機電一體化內涵精選(九篇)

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第1篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化 接口技術 動力接口 智能接口

1前言

機電一體化產品的性能在很大程度上取決于接口的性能，即各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是綜合系統(tǒng)性能優(yōu)劣的決定性因素。因此，機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體，從而設計出最優(yōu)的機電一體化產品的研究領域。

2機電一體化系統(tǒng)的設計

機電一體化是建立在機械、電子、計算機、自動控制、傳感與測試等現(xiàn)代高新群體基礎上的一種先進技術。機電一體化產品由機械分系統(tǒng)和微電子分系統(tǒng)兩大部分組成，二者又分別由若干要素構成。要構成一個完整的系統(tǒng)，就必須在系統(tǒng)各要素、各子系統(tǒng)之間順利地進行物質、能量和信息的傳遞與交換。即各要素和子系統(tǒng)的相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，這個聯(lián)系條件即機電一體化系統(tǒng)接口。

在早期的機電一體化系統(tǒng)中，機械部分的設計是系統(tǒng)設計的中心。電能僅用于驅動，為系統(tǒng)提供動力。利用直流電動機的變速功能，雖然可以簡化機械系統(tǒng)的傳動結構，但因為無法控制運動部件的行程，因而程序自動化仍然是系統(tǒng)控制設計的主要目標。伺服電動機的運動、速度和方向可控，運動部件位置和軌跡的單獨/聯(lián)動控制使得柔性自動化成為可能。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點，而成為聯(lián)結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統(tǒng)設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數(shù)字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統(tǒng)設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統(tǒng)設計思想和協(xié)調自動化工作的重要工具。

機電一體化技術是一個不斷發(fā)展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進伺服驅動性能和發(fā)展控制算法的要求，而性能優(yōu)良的伺服驅動既拓展了機械系統(tǒng)的功能、簡化了傳統(tǒng)的機構，又要求機械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測確保了系統(tǒng)安全可靠的運行，反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進控制理論的實現(xiàn)和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。早期的機電一體化設計主要集中于系統(tǒng)的組成和結構，隨著設計實踐的豐富和設計理論的成熟，機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。

3機電接口技術的內涵

機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統(tǒng)，其子系統(tǒng)之間的接口極為重要，從某種意義上說，機電一體化系統(tǒng)設計就是接口的設計。但現(xiàn)在對于機電接口技術的研究較少，通過對機電一體化系統(tǒng)進行總結和歸納，我們提出了機電接口技術的概念，形成了如下幾點認識。

3.1機電接口技術的內涵

機電接口技術是一門新興的技術，它研究機電一體化系統(tǒng)中各組成部分（子系統(tǒng)）和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統(tǒng)中信息能量的交互，融合各種技術，實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設計。

3.2機電一體化系統(tǒng)接口（簡稱機電接口）的功能

機電接口傳遞和轉換信息和能量，并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件，硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機電一體化系統(tǒng)之間建立連接，為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉換、調整的方法和過程，協(xié)調和綜合機電一體化組成技術，使各子系統(tǒng)集成并融合為一個整體，實現(xiàn)新的功能。

3.3機電接口的分類

機電接口包括人―機接口、動力接口、智能接口和機―電接口4類。

3.3.1人―機接口

人與機電一體化系統(tǒng)之間的接口，通過此接口，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，控制其運行過程，即通過人―機接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進行工作。人―機接口是雙向的，硬件包括輸入/輸出設備，主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。

3.3.2動力接口

動力源連接到驅動系統(tǒng)的接口，為驅動系統(tǒng)提供相應的動力。根據系統(tǒng)所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等，動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點，能夠通過較大的功率。

3.3.3智能接口

智能接口主要存在于三處，控制系統(tǒng)到驅動系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應用情況相對比較復雜，但可以得出它的一些共性：智能接口傳遞和轉換各種信息，按照不同技術的要求改變信息形式，使不同的子系統(tǒng)、不同的技術能夠集成在一起，形成完整的系統(tǒng)。通常，智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。

3.3.4機―電接口

執(zhí)行機構與驅動系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執(zhí)行機構所需的信號，或將執(zhí)行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。

