導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇機電一體化概念，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計有著極其豐富的內(nèi)容，同時也是產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程內(nèi)最具創(chuàng)造性的階段。其中，包含的原理與方法論對相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)者起到關(guān)鍵的引導(dǎo)效用。因此，對機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新性概念設(shè)計進行探索，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的概述

1.1機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的內(nèi)容

機電一體化產(chǎn)品是在機電一體化基礎(chǔ)上建立起的包含系統(tǒng)與構(gòu)件、基本元內(nèi)容的集合，而機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的含義則是依據(jù)產(chǎn)品使用周期中各個環(huán)節(jié)所需要求對產(chǎn)品實施功能改造、分析和子功能開發(fā)，進而實現(xiàn)其滿足功能結(jié)構(gòu)要求的系統(tǒng)化設(shè)計活動。這種設(shè)計工作的過程包括前期規(guī)劃、設(shè)計概念以及對計劃進行詳細化和豐富化，并加以改進補充。機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計過程中的程式化內(nèi)容可以通過計算機技術(shù)代為實現(xiàn)，但除此之外難以被程式化的方面還需產(chǎn)品設(shè)計人員通過人工設(shè)計逐步完成。通過構(gòu)建人機協(xié)同的概念設(shè)計理念，對其功能與組織開發(fā)的過程按照模塊化思想進行劃分，以此實現(xiàn)這一設(shè)計工作的層次性、協(xié)調(diào)性。目前，發(fā)達國家對機電一體化概念設(shè)計的深入研究大體集中于其調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計。機電一體化的理念自1971年被提出以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，內(nèi)容也在逐步豐富，尤其在科技快速發(fā)展的今天，廣闊的市場空間與消費需求的升級，更加迫使機電一體化產(chǎn)品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、傳感技術(shù)、AI技術(shù)、微電子技術(shù)、新材料技術(shù)、集成技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)的進步，都為機電一體化產(chǎn)品的革新打下了技術(shù)根基，使得機電一體化產(chǎn)品朝著更優(yōu)質(zhì)、更高效的方向邁進。

1.2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計的意義

機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新型概念設(shè)計本身有著重要作用，其既是產(chǎn)品品質(zhì)的深層內(nèi)容，又是其功能屬性得以發(fā)揮的保障，對其本身質(zhì)量的影響也約占60%～70%。因此，建成機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計具有極其顯著的意義。簡要概括，主要包括以下三方面內(nèi)容。第一，創(chuàng)新機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計是保障機電一體化產(chǎn)品品質(zhì)的必要性要求。機電一體化體系具有多種學(xué)科互相交叉、集成融合的特點，本身具有著復(fù)雜內(nèi)涵。因此，現(xiàn)今許多的機械產(chǎn)品的設(shè)計并不適應(yīng)機電一體化技術(shù)本身的特色，難以做到根據(jù)機電一體化技術(shù)特征隨之作出應(yīng)對。第二，機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新促使其理論體系得到發(fā)展。要創(chuàng)新這一概念設(shè)計，必將建立新的方式、理論基礎(chǔ)。只有在合理、可靠的概念設(shè)計基礎(chǔ)上，才能使之收獲具有優(yōu)異性能的機電一化體產(chǎn)品。再加之如今概念設(shè)計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關(guān)注與認同，如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設(shè)計理論的建立，對于推動創(chuàng)新機電一體化產(chǎn)的概念設(shè)計發(fā)展起到了不可忽略的效用，進一步促進了機電一體化技術(shù)體系的建立和機電一體化技術(shù)的完善。第三，機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計對于生產(chǎn)能力與工作質(zhì)量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產(chǎn)品都帶有自動處理、調(diào)節(jié)的功效，通過這些能力的實現(xiàn)，能夠保證工作質(zhì)量與效率的穩(wěn)步提升。例如，在數(shù)控機床的使用過程中，其生產(chǎn)效率要高出普通基礎(chǔ)5～6倍，并能夠?qū)崿F(xiàn)機床數(shù)量減少50%，節(jié)省50%操作人員的效能，生產(chǎn)周期也能縮短40%，進而使得生產(chǎn)成本降低50%左右。

