，要合理提高鍋爐的負荷率，改善鍋爐運行狀況，采用管網(wǎng)水平衡技術以及加強供熱管道路保溫等等。（一）控制建筑的體型系數(shù)

爭取南北朝向，適當開大南窗，以增加太陽熱能的獲得。南北朝向建筑物夏季可以減少太陽輻射散熱，冬季可以增加太陽輻射得熱度，是最有利得朝向。建筑體型系數(shù)指建筑物外表面積與其所包圍的體積的比值。體形系數(shù)越大，那么建筑物的外圍護結構的熱損失越大。因此建筑外形盡可能規(guī)整，避免不必要的凹凸變化。（二）提高墻體、屋頂?shù)臒峁ば阅?/p>

外墻、屋頂和地面的保溫，采用高效保溫材料復合，使用多層門窗，用空心磚、加氣混凝土等新型墻體材料代替實心粘土磚；提高建筑物的氣密性，選用密封性能好的門窗并加密封條，用密封材料填實穿墻管線連接處裂隙。

（三）提高窗戶的熱工性能、

在一般建筑中，門窗面積占建筑外圍結構面積的30%，門窗能耗占建筑外圍結構熱損失的40%~50%，在建筑能耗中占相當大的比例，因此研制新型保溫門窗是當前門窗行業(yè)的主攻方向。中空玻璃作為一種最佳的窗用節(jié)能建材和一種成熟的高科技產(chǎn)品，已日益受到我國有關方面的重視。與普通玻璃相比，它具有卓越的保溫、隔熱、隔音、搞凝霜揭露等性能，在窗戶中玻璃面積占窗戶面積的58%~87%，由于普通玻璃的熱阻會上很小，單層玻璃是窗戶保溫節(jié)能薄弱的環(huán)節(jié)。國內(nèi)外實踐證明，使用中空玻璃是實現(xiàn)門窗節(jié)能的重要途徑。

例如：由于實施既有建筑的節(jié)能改造，天津市紅橋區(qū)桃花南里16號-50號的228戶居民今年過了一個“溫暖的冬天”。

這個冬天這些居民家的室內(nèi)溫度由13-15°C升到了20°C以上。據(jù)介紹，建筑節(jié)能不僅僅只針對新開工建設的項目，市政府還投資對既有建筑推進節(jié)能改造，不用居民花一分錢。三、建筑節(jié)能的發(fā)展方向（一）開發(fā)新材料，采用新工藝

在建材生產(chǎn)方面，研制開發(fā)多種節(jié)能新材料新工藝來降低建材生產(chǎn)能耗。例如，過去我國一直采用標準粘土磚作為主要的墻體材料，這種傳統(tǒng)墻材的生產(chǎn)不但毀壞了大量耕地，是我國本已十分緊張的人均耕地面積愈加減少，嚴重的威脅著我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且燒制粘土磚需要大量的能源，不利于節(jié)能。同時粘土磚自重大、熱工性能不夠好，施工勞動強度大，不利于建筑工業(yè)化。諸多自身無法克服的缺點，限制了它的繼續(xù)使用，現(xiàn)在國家已明令限制使用標準粘土磚，取而代之的是用工業(yè)廢料制成的砌塊和板材，如現(xiàn)在廣為應用的粉煤灰砌塊，由于其質輕、節(jié)能，還能減輕工業(yè)廢料處理壓力，已成為環(huán)保型的新生墻材。此外，改進常用材料的加工工藝或采用新工藝，也是節(jié)能的有效途徑。