4機電接口技術對機電一體化發(fā)展的影響

社會需求推動機電一體化技術的發(fā)展。當傳統(tǒng)的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時，機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發(fā)展的必然。機電一體化技術產生之初，僅是機械技術與電子技術的簡單結合，它們結合的方式―接口也比較簡單，而隨著機電一體化技術的發(fā)展，機電一體化產品已經發(fā)展成為集多種技術于一體的復雜系統(tǒng)，相應的系統(tǒng)內部的接口也就變得越來越復雜。

機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟，同時，人們也意識到單純發(fā)展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。我們認為無論是系統(tǒng)設計理論還是系統(tǒng)集成和融合理論的研究都是必要的，但是，由于機電一體化系統(tǒng)的復雜性，這兩種理論都很難對機電一體化系統(tǒng)進行具體的研究，只能停留在理論的層面上。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統(tǒng)研究，并將系統(tǒng)設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。

現(xiàn)在，機電一體化正在向著智能化、模塊化、網絡化等方向發(fā)展，智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結合要更加緊密，信息傳遞和反饋更加迅速準確。模塊化必然要對接口提出更高的要求，接口在保持一致性的情況下還要能保證系統(tǒng)信息和能量的傳遞、技術融合。網絡化要求系統(tǒng)的接口具有網絡功能，包括現(xiàn)場網絡、局域網和互聯(lián)網功能。從機電一體化發(fā)展方向對機電接口技術的要求來看，機電接口技術的研究與發(fā)展已經成為必然，同時，機電接口技術的研究與發(fā)展也必然對機電一體化技術的發(fā)展起促進作用。

5結論

機電一體化系統(tǒng)是機械系統(tǒng)不斷融合各種新技術、新知識發(fā)展起來的。因此，從機械技術發(fā)展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創(chuàng)新。機電接口技術是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機的結合在一起，形成完整的系統(tǒng)。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來的，隨著機電一體化技術的發(fā)展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展，促進機電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。

參考文獻

[1] 張鵬萬,孫劍峰,李占平.機電一體化中的接口技術[J].礦業(yè)工程，2010，（6）.

第2篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化；問題；改革措施

長期以來機電一體化教學一直承襲著重理論輕實踐的教學模式，這給該課程教學實效性的發(fā)揮帶來了很大的影響，因此，要改變這一現(xiàn)狀就要在明確該學科存在問題的基礎上加大相關教學措施的研究。

一、機電一體化教學存在的問題

社會主義市場經濟的發(fā)展，對于技能型人才的需求越來越多，尤其是對機電一體化人才的需求更是與日俱增，社會對這類人才需求的數(shù)量不斷增加的同時，對機電一體化人才的質量要求也在逐年提升。傳統(tǒng)的機電一體化教學的局限性是比較大的，傳統(tǒng)的機電一體化的教學模式更多的是重視知識的傳授，課程的設置與教學內容都與實際應用相脫節(jié)，難以滿足機電一體化實踐操作教學的需要。而現(xiàn)代的科技發(fā)展突飛猛進，現(xiàn)有的機電一體化教學模式難以適應新時期的需要，這樣的教學模式急需要改變。在原有教學模式的實施過程中，機電一體化的教學模式存在著許多問題，具體來看，主要有以下幾方面的內容:

1.教學模式單一的問題

現(xiàn)行的機電一體化教學模式，依然承襲著傳統(tǒng)學科的教學模式，雖然機電一體化教學與數(shù)學、物理學科存在著千絲萬縷的聯(lián)系，在教學中也需要大量的知識和文字，還需要許多的原理圖，但是，在機電一體化教學中，過分重視知識傳授卻忽略了該學科的實踐特征，這樣的教學很難發(fā)揮實效，久而久之，也不利于學生學習興趣的培養(yǎng)，教學模式單一，教學實效性不強。

2.理論與實踐對接性不強

從現(xiàn)階段機電一體化教學的實施情況來看，理論教學雖然落實的較為充分，但是理論教學與實踐教學缺乏必要的對接，教學依然以理論教學的實施作為教學的主體，理論教學與實踐教學相脫節(jié)，學生的理論知識雖然掌握了很多，但是真正運用到實踐中的內容卻少之又少，這對學生的實踐能力造成了很大的影響，不利于實用型人才的培養(yǎng)。