2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計理論

2.1機電一體化產(chǎn)品應(yīng)用到的系統(tǒng)原理

機電一體化系統(tǒng)是該類產(chǎn)品中最為重要的基礎(chǔ)。就其本質(zhì)來說。它算是一種復(fù)雜機械，但與普通的機械相比還有著顯著區(qū)分。機電一體化體系是通過在機構(gòu)的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術(shù)，并使之與軟件相互聯(lián)合形成的一類新型機械系統(tǒng)。就其功能來說，機電一體化系統(tǒng)包含機械力、能量流、運動力等多種動力學(xué)有關(guān)的特殊機械，以及一些機電部件互相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。其中，機電一體化系統(tǒng)的核心又在于集成協(xié)調(diào)各種技術(shù)，通過對機械工程、控制系統(tǒng)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、電工技術(shù)等多項技術(shù)的聯(lián)合利用，實現(xiàn)其運動行為可控的目標(biāo)，而不僅簡單對各項技術(shù)進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調(diào)節(jié)和處理能力，實現(xiàn)驅(qū)動元件可控特征的現(xiàn)代化機械系統(tǒng)。有關(guān)機電系統(tǒng)化原理的研究主要包含三方面內(nèi)容。第一，三環(huán)論。研究者認為，機電一體化產(chǎn)品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二，五塊論。通常視機電一體化產(chǎn)品是由動力功能、控制功能、構(gòu)造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三，兩個子系統(tǒng)理論。研究人員認為，機電一體化系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)和物理系統(tǒng)兩項分支系統(tǒng)共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義，但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分，但沒有對機械主體加以強調(diào)，也并未對處理好機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計中出現(xiàn)的復(fù)雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此，這些理論對該類產(chǎn)品的概念設(shè)計不能起到重要作用。在概念設(shè)計實際工作中，機電一體化系統(tǒng)往往會被劃分為傳感檢測、執(zhí)行機構(gòu)、信息控制處理三個子系統(tǒng)。通過這三個子系統(tǒng)的系統(tǒng)分工，各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作，這種分工方式才能真正實現(xiàn)該系統(tǒng)中各項功能的優(yōu)化和最佳效果的發(fā)揮，并以此獲得機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計合理的相關(guān)方案。

2.2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計方法

對機電一體化產(chǎn)品而言，其概念設(shè)計是許多領(lǐng)域內(nèi)知識、技術(shù)之間的交織融合，具有新穎復(fù)雜、反復(fù)迭代、目標(biāo)多解、結(jié)構(gòu)不良等特點。滿足機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新，關(guān)鍵在于發(fā)揮設(shè)計者的主觀能動性，通過展現(xiàn)設(shè)計智慧，滿足創(chuàng)新性的要求。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，主要在于實現(xiàn)人機協(xié)調(diào)配合。計算機技術(shù)的飛速進步，促使人們對人工智能提出新的期待。但創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計這類任務(wù)，主要還得依靠人類的智能實現(xiàn)。機電一體系統(tǒng)也是人機協(xié)同系統(tǒng)，通過對設(shè)計者與計算機的分工，來達到創(chuàng)新概念設(shè)計的目的。機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計創(chuàng)新主要方法包括三方面內(nèi)容。第一，落實人才戰(zhàn)略，培養(yǎng)專業(yè)性人才?？萍几偁幾罱K都會落實在人才競爭上。要實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新，人才供應(yīng)是重要保障。機電一體化技術(shù)專業(yè)人才在制造行業(yè)占據(jù)就業(yè)滿意度第三位的好名次，就業(yè)率更是高達100%。因此，加強專業(yè)人才培養(yǎng)更有著多方面的積極意義，國家以及機電行業(yè)要在培養(yǎng)、優(yōu)化道路中貢獻出更多力量，從多方面對學(xué)生展開培訓(xùn)工作，以此實現(xiàn)增強研究者、開發(fā)者、設(shè)計者以及其他相關(guān)從業(yè)人員素質(zhì)的目的。第二，努力拓寬供應(yīng)市場，嚴(yán)守質(zhì)量關(guān)。市場是檢驗產(chǎn)品的試金石，將機電一體化產(chǎn)品投放到市場中，一方面保障其生命周期能夠?qū)崿F(xiàn)，另一方面通過買方對產(chǎn)品性能體驗所作反饋也對產(chǎn)品研發(fā)起到反作用力的效果，使其優(yōu)點得以保存、延續(xù)，缺點得到改良、進化，從而不斷促進機電一體化產(chǎn)品性能的整體提升。第三，將環(huán)保技術(shù)納入機電一體化的發(fā)展策略中。機械技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)等多種技術(shù)的應(yīng)用，往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，無可避免也會產(chǎn)生一些污染物。因此，設(shè)計者在設(shè)計研發(fā)過程中要考慮到環(huán)保問題，讓機電一體化產(chǎn)品朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，以施行環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展策略為其提供方法指引。通過一些環(huán)保設(shè)施和環(huán)?？萍嫉膶嵭校行Ф糁瀑Y源浪費、污染物增多的問題。當(dāng)實際運行過程中出現(xiàn)技術(shù)故障時，也可以反復(fù)利用一些資源，以減少資源、材料的消耗。相關(guān)生產(chǎn)負責(zé)人還應(yīng)主動淘汰一些產(chǎn)能落后的設(shè)備、產(chǎn)品，以此改變過去投入高、輸出高的模式，最終實現(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)，使人們擁有健康的生存環(huán)境。

2.3機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計的發(fā)展展望

機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計主要發(fā)展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究，但其發(fā)展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內(nèi)容：第一，根據(jù)被測物理量，建立傳感器特點和類型的知識庫；第二，構(gòu)建與機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計相關(guān)的推理方法庫；第三，將執(zhí)行機構(gòu)的實現(xiàn)運動與動作進行分類，構(gòu)建執(zhí)行機構(gòu)庫和驅(qū)動元件庫，以促進驅(qū)動元件、執(zhí)行、傳動機構(gòu)和兩者的集成選擇實行；第四，實現(xiàn)對該類產(chǎn)品概念設(shè)計在各個環(huán)節(jié)評價體系的建立，尤其在概念設(shè)計初期中構(gòu)建對功能原理設(shè)計環(huán)節(jié)的評價體系；第五，構(gòu)建調(diào)節(jié)和控制信息的資料庫，以促進挑選硬件和編制軟件中對機構(gòu)子系統(tǒng)高效管控的實現(xiàn)。隨著機電技術(shù)與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入，促使機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的理論體系更加豐富，并具有更為強大的實用功能和操作功能，從而順利實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新與研發(fā)。