（二）低能耗建筑綜合技術組成

建筑圍護結構。墻體是建筑外圍護結構的主體。傳統(tǒng)的建筑外圍護結構往往是承重功能與保溫功能相結合，構成較為簡單，單純用磚石、混凝土或木材筑成。這種材料的保溫隔熱效能很差。例如，傳統(tǒng)的普通粘土磚砌體的導熱系數(shù)高達0.81W/（m〃k）,而近期迅速發(fā)展的能夠工業(yè)化大生產(chǎn)的泡沫聚苯乙烯板、巖棉板、玻璃棉板等高校保溫材料、則可低至0.035W/（m〃k）-0.04W/（m〃k）左右，也就是說，其保溫效能可以高出普通粘土磚砌體的20倍。于是人們了解到，用高效保溫材料、隔汽材料和覆面加強材料組合而成的復合墻體，可以以薄很多的結構，取得高許多倍的保溫隔熱效果。按保溫材料所處位置不同，又分有多種方式，其中外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫是日前最常用的兩種方式。

近年來，參照國外經(jīng)驗，用擠塑聚苯乙烯板（OPS）做倒置式屋面保溫層，即從結構層往上分別是防水層、保溫層，砌體保溫層。倒置式屋面保溫對屋面結構進行了革新。效果良好。已在不少工程中得到應用。OPS板具有連續(xù)的表層和閉孔式蜂窩狀結構、結繩均勻、連接緊密、抗壓強度高、低熱導性高、高抗水汽滲透性能和耐氣候性能好，不易老化。用這種XPS板做屋面保溫覆蓋在防水層上，使保溫層起到保護防水層的作用，即可使防水層免受日光的暴曬，又大大緩解了防水層受外界溫度的影響，還可避免防水層受到磨損、沖擊、穿刺等破壞，使其壽命大大延長。四、如何推進建筑節(jié)能

能源是發(fā)展國民經(jīng)濟、改善人民生活的重要物質基礎。要想建筑節(jié)能快速地全面地開展，需要正確把握并處理好以下幾個關系：（一）經(jīng)濟效益與社會效益的關系

推進建筑節(jié)能，即改善室內(nèi)的環(huán)境，又降低能源的消耗，還可以減少溫室氣體的排放，是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的利國立民的事情。從當前來看，建造節(jié)能建筑，雖然會增加一些投入成本，但是，在追求發(fā)展、追求經(jīng)濟效益的同時，還可以兼顧社會效益，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的有機統(tǒng)一，關注生態(tài)成本和社會成本。（二）“新建”控制與“既有”改造的關系推進建筑節(jié)能，當前面臨的雙重任務是既要按節(jié)能標準嚴格控制新建建筑的能耗水平，又要加快對既有建筑的節(jié)能改造步伐，必須堅持“兩手抓”的原則，一手抓“新建”控制，一手抓“既有”改造。

能源是發(fā)展國民經(jīng)濟、改善人民生活的重要物質基礎�；�礎目前我國能源形勢相當嚴峻，今后在較長時期內(nèi)也難以緩解，為使我國國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調發(fā)展，提高環(huán)境質量。必須節(jié)約使用能源，逐步扭轉能源浪費嚴重的狀況。創(chuàng)新精神不是與生俱來的，而且通過后天培養(yǎng)逐步塑造的。培養(yǎng)和激發(fā)創(chuàng)造動機，最根本的是要有強烈的事業(yè)心和社會責任感。社會精神通過培養(yǎng)轉化為社會實踐主體的創(chuàng)新。社會輿論是一種強大的社會心理力量，正確的社會輿論會使個體產(chǎn)生創(chuàng)新的積極性，良好的風尚習慣會形成強大的心理暗示，引導社會主體積極創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新。創(chuàng)新精神是人的創(chuàng)新本質的精神表現(xiàn)，是人在創(chuàng)新活動中反映的精神素質。培養(yǎng)創(chuàng)新的社會精神對推動令尊具有十分重要的意義。創(chuàng)新精神是一種懷疑精神。不迷信理論，不迷信權威，不唯書，不唯上。令尊精神是一種批判精神。批判就是研究，批判就是討論，批判就是思想的交鋒、互補和互動，通過交換達到思想的完整和提升。創(chuàng)新精神是一種科學精神，要求人們在創(chuàng)造性活動中堅持實事求是，尊重客觀規(guī)律，形似，講求實效，吧主觀能動性和現(xiàn)實可能性統(tǒng)一起來。創(chuàng)新精神是一種自由精神。