3.課程設置的時間不足

隨著教學改革的不斷深入，機電一體化課程教學的時間也相應減少了，由于課程實施的時間較少，原本一些預定課程教學內容也相應較少，要掌握課程教學的內容，教師只能夠通過大量的理論學習來解決，留給學生實踐操作的時間越來越少，難以滿足教學的實際需要，同時，由于近些年來的院校擴招，新生的質量也出現(xiàn)了一定程度的下降，課程實施的時間不足也在一定程度上影響到了學生對相關知識的學習。

二、機電一體化教學改革的措施

1.要學會創(chuàng)新教學的思路

要創(chuàng)新機電一體化的教學思路，就要充分認識到機電一體化的本質，客觀地來說，機電一體化的本質內涵就是指機械與微電子技術同信息與計算機技術的有機結合，將其統(tǒng)一集中起來成為一個有機的整體，它是一項充滿自動化元素的工作過程，創(chuàng)新機電一體化的教學思路，就是要以此為出發(fā)點，開展教學思路的創(chuàng)新活動，以具體的教學措施推進機電一體化的教學改革。

2.要重視教學手段的更新

好的教學手段對促進機電一體化教學的有效開展具有重要的作用，相反，教學手段的陳舊、刻板，對教學實施的影響是非常大的。在現(xiàn)實的機電一體化教學實踐中，對教學手段的更新缺乏應有的重視。

3.要重視教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化

現(xiàn)有的機電一體化教學環(huán)節(jié)，相對來說比較繁瑣，難以適應現(xiàn)階段機電一體化教學的實際需要，因此，優(yōu)化繁瑣的教學環(huán)節(jié)是提升機電一體化教學效率的一項重要措施。要改進現(xiàn)有的教學環(huán)節(jié)讓教學環(huán)節(jié)更加優(yōu)化，促進實踐化教學的有效開展，同時也要進行有針對性的單向技能訓練，優(yōu)化單項技能的訓練環(huán)節(jié)，以此促進教學的有效實施。開展機電一體化教學的相關研究對促進該學科課程教學的有效實施具有重要的作用，因此，以機電一體化教學存在的問題與改革措施為視角，對相關的問題展開研究希望能夠更好地促進該課程教學效率的提升。

參考文獻：

第3篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化；教學要求；教學改革

日本企業(yè)界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念“Mechatronics”，即綜合應用機械技術和電子技術于一體。隨著機械設計及工藝、計算機技術、網絡技術、電子技術、光電技術等應用技術的發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術成為一門綜合性學科。

一、現(xiàn)行機電一體化技術專業(yè)教學要求基本內容

1.機械技術

機械技術是機電一體化專業(yè)建立和發(fā)展的基礎，現(xiàn)行教學內容只對簡單機械原理、工作過程做了簡單介紹，在材料上、工藝上、應用上的教學內容要欠缺很多。

2.計算機與信息技術

隨著計算機功能和網絡技術的迅猛發(fā)展，信息處理技術主導機電技術的發(fā)展，單純的計算機理論課暴露出應用性不強的缺點。

3.系統(tǒng)技術

系統(tǒng)是把機械整體的功能充分發(fā)揮的功能技術。獨立的知識模塊不能體現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)勢。

4.自動控制技術

自動控制技術的內容主要包括高精度定位控制、自適應控制、自診斷、校正、檢索等控制技術，以單片機和PLC為重點的教學內容，很難體現(xiàn)自動控制理論的工程化與實用化。

5.傳感檢測技術

目前檢測與傳感技術的教學內容不能使自動控制理論的應用實現(xiàn)設計目的。

6.伺服驅動技術

伺服驅動技術的主要研究對象是執(zhí)行元件及其驅動裝置。變頻技術的應用，交流伺服驅動技術的進展，應更好地體現(xiàn)在機電一體化技術上來。

二、機電一體化專業(yè)應關注的五個發(fā)展方向

機電一體化專業(yè)是各門相關學科、多種先進技術的互相滲透和相輔相成的專業(yè)。機電一體化技術是集機械、電子、光學、自動控制、計算機與信息、系統(tǒng)等多學科的交叉綜合，未來機電一體化技術主要有以下發(fā)展方向：