3結(jié)束語

機電一體化產(chǎn)品的研究雖然已經(jīng)取得了較為矚目的成績，但關(guān)于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的研究成果目前依然處于初級階段，仍需要相關(guān)從業(yè)者不斷加強探索、創(chuàng)新，通過大量細致的實踐研究工作，促進機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計的完善和成熟，并最終實現(xiàn)其優(yōu)異的實用價值。

作者:王中元 單位:內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

篇2

機電的一體化系統(tǒng)并未形成具體的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的定義，從機械的角度上認為機電一體化系統(tǒng)的本質(zhì)特征就是機械，是在機械的系統(tǒng)的主功能和相應(yīng)的信息以及控制功能的實現(xiàn)上引進了相應(yīng)的電子技術(shù)，使相應(yīng)的機電系統(tǒng)實現(xiàn)與軟件的有機結(jié)合，是一種特殊的機械系統(tǒng)。從機電系統(tǒng)的設(shè)計功能上考慮，完成了機械類、運動和信息等多任務(wù)的機械和相應(yīng)部件聯(lián)系起來，形成了機電系統(tǒng)的一體化模式以及形成了完整的機電系統(tǒng)，強調(diào)各種技術(shù)和功能的協(xié)調(diào)和良好結(jié)合，從而形成相應(yīng)的機電的自動化系統(tǒng)。

一、機電系統(tǒng)的概念設(shè)計中的信息一體化

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和相應(yīng)的技術(shù)革命，各學(xué)科的基礎(chǔ)理論由于研究基礎(chǔ)的發(fā)展和技術(shù)的相互滲透實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計的不斷發(fā)展和完善，相應(yīng)的機械設(shè)計逐步走向自動化和智能化的發(fā)展趨勢從而實現(xiàn)機械設(shè)計指導(dǎo)的自動化和科學(xué)化、知識化。通過相應(yīng)的計算公式和模型設(shè)計和比對實現(xiàn)了最優(yōu)化的方案設(shè)計模式，機械概念設(shè)計的發(fā)展也逐步向現(xiàn)代化的設(shè)計模式靠近。通過計算設(shè)計的分析和綜合，實現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的機電系統(tǒng)的信息流動和管理控制，從而使相應(yīng)的信息流更好地為機電系統(tǒng)的一體化設(shè)計服務(wù)。計算機與機電系統(tǒng)設(shè)計的相結(jié)合實現(xiàn)了信息載體的轉(zhuǎn)換，通過更為新穎和快捷的設(shè)計方式和信息交流實現(xiàn)了信息的極大交流，從而使相應(yīng)的機電系統(tǒng)設(shè)計方案的設(shè)計和選擇達到最優(yōu)狀態(tài)。

二、機電系統(tǒng)概念設(shè)計中的功能結(jié)構(gòu)一體化

功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計是機電系統(tǒng)設(shè)計的重點和關(guān)鍵，一般說來機電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計分為功能設(shè)計和功能映射兩個模塊，然而這樣分塊的設(shè)計模式使機電系統(tǒng)的設(shè)計過程建立在抽象的概念基礎(chǔ)之上，難以實現(xiàn)形象化和具體化的特點，設(shè)計過程中易出現(xiàn)信息的模糊和殘缺，致使這樣的設(shè)計模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應(yīng)的機械制造的理論層面進行推理控制，這樣的設(shè)計方式不利于機電系統(tǒng)概念設(shè)計的一體化模式的形成和協(xié)調(diào)。在相應(yīng)的機電系統(tǒng)概念設(shè)計過程中應(yīng)在建立了信息交流模式的基礎(chǔ)之上增強概念系統(tǒng)設(shè)計的可行性和可操作性。在建立相應(yīng)的信息交流模式基礎(chǔ)之上實現(xiàn)機電系統(tǒng)的一體化優(yōu)化設(shè)計。

三、機電系統(tǒng)概念設(shè)計的機電技術(shù)一體化

傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的概念設(shè)計將機械與電子技術(shù)結(jié)合起來，從而通過機械、電子技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)相應(yīng)的機械系統(tǒng)的功能特點，同時改變了人工的操作和判斷，形成機電系統(tǒng)的自動化模式，并通過相應(yīng)的程序協(xié)調(diào)機電系統(tǒng)的任務(wù)模式。然而傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的設(shè)計難以滿足現(xiàn)代機電系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新性要求，從而要實現(xiàn)一體化和自動化、智能化的發(fā)展模式。實現(xiàn)機械系統(tǒng)和電子技術(shù)的良好結(jié)合，從整體的系統(tǒng)功能上進行協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)機械技術(shù)和電子技術(shù)的協(xié)調(diào)組合，共同構(gòu)成機電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。