其次，社會心態(tài)創(chuàng)新。心態(tài)就是性格加態(tài)度。性格就是一個人獨特而穩(wěn)定個性特征。態(tài)度是一個人對客觀事物的心理反應，即一個人在思想觀念支配下的為人處世態(tài)度和心理狀態(tài)的總和。良好的心態(tài)是創(chuàng)新的基礎條件，應該包括健康的心理機制、健全的性格、穩(wěn)定的情緒、堅強的意志和寬廣的胸懷。首先，應該充滿激情，保持求和、求新、求變、求奇、求勝的心態(tài)，積極的心態(tài)有助于人們克服困難，看到希望，保持旺盛的斗志，發(fā)揮聰明才智，能夠增強心理承受能力，使自己的思想和行為適應客觀實際變化的要求。要使自己養(yǎng)成精益求精的習慣，并且以愛心和熱情發(fā)揮這種習慣。積極的激情能夠調動起全身心的巨大潛力，推動創(chuàng)新。其次，做到百折不饒，必須確立堅持的心態(tài)，調試自控，增加自己的耐性，以開闊的心胸包括所有的事物，世界上沒有人可以一步登天，一而再得挫折正是成功路上的指路牌，愈挫愈勇是所有成功者的共同歷程，務盡一切努力去贏得勝利，成功的唯一途徑就是堅持不懈。

第三，科學理論創(chuàng)新。理論創(chuàng)新是社會發(fā)展和變革的先導，所謂理論創(chuàng)新是人們通過創(chuàng)造的活動而賦予理論以新的內(nèi)涵，它是在揚棄原有的思想、原理的基礎上，通過創(chuàng)造性的思維活動，提出新思想、新學說、新理論的過程。從理論創(chuàng)新的角度看，要敢于否定自己，超越自我，古人云勝人者有力，自勝者強，因此，推陳出新、隔故鼎新是理論創(chuàng)新的重要途徑，以胡錦濤主席為首的新一屆中央領導集體立足我國實際，提出了具有世界觀和方法論意義的科學發(fā)展觀，大大豐富和發(fā)展了我國現(xiàn)代化建設的指導思想。把執(zhí)政理想由追求經(jīng)濟增長轉到人自身，科學發(fā)展觀以人為本，把人的全面發(fā)展確立為經(jīng)濟社會發(fā)展的根本目的，對人的全面發(fā)展和經(jīng)濟社會發(fā)展的相互協(xié)調、相互促進作為價值目標，提升了認識的新境界。人的發(fā)展和社會的發(fā)展互為基礎，互相促進。社會的發(fā)展永無止境，人的全面發(fā)展也要不斷開辟廣闊的空間。當今世界，政治經(jīng)濟文化等全方位的全球化，已經(jīng)把整個人類的命運聯(lián)系在一起，人類不僅要在共同制定的規(guī)則下進行交往與合作，還要共同面對威脅人類生存的生態(tài)惡化、環(huán)境污染、恐怖主義、戰(zhàn)爭陰影。衡量社會進步的尺度是人的自由實現(xiàn)程度和解放程度，人的全面發(fā)展本質上是人的素質全面提升，具體包括人的認識能力、審美能力、道德情操和實踐能力的全面發(fā)展。理論創(chuàng)新需要創(chuàng)新者具有很高的理論素養(yǎng)，還要遵循理論創(chuàng)新的內(nèi)在和原則。做到堅持真理和發(fā)展真理的辯證統(tǒng)一，解放思想和事實其實的統(tǒng)一，時刻牢記群眾的實踐是理論創(chuàng)新的源泉，任何理論創(chuàng)新都是全面借鑒人類文明優(yōu)秀成果的結晶，要樂于并且敢于參加各種創(chuàng)新的實踐，善于在實踐中總結和提高，與時俱進，永無止境。

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