1.智能化

智能化是在機電產品控制理論的基礎上，使機電產品具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2.模塊化

研制和開發(fā)具有標準接口的機電一體化產品單元，利用標準單元迅速開發(fā)出新產品，使新一代機電產品能得以迅速推廣、應用。

3.網絡化

由于網絡的普及，遠程控制終端設備的機電一體化產品應用得到推廣。現(xiàn)場總線和局域網技術已廣泛應用，機電一體化產品也將朝著網絡化方向發(fā)展。

4.微型化

新一代機電一體化產品，多采用微機、傳感技術、新型傳動技術，使新一代機電一體化產品結構大為簡化。

5.綠色化

綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，對生態(tài)環(huán)境無害，資源利用率高。機電一體化產品也正朝著綠色化發(fā)展。

三、機電一體化教學改革的三個主要方向

1.改革人才培養(yǎng)模式

職業(yè)教育，要積極推行與生產勞動和社會實踐相結合的學習模式，把工學結合作為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點。我國高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)工作一直遵循了工學結合的原則，但是在具體實施過程中，其教學效果和工學結合的程度，以及工學結合的教學實施層面，還存在一些問題，如：高校擴招帶來校內實訓時間縮短，實訓資源的相對減少；在企業(yè)頂崗實習的不確定性，很難建立長期穩(wěn)定的實習單位；訂單培養(yǎng)的學生存在知識面、操作技能狹窄等。由于人才培養(yǎng)模式影響著課程體系的構建，因此，加強工學結合人才培養(yǎng)模式的研究和實踐，加強工學結合教學模式的實踐性、開放性、職業(yè)性是高職人才培養(yǎng)工作應首先解決的問題。其次，在強化專業(yè)實踐的大環(huán)境下，應加強對專業(yè)理論的適度提升。高職高專人才的培養(yǎng)不是簡單勞動力的培訓，隨著生產力水平的提高，人與機器的關系界面發(fā)生了新的變化。單純的操作技能要求已部分被機械化、自動化所替代，相應增加了信息化處理過程，需要電子技術方面的知識、需要數(shù)控顯示方面的知識、需要計算機基礎方面的知識，而這一切.又需要以一定的數(shù)學、物理、外語方面的知識為基礎。因此在培養(yǎng)模式上應重基礎，強素質；重專業(yè)，強能力；重技能，強應用。

2.進一步加強專業(yè)建設

（1）課程建設。課程建設是提高教學質量的核心。課程，廣義上是指為了實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標而規(guī)定的所有學科的總和，狹義上是指一個課程領域或具體的一門課?？梢?，課程建設即是整個專業(yè)課程體系的創(chuàng)新和改革，也是具體一個課程領域或具體一門課的創(chuàng)新和改革。高職教育作為區(qū)別于普通高等教育的一種新的教育類型，在課程體系的建設上要充分突出高職教育的特點，課程體系建設應遵循滿足現(xiàn)代職業(yè)崗位能力要求，符合工學結合突出技能的高職教育規(guī)律，并能促進學生全面發(fā)展，體現(xiàn)學生知識結構、專業(yè)技能和現(xiàn)代職業(yè)能力要求的相互融合。機電一體化專業(yè)就是一門多學科融合的專業(yè)，在充分考慮機械、電子、計算機信息等學科相互融合的基礎上，要在課程建設上突出學生基本操作技能的訓練，基本工具的使用、基本電路的連接、常用儀器的安裝等，要在學生入學后對學生進行訓練，讓學生從進入職業(yè)院校就感覺到與過去的單純應試教育的不同培養(yǎng)模式，樹立牢固的職業(yè)教育觀念，建立新的學習評價標準。具體課程的改革，應重點在教學內容、教學方法和手段上的改進，融“做、學、教”為一體，把實訓室、實驗室、實習工廠、企業(yè)的車間變成課堂教學的重要場所，增加教學內容的直接性和目的性，把抽象的理論知識、復雜的操作過程具體化、形象化。使學生在學和做中構建自己的專業(yè)知識，最大限度地強化學生的能力培養(yǎng)，引導學生將專業(yè)知識用于解決實際工作之中。當前，尤其要重視讓學生在做中學，教師在做中教，重視教學模式的改進，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（2）專業(yè)教學團隊建設。專業(yè)教學團隊是實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標的具體實施者。專業(yè)教學團隊建設要重點關注專業(yè)教學團隊是否適應人才培養(yǎng)模式改革的需要，要關注專業(yè)理論教學能力、專業(yè)實踐教學能力。目前高職院校機電一體化專業(yè)中青年教師多來自普通本科院校，學歷層次有了很大的提高，還接納了很多具有碩士、博士學位的高學歷人才，為專業(yè)發(fā)展奠定了人才優(yōu)勢、知識優(yōu)勢。但由于高職機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)目標與本科院校的不同，因此，他們的實踐操作能力由于缺乏企業(yè)工作經歷，在教學過程中就表現(xiàn)的比較弱，也就很難在教學中開展“一體化”教學、模塊化教學、案例教學。因此，機電一體化專業(yè)應加強教師的專業(yè)實踐、操作能力的培養(yǎng)，充分利用各種形式的企業(yè)頂崗實踐、專業(yè)技能培訓，創(chuàng)造機會讓年輕教師到生產企業(yè)一線去鍛煉實習，提高青年教師的專業(yè)實踐操作教學能力。其次，廣泛聘請行業(yè)、企業(yè)專業(yè)人才和能工巧匠承擔教學工作，提高“雙師素質”教師的比例，提高培養(yǎng)學生的質量。