四、機電系統(tǒng)概念設(shè)計的人機交互系統(tǒng)一體化

機電系統(tǒng)的一體化和信息化設(shè)計的最終目的是形成人機一體化的交互模式，形成智能化和科學(xué)化的機電系統(tǒng)的設(shè)計方式，隨著計算機技術(shù)和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，機械設(shè)計和應(yīng)用的智能化模式逐步成為機械設(shè)計和應(yīng)用的發(fā)展模式，人機交互系統(tǒng)的設(shè)計實際上實現(xiàn)了更為方便快捷的系統(tǒng)操作和應(yīng)用模式，同時也提高了相應(yīng)的生產(chǎn)的效率，提高了設(shè)計的科學(xué)化程度。在機電系統(tǒng)概念設(shè)計過程中，應(yīng)以人為本建立機電系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展決策，從而使相應(yīng)的機電系統(tǒng)充分使用于相應(yīng)的設(shè)計人員。

篇3

引言

機電一體化技術(shù)是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。

機電一體化專業(yè)是我校的主要專業(yè)之一，伴隨著經(jīng)濟全球化，我國的制造業(yè)成為國民經(jīng)濟的核心，而機電一體化成為制造業(yè)發(fā)展的“發(fā)動機”，機電一體化人才的需求大幅度提高，機電一體化專業(yè)人才被國家列為二十一世紀(jì)社會發(fā)展最急需的十大專業(yè)人才之一，是就業(yè)領(lǐng)域最寬的專業(yè)。我校的機電一體化專業(yè)的課程，應(yīng)不斷適應(yīng)對人才需求的這種變化，在課程的時間安排上有必要進行一些調(diào)整，而且對于我校機電一體化專業(yè)應(yīng)涵蓋哪些學(xué)科領(lǐng)域,課程設(shè)置方面更應(yīng)該進行大膽的改革。

一、在教學(xué)中增加介紹微電子技術(shù)相關(guān)知識的課程

在我校五年制機電一體化專業(yè)的教學(xué)過程中，我對此專業(yè)第二學(xué)年第二學(xué)期的學(xué)生做過一個調(diào)查統(tǒng)計，調(diào)查學(xué)生人數(shù)為79名，發(fā)現(xiàn)兩個09級機電一體化班級中，見過晶體管的同學(xué)在一個班中只有一名，而另一個班因有選修課的原因，有一部分同學(xué)對晶體管稍微有一點了解。這個調(diào)查結(jié)果說明，我校機電一體化專業(yè)的學(xué)生，在前兩年的學(xué)習(xí)過程中，基本上沒有接觸到微電子技術(shù)的知識，而機電一體化實際上是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等向機電技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物，在我校的五年制高職機電一體化專業(yè)教學(xué)計劃中，沒有微電子技術(shù)相關(guān)知識的課程設(shè)置。

從五年制高職學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)看，學(xué)生的起點是比較低的，學(xué)生本身在初中階段的物理基礎(chǔ)也比較薄弱，到五年制高職的前三年，除了學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識，很有必要讓學(xué)生了解元器件知識以及微電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識，比如什么是集成電路？什么是敏感元器件、光電管和繼電器？這些知識能為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，是大有裨益的?？梢試L試在五年制教學(xué)的第二學(xué)年中增加一門微電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)與實訓(xùn)相結(jié)合的課程，如果學(xué)生不具備一點熱敏電阻、溫敏二極管、溫敏三極管的知識，對于溫度傳感器的理解也就無從談起。當(dāng)學(xué)生具備了一些元器件的知識，那么學(xué)生在三年級學(xué)習(xí)“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程就會輕松許多。

從機電技術(shù)發(fā)展的情況看，不論是生產(chǎn)制造系統(tǒng)還是試驗和研究裝置及各類終端產(chǎn)品，電子技術(shù)取代了許多機械本身的主要功能，電子元件代替了許多機械式的信息處理機構(gòu)和控制機構(gòu)，同時采用微電子技術(shù)增加了許多控制功能，如采用可編程序控制器代替原來的繼電器――接觸器控制電路等。所以我們在教學(xué)過程中，應(yīng)該適應(yīng)時展的需要，增加介紹微電子技術(shù)知識的課程，如果還停留在原有的單一的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，必然會導(dǎo)致知識結(jié)構(gòu)的狹窄，從而不能滿足技術(shù)進步帶來的對人才的需求。

在南校區(qū)學(xué)生的座談會上，有些學(xué)生也提出了他們對電子元器件知識的需求，他們認為自己連一些基本的元器件知識都沒有，根本就不知道元器件的作用和各種功能，這使對一些現(xiàn)有課程的學(xué)習(xí)感到困難。有些學(xué)生表示他們學(xué)習(xí)非常努力，但是還是聽不懂老師所講的內(nèi)容，實際上就是基礎(chǔ)知識的薄弱造成的，所以我們應(yīng)不斷研究：究竟學(xué)生哪方面是薄弱環(huán)節(jié)？最主要的需求是什么？只有這樣才能更好地改革現(xiàn)有的課程設(shè)置。

二、對學(xué)生的基礎(chǔ)能力進行分析，對課程的時間安排進行必要調(diào)整

對于五年制高職學(xué)生來說課程的設(shè)置應(yīng)反映人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格需要，還要反映教育對象狀況，在確?；窘逃疁?zhǔn)的提前下，體現(xiàn)因材施教。與三年制高職所不同的是，五年制高職學(xué)生的主體是初中畢業(yè)生，大部分學(xué)生進入五年制高職院校學(xué)習(xí)并非本人意愿，而是教育制度強制性分流的結(jié)果，所以很多學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)很薄弱、學(xué)習(xí)動力也不足，因此在進行課程設(shè)置時，要加強對學(xué)生的研究，充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)能力。