（3）實踐教學條件建設。加強實訓、實習基地建設是高等職業(yè)院校改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量的重點。國家對職業(yè)教育的發(fā)展投入了大量的人力、物力，為職業(yè)教育的發(fā)展奠定了堅實的基礎。但作為急需人才的企業(yè)卻沒有意識到高職人才為企業(yè)以后的發(fā)展所帶來的巨大推動作用，企業(yè)參加人才培養(yǎng)的積極性不高，不愿接受學生實習，不愿讓企業(yè)人員參加再培訓再學習，沒有形成終身培訓學習的良好氛圍。在這種情況下，高職機電專業(yè)人才培養(yǎng)工作的開展，要實現(xiàn)工學結合，一方面要加大校內實驗實訓條件的建設；另一方面靠學校主動與企業(yè)聯(lián)系，尋求支持。高職院校機電專業(yè)校內實踐條件建設應關注兩點：一是校內實踐條件建設應遵循“生產性”的原則，盡可能和生產實際相一致，設置以生產產品為主的企業(yè)、公司，利用學校的各種基礎設施建設、維修，各種機電設備的安裝、調試、管理、維護等工作，讓學生參與進來，得到鍛煉的機會。二是在校外實訓基地建設中，要按照企業(yè)需要開展企業(yè)員工的職業(yè)培訓，與企業(yè)合作開展應用研究和技術開發(fā)，讓企業(yè)得到應有的利益，同時讓這些企業(yè)優(yōu)先錄用優(yōu)秀學生，使學校和企業(yè)形成一種穩(wěn)定的互惠互利機制。特別是一些發(fā)展較快的、剛成立的企業(yè)，他們急需專業(yè)人才的加入，這樣既可為學生找到實習單位還可為學生以后就業(yè)打下堅實的基礎。

3.加強機電一體化專業(yè)的文化建設

內涵型專業(yè)建設的核心是文化建設，機電一體化專業(yè)的文化建設要充分反映到培養(yǎng)人才的價值觀、審美觀等觀念形態(tài)及行為，是人與知識、人與產品、人與機器和諧的一種人文精神。文化力是一種專業(yè)意識、一種創(chuàng)新意識、一種團體意識的體現(xiàn)，營造良好的機電一體化專業(yè)文化要融合到人才培養(yǎng)模式、專業(yè)建設、人才培養(yǎng)目標等育人的全過程，把專業(yè)文化建設融合到現(xiàn)代技術文明的發(fā)展中去，在整個教學過程中師生共同實踐，共同創(chuàng)造內涵；在文化建設中，逐漸回歸到教師成長，學生發(fā)展這個專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的本質使命上來。

機電一體化專業(yè)作為高職高專學院重點發(fā)展的技能型、應用型專業(yè)，應適時把握專業(yè)發(fā)展的新理論、新課題、新方向，不斷地進行教學內容的納新、教學方法的創(chuàng)新、教學手段的革新；努力提高專業(yè)教學團隊理論知識水平和實踐操作技能，不斷更新完善校內實習實訓條件，建立良好的校外實習基地。真正培養(yǎng)出具有從事機電一體化設備設計、安裝、調試、運行和維護等生產一線工作需要的高技能人才。

參考文獻：

［1］ 關于全面提高高等職業(yè)教育教學質量的若干意見（高〔2006〕16號）.

［2］ 李永剛.專業(yè)建設是高職院校教學內涵建設的核心［J］.職教探索與研究，2009，（2）.

第4篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電控制系統(tǒng)；自動控制系統(tǒng)；機電一體化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.151

0 前言

機電控制系統(tǒng)是制造業(yè)，特別是機械制造業(yè)順利完成相關項目的重要基礎和保障，而制造業(yè)的不斷發(fā)展對機電控制系統(tǒng)的結構、性能和作業(yè)精度等提出了更高的要求，傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)已難以滿足產業(yè)進一步發(fā)展的需求。在此背景下，如何在了解機電控制與自動控制系統(tǒng)內涵的基礎上，加強對機電一體化產品的設計，已成為當前制造領域及有關專業(yè)人員需要著重開展的關鍵工作。

1 機電控制與自動控制系統(tǒng)概述

1.1 機電控制系統(tǒng)

機電控制系統(tǒng)是指，在無人參與的情況下，借助相關控制設備將設備機器按照事先預定的生產流程進行自動化設計，并采用全方位控制系統(tǒng)連接控制器與控制對象，從而完成規(guī)定的控制目標的系統(tǒng)。機電控制系統(tǒng)的核心，即控制，從技術角度來看，機電控制系統(tǒng)是通過借助傳感檢測、自動控制、伺服傳動以及集電極、微電子等相關技術來達到對設備遠程操控目的的綜合性技術系統(tǒng)。從控制形式來看，機電控制系統(tǒng)主要以遠程控制為主，即管理人員在異地或遠程也能夠借助計算機網絡實現(xiàn)對相關機械設備的控制[1]。但需要說明的是，在遠程控制過程中，若相關人員需要對系統(tǒng)的每個運行步驟進行控制，并在必要時實現(xiàn)隨時干預，此時，機電控制系統(tǒng)的控制形式即為保持型遠程控制，保持型遠程控制更有利于實現(xiàn)設備的實施、精確控制。

1.2 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)，即在控制器的控制下，使被控對象按照事先預定的原理實現(xiàn)自動規(guī)律性運行的系統(tǒng)。以控制內容為依據，可將自動控制系統(tǒng)劃分為速度控制系統(tǒng)、高精度控制系統(tǒng)以及自診斷控制系統(tǒng)和自適應控制系統(tǒng)等。自動控制系統(tǒng)的核心技術主要體現(xiàn)在其自身的實用性方面，即通過協(xié)調機械和電器的各個部分從而確保其能夠順利、高效地完成預先設定的內容。

2 機電一體化設計的基本思路

現(xiàn)階段，我國已成為世界制造業(yè)大國，而市場經濟的不斷發(fā)展和產業(yè)結構的逐漸調整使得業(yè)內對機電一體化產品設計、交易和運用的呼聲越來越高。目前，機電一體化已成為了一門新的學科，其要求相關設計人員在對產品進行設計時，應對產品的功能、結構進行全面、系統(tǒng)的分析，并結合具體的分析結果設計出與理想預期相符合的機電一體化產品。從系統(tǒng)層面來看，應確保所設計的機電一體化系統(tǒng)兼具模塊化、智能化、網絡化以及微型化和人格化的特點，提高所設計系統(tǒng)的各項技術性能[2]。具體來說就是，通過將機械技術、自動控制技術和微電子技術等相關技術進行有機結合，并通過對各模塊單元的合理配置，使系統(tǒng)能夠實現(xiàn)所要求的各項功能。