近年來，一些發(fā)達國家在分析職業(yè)能力時，特別注意分析職業(yè)的“基礎(chǔ)能力”，對于學(xué)生所學(xué)的課程來說，同樣應(yīng)注意分析他們的現(xiàn)有知識是否有能力達到。對于我校機電一體化專業(yè)來說，從現(xiàn)有的教學(xué)計劃中可以看出“電氣控制技術(shù)”課安排在第五學(xué)期，而在整個教學(xué)計劃的前四個學(xué)期沒有一門電類的相關(guān)課程，我們知道電氣控制技術(shù)是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)成果。而根據(jù)學(xué)生此前學(xué)習(xí)的相關(guān)課程，連最基本的電路基礎(chǔ)的知識還沒有具備，更不用說這樣一門綜合知識很強的一門學(xué)科的學(xué)習(xí)了，顯然學(xué)生的基礎(chǔ)能力沒有達到此門課的學(xué)習(xí)要求，因此，有必要將“工業(yè)控制電路分析與制作”課提前到第四、五學(xué)期學(xué)習(xí)，而可以將“機械工程應(yīng)用技術(shù)”課程錯后一學(xué)期學(xué)習(xí)，這樣使學(xué)生能夠具備相應(yīng)的基礎(chǔ)能力，以利于他們對知識的掌握，不至于感到課程難度太大，亦能提高學(xué)生自信心。

三、加強學(xué)生的電工電子技能實訓(xùn)，提高學(xué)生的實踐操作能力

高職的人才培養(yǎng)目標(biāo)是“高技能人才”，高職畢業(yè)生比本科生應(yīng)具備更強的技能，比中職生具備更多的理論知識。那么，如何加強技能型人才的培養(yǎng)呢？根據(jù)我校的辦學(xué)條件，我們有能力為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個更好的實習(xí)實訓(xùn)條件，以學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，更合理的進行課程的設(shè)置。

“工業(yè)控制電路分析與制作”課程為我院高職機電一體化技術(shù)專業(yè)核心課程，這門課在必要的理論知識基礎(chǔ)上，側(cè)重于電子控制技術(shù)在機電設(shè)備中的應(yīng)用分析等內(nèi)容，并且有一些實際操作技能訓(xùn)練。但是僅僅通過此門課程的學(xué)習(xí)，對學(xué)生的實際操作能力的訓(xùn)練我認為還是遠遠不夠的，可以單獨開設(shè)一學(xué)期的“電工電子技能實訓(xùn)”課程，安排學(xué)生多樣化的電工電子實習(xí)訓(xùn)練。教學(xué)內(nèi)容可以有很多，既可以增加一些理論教學(xué)內(nèi)容，又主要側(cè)重學(xué)生操作技能的訓(xùn)練，其形式比如可以從萬用表的正確使用、元器件識別與檢測、元器件安裝技術(shù)、焊接技術(shù)、調(diào)試技術(shù)、維修技術(shù)、基本電路分析和故障分析等中選擇一部分內(nèi)容進行重點訓(xùn)練，并在教學(xué)中同時加強學(xué)生的素質(zhì)教育等。

在五年制高職的學(xué)生中，大部分對于電子小制作也非常感興趣，他們熱愛動手，當(dāng)制作出自己親手制作的電子產(chǎn)品時，他們的自信心得到了極大的滿足，這能促進他們對知識的渴望和對實踐的探索。而在實際的教學(xué)計劃的安排中，學(xué)生接受技能訓(xùn)練的機會很少，那么，如何擴大學(xué)生的知識面，如何通過五年的學(xué)習(xí)使我們培養(yǎng)的學(xué)生成為社會需要的通用型人才是我們面臨的主要課題。我們應(yīng)努力給學(xué)生創(chuàng)造條件使他們有更多的實踐機會，提高學(xué)生的實踐操作能力，從而使他們的頭腦更加靈活，手腳更加麻利，成為企業(yè)真正需求的實用型人才。

結(jié)論：

五年制高職學(xué)習(xí)起點較低，我們在安排課程時應(yīng)多考慮學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和接受能力，有必要在學(xué)習(xí)一些核心課程之前增加一定的鋪墊，讓學(xué)生能一步一個腳印的往前走，讓他們感到前面的臺階通過努力能夠順利的邁過去，而不是遙不可及，我們應(yīng)綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，不斷改革課程設(shè)置，使課程的安排真正適合學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

參考文獻

[1]鮑加農(nóng).試論機電一體化及專業(yè)課程設(shè)置.中國自動化教育論文集,2003.

篇4

中圖分類號：TH-39 文獻標(biāo)識碼： A

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段?！皺C電一體化”意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。這一名稱已得到包括我國在內(nèi)的世界各國的承認，我國的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機電一體化技術(shù)。機電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。今天機電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機電一體化產(chǎn)品更日新月異。

一、機電一體化技術(shù)基本概念

機電一體化技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。

二、機電一體化的核心技術(shù)

1、機械技術(shù)：是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計算機與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。

3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

4、自動控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

5、傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

三、機電一體化的發(fā)展進程

1、數(shù)控機床問世：自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已50個年頭。我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。

2、微電子技術(shù)的發(fā)展：我國的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年，經(jīng)過30多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3、激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)：以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴展、具有強烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對于國家經(jīng)濟、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義。

四、機電一體化的發(fā)展方向

20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：

1、智能化：是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。

2、網(wǎng)絡(luò)化：20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3、自動化：所謂自動化技術(shù)，是指人類利用各種技術(shù)手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預(yù)期的目標(biāo)、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標(biāo)。

篇5

中圖分類號：TP　文獻標(biāo)識碼：A　文章編號：1672-3198(2010)11-0330-01

1　機電一體化概述

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱?！皺C電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面，是一種綜合技術(shù)，這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。

2　機電一體化的核心技術(shù)

2.1　機械技術(shù)

是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2.2　計算機與信息技術(shù)

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。

2.3　系統(tǒng)技術(shù)

即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)。從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

2.4　自動控制技術(shù)

其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

2.5　傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

3　機電一體化的發(fā)展過程

機電一體化的發(fā)展過程大體可以分為三個階段：

3.1　初級階段

20世紀(jì)60年代以前為第一階段，也稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

3.2　高速發(fā)展階段

20世紀(jì)70-80年代為第二階段，也稱為高速發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。

3.3　智能化階段

20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

4　機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下。

4.1　智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)研究中得到日益重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求達到更高的控制目標(biāo)。誠然，要使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能的和必要的。

4.2　模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜和非常重要的事。例如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。若能利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，也可擴大生產(chǎn)規(guī)模。但這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，但可通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

4.3　網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育、人們?nèi)粘Ｉ?，都帶來了巨大變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟和生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠。很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)，將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利和快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.4　微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末。機電一體化有向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過lcm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有顯著優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)(即超精密技術(shù))，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

4.5　綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然；‘綠色產(chǎn)品’概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用、銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化，主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

4.6　系統(tǒng)化

篇6

中圖分類號：F407文獻標(biāo)識碼： A

一、前言

隨著時代的進步，科技的發(fā)展，各個工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)開始融合起來，從而大大提高了技術(shù)的水平，提高了我國的工業(yè)生產(chǎn)能力。機電一體化就是這樣一個在科技發(fā)展的浪潮中衍生的科技發(fā)展新方向。

二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今，機電一體化技術(shù)開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機械制造領(lǐng)域中，進而改變了我國工程機械長期落后的困境，同時也促進了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進步，從整體上將我國的工程機械推進了一個全新的臺階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動報警的應(yīng)用中，如果相關(guān)的設(shè)備和工程機械出現(xiàn)了故障，電子監(jiān)控設(shè)備以及自動報警系統(tǒng)能夠及時準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號，以方便工作人員及時地維護和更新。

二、機電一體化技術(shù)

機電一體化技術(shù)．顧名思義．結(jié)合應(yīng)用機械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)用范圍愈來愈廣。

機電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：

1、機械技術(shù)

機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。

2、計算機與信息技術(shù)

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。

3、自動控制技術(shù)

其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

4、傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。

5、伺服傳動技術(shù)

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

三、機電一體化的發(fā)展階段

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段。上世紀(jì)60年代以前為第一階段（亦可稱為初級階段）。在這一時期，人們不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。

上世紀(jì)70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

第三階段，上世紀(jì)90年代后，機電一體化技術(shù)開始向智能化方向邁進，進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。

四、機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀

機電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r類似，也經(jīng)歷了長期的產(chǎn)生發(fā)展和成熟的過程。在機電一體化概念還未出現(xiàn)時，世界各國的相關(guān)科技工作者就已在原有的機械設(shè)計基礎(chǔ)之上設(shè)計和研發(fā)出了機電一體化的產(chǎn)品。但隨著機電一體化產(chǎn)品的不斷前進和發(fā)展，20世紀(jì)70年代初，相關(guān)的科技工作者才在長期實踐過程中系統(tǒng)地總結(jié)和提出了機電一體化的概念，并在實踐中使其不斷發(fā)展完善。

隨著集成電路、計算機技術(shù)等的發(fā)展和普遍應(yīng)用，機電一體化也得到了新的全面發(fā)展由于具備了形式靈活內(nèi)容豐富應(yīng)用廣泛的特點，機電一體化技術(shù)在機械行業(yè)中引發(fā)了深層的技術(shù)改革，而這種改革又反過來推動了機電一體化技術(shù)向全新的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)進步時展，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用已深入到社會生活的各個領(lǐng)域，為人類帶來了更為高效的生產(chǎn)和生活方式。

五、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：

1.智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

2.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（homenet）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)（computer integrated appliance system，CIAS），能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利號快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

5.綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前景。

六、結(jié)束語

綜上所述，機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)下科技發(fā)展的一個新的趨勢，它是眾多學(xué)科交叉、共生的結(jié)果，對于提高我國的科技水平和人們的生活水平具有很好的推動作用。

篇7

中圖分類號： TH-39 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）06-0113-02

一、機電一體化的基本概念

機電一體化技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。

二、機電一體化的發(fā)展概況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。

三、機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點

機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。

1．機械系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。

2．動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能，去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。

3．傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。

4．信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進行相應(yīng)的處理、運算和決策，以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制，實現(xiàn)控制功能。機電一體化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。

5．執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動作，實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)因機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構(gòu)是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個產(chǎn)品的性能，因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機電一體化產(chǎn)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上，各組成部分通過各種接口及其相應(yīng)的軟件有機地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

四、機電一體化的發(fā)展趨勢

1.智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

2.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

4.微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

5.綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

6.系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

參考文獻：

篇8

中圖分類號：TE65；TU712文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X（2017）47-0207-01

引言

由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、信息化概念向自動化領(lǐng)域的滲透，使得自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)面臨一場深刻的變革，這種變革也必將對機電一體化發(fā)展產(chǎn)生重大影響。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。

一、機電一體化在煤化工生產(chǎn)企業(yè)中作用

1、提高勞動效率；機電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用使過去落后的生產(chǎn)方式得到極大的改變，大量新型自動化電子設(shè)備的使用徹底轉(zhuǎn)變了煤化工企業(yè)的作業(yè)模式，明顯降低了工人的勞動強度，大幅提升了勞動生產(chǎn)率，極大地提高了勞動效率。

2、提高了勞動安全保障；傳統(tǒng)的焦化工作環(huán)境非常惡劣，高負荷地工作會嚴(yán)重影響到操作工的身體健康和生產(chǎn)安全。采用機電一體化設(shè)備進行、運輸、閥門的開啟等，不僅可以使操作工從繁重的體力勞動中解脫出來，而且減少去有毒有害場所的次數(shù)故能降低發(fā)生事故和危險的幾率，提高安全生產(chǎn)效率。

3、增加了經(jīng)濟效益和工人的勞動收入；焦化機電一體化技術(shù)的運用使得焦炭的產(chǎn)量大幅提高，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益，同樣使工人的勞動收入有所提高，改善工人的生活質(zhì)量。煤化工企業(yè)的快速發(fā)展帶動了我市其它相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，對地方經(jīng)濟的快速發(fā)展起到積極的推動作用。

二、機電一體化技術(shù)在我國經(jīng)濟發(fā)展中的作用

1.機電一體化技術(shù)在傳統(tǒng)國民經(jīng)濟中的作用。機電一體化技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用將大大提高企業(yè)產(chǎn)品的競爭力，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對國家經(jīng)濟產(chǎn)生巨大的推動作用。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)直接拉動著自動化制造裝備的整體需求。另一方面，新興技術(shù)發(fā)展刺激了新的技術(shù)裝備的發(fā)展，如信息、材料、生物等。還有戰(zhàn)略性可持續(xù)發(fā)展所迫切要求的特種高精尖自動化裝備的研究發(fā)展，如海洋、空間、地下資源開發(fā)，國防工業(yè)精密加工，微機電器件制造，等領(lǐng)域。所以，機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)國民經(jīng)濟的影響是長期的、持久的，甚至是決定性的。

2.機電一體化技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用。機電一體化在機械和電子行業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，如數(shù)控機床（ONC系統(tǒng)）工業(yè)機器人等，此外，機電一體化技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用于化工部門，能預(yù)先報警，減少停車事故造成的損失。減少電能和化工原料消耗，并提高產(chǎn)品質(zhì)量：應(yīng)用于電力部門，能提高發(fā)電輸電穩(wěn)定性，優(yōu)化電力分配并避免重大事故；應(yīng)用于生活方面，電子化家用器械減少了人們的家務(wù)勞動量；應(yīng)用于現(xiàn)代管理部門，自動化辦公機械大大提高了管理效率和輔助人們決策實施各種戰(zhàn)略方案。

3.機電一體化與企業(yè)的技術(shù)進步。企業(yè)的技術(shù)進步表現(xiàn)在生產(chǎn)、管理等各個方面的現(xiàn)代化，由于機電一體化的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)方式向“柔性”轉(zhuǎn)化，并向綜合（集成）自動化發(fā)展，使信息在生產(chǎn)經(jīng)營管理中的地位顯著增大。機電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得工廠自動化、辦公自動化和社會服務(wù)自動化成為現(xiàn)實。

在企業(yè)管理中，機電一體化就是將市場信息供需變化有機的結(jié)合起來，成為指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)，所以把信息的收集、分析、技術(shù)經(jīng)濟預(yù)測和經(jīng)營決策結(jié)合起來，用于指導(dǎo)生產(chǎn)、強化銷售和技術(shù)服務(wù)是保證企業(yè)常勝不衰的重要工作。

在未來的企業(yè)里，一流的機電一體化設(shè)備、機電一體化產(chǎn)品和機電一體化在管理中的應(yīng)用，將是企業(yè)進步和發(fā)展的標(biāo)志。

三、機電一體化的發(fā)展趨勢

1.智能化

智能化是機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。

2.系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

3.網(wǎng)絡(luò)化

早在20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

4.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

5.綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

結(jié)語

機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。其產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性。其發(fā)展趨勢是朝智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、系統(tǒng)化方面發(fā)展。

作者：許文裴

篇9

機電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國機械工程協(xié)會專家組定義為：“由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械和(或)機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。

機電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與機械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)向機械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機械行業(yè)，機械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對機電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的要求越來越高。

1機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)

1.1機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

從構(gòu)成要素上來看，機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)(機構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計算機)、動力系統(tǒng)(動力源)、傳感檢測系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機)等五個子系統(tǒng)組成。機電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機械”增添了頭腦(計算機信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。

從所要實現(xiàn)功能上來看，因為機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機械與微電子要素組成的有機整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進行變換、傳遞和存儲?！皠恿δ堋笔窍蛳到y(tǒng)提供動力、讓系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能?！皺z測功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對整個系統(tǒng)進行控制，使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，實施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。

既然機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。

1.2機電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

①機械技術(shù)：機電一體化的機械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機械結(jié)構(gòu)更簡單、機械功能更強、性能更優(yōu)越。在設(shè)計和制造機械系統(tǒng)時除了考慮靜態(tài)、動態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術(shù)：傳感檢測技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對轉(zhuǎn)換的電信號的加工處理。機電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計算機信息處理技術(shù)的范疇。④自動控制技術(shù)：機電一體化系統(tǒng)中的自動控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動技術(shù)：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而達到整體系統(tǒng)的最佳化。

2 機電一體化的設(shè)計過程

機電一體化的機械動力部分由一般電動機演變?yōu)榭刂齐妱訖C，里程碑式地引入了電子和計算機等先進技術(shù)，代替人完成機器的檢測與控制等工作。在知識經(jīng)濟中體現(xiàn)了制造業(yè)高科技化，促進了高科技產(chǎn)業(yè)和知識經(jīng)濟的發(fā)展。它是一種用于機電產(chǎn)品最優(yōu)設(shè)計的方法學(xué)。它包括4個基本學(xué)科：電氣、機械、計算機科學(xué)和信息技術(shù)。如圖1所示。

摘要：本文結(jié)合筆者的多年工作經(jīng)驗，對機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)進行了簡要的分析，并就機電一體化系統(tǒng)的幾種可靠性設(shè)計進行了探討。

關(guān)鍵詞：機電一體化；系統(tǒng)設(shè)計；構(gòu)成；過程；方法；可靠性

機電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國機械工程協(xié)會專家組定義為：“由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械和(或)機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。

機電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與機械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)向機械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機械行業(yè)，機械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對機電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的要求越來越高。

1機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)

1.1機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

從構(gòu)成要素上來看，機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)(機構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計算機)、動力系統(tǒng)(動力源)、傳感檢測系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機)等五個子系統(tǒng)組成。機電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機械”增添了頭腦(計算機信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。

從所要實現(xiàn)功能上來看，因為機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機械與微電子要素組成的有機整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進行變換、傳遞和存儲?！皠恿δ堋笔窍蛳到y(tǒng)提供動力、讓系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能。“檢測功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對整個系統(tǒng)進行控制，使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，實施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。

既然機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。

1.2機電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

①機械技術(shù)：機電一體化的機械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機械結(jié)構(gòu)更簡單、機械功能更強、性能更優(yōu)越。在設(shè)計和制造機械系統(tǒng)時除了考慮靜態(tài)、動態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術(shù)：傳感檢測技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對轉(zhuǎn)換的電信號的加工處理。機電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計算機信息處理技術(shù)的范疇。④自動控制技術(shù)：機電一體化系統(tǒng)中的自動控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動技術(shù)：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而達到整體系統(tǒng)的最佳化。

篇10

1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科；其次，機電一體化是一個發(fā)展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調(diào)機械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)（即所謂的“3C”技術(shù)：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術(shù)中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強調(diào)各種技術(shù)在機電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內(nèi)容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 機械技術(shù)

機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。

（二） 計算機與信息技術(shù)

凡是能擴展人的信息功能的技術(shù)，都是信息技術(shù)?？梢哉f，這就是信息技術(shù)的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)。

（三） 系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀(jì)最重要的高技術(shù)之一。今天，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)。就定義而言，自動控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個過程按照預(yù)想進行，或者實現(xiàn)某個預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

（五） 傳感檢測技術(shù)

傳感技術(shù)是把各種量轉(zhuǎn)變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質(zhì)量和生活品質(zhì)的今天，綠色環(huán)保成為了人們生活關(guān)注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態(tài)保護意識的重視和加強，綠色產(chǎn)品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導(dǎo)消費者在與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上,從事科學(xué)合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規(guī)范,并通過改變消費方式來引導(dǎo)生產(chǎn)模式發(fā)生重大變革,進而調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu),促進生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的消費理念。機電一體化技術(shù)也順應(yīng)了綠色理念，機電一體化產(chǎn)品在人們的生活使用時不會對環(huán)境造成污染或者污染遠遠小于傳統(tǒng)的產(chǎn)品，而且在產(chǎn)品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節(jié)約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化發(fā)展的一個顯著特點，它由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用的智能集合,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機技術(shù)、精細化制造、運籌學(xué)等新學(xué)科、新技術(shù)和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復(fù)雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是計算機技術(shù)發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不僅推動了人類的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,同時給人們的學(xué)習(xí),工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術(shù)的發(fā)展。其中最重要的影響就是對機電一體化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制，控制的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品。

（四）微型化