3 機電一體化產品的設計方法

3.1 以電子線路取代機械控制機構

對傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)進行分析可知，其相關控制大都是以單一機械控制結構為依托的，對于機電一體化產品的設計，可引入電子線路對此種機械控制機構予以改進，從而改善系統(tǒng)整體的機械運行過程，獲取預期的控制效果。具體方法如下：（1）采用可編程控制器或利用微型計算機，將電子線路與系統(tǒng)固有的機械控制結構有機結合；（2）引入變速機構、凸輪，使其代替系統(tǒng)中原有的插銷板和步進開關等傳統(tǒng)接觸式控制器，從而完成電子線路對機械控制接口的取代，在簡化機械結構的基礎上，提高機電一體化產品的性能與質量。

3.2 電子與機械部分的有機整合

電子與機械部分的有機整合是機電一體化產品設計的另一主要方法。對機電一體化設計進行分析可知，設計過程中最為關鍵的步驟則為打破產品傳統(tǒng)原有的設計模式，從而提高控制系統(tǒng)的控制精度和運行效率。但需要說明的是，一體化設計過程中，同產品本身相關的原理并未發(fā)生改動，而相關設計也只是為了提高產品自身的質量和性能，即實現(xiàn)電子技術和機械技術的有機整合，使二者成為不可分割的整體，共同完成相關控制工作。以電液比例控制系統(tǒng)為例，可將液壓閥同比例電磁鐵進行整合，使二者共同構成一體化比例閥，而這一整合設計的設計理念便是機電產品的一體化設計理念[3]。

3.3 相關功能模塊的整合

在對機電一體化產品進行設計時，采取相對簡單的機械構件與電子線路整合方法若不能達到預期設計效果，相關設計人員還應對系統(tǒng)的各個功能模塊予以整合，從而在確保各模塊功能得以順利實現(xiàn)的基礎上，使各模塊共同構成一體化的機電系統(tǒng)。例如，數(shù)控車床采用的便是各部分功能模塊相整合的設計方式。首先，應對可供車床使用的專用數(shù)控裝置以及伺服驅動裝置和其他相關機械裝置的種類、功能進行明確和劃分，并予以采購；其次，將所采購的各部分模塊裝置進行整合，最終設計出集各個功能模塊于一體的數(shù)控車床，確保其相關切削任務的順利完成。由此，各部分功能模塊通過整合既能夠確保機電一體化產品的質量，同時，又能夠節(jié)省設備生產費用，有效提高了機電一體化產品的技術經濟性。

4 結論

本文通過對機電控制系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的相關概念進行闡述和分析，并結合機電一體化系統(tǒng)設計的基本思路，分別從以電子線路取代機械控制機構、電子與機械部分的有機整合和相關功能模塊的整合等方面對機電一體化產品的設計方法做出了系統(tǒng)探究。研究結果表明，通過機電一體化設計，能夠有效提高機電控制系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)的整合效果與控制精度，對于提高系統(tǒng)作業(yè)效率和促進制造產業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的作用和意義。

參考文獻：

[1]黎洪洲.機電控制系統(tǒng)自動控制技術與一體化設計[J].信息系統(tǒng)工程，2013，08（15）：36-37.

第5篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化；高技能人才；崗位素能

中圖分類號：G712；TH-39 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）007-00-01

一、分析背景

隨著我國企業(yè)不斷的在國際舞臺出現(xiàn)，對于機電一體化海外服務高技能人才崗位素能需求來說，目前各大對于機電一體化海外服務高技能人才的崗位要求極為苛刻，企業(yè)崗位要求在機電一體化海外服務高技能人才能夠熟練掌握專業(yè)知識以外，還要求高技能人才能夠熟練掌握英語的能力、相關工作的操作能力、及溝通表達能力以及個人素養(yǎng)是否優(yōu)良情況，并且對于機電一體化海外服務高技能人才的心理素質也具有極高的要求。然而目前的高校在培養(yǎng)機電一體化海外服務高技能人才是卻依舊存在著一些漏洞，一個完善的教育體系可以讓機電一體化海外服務高技能人才在培養(yǎng)過程中更為順利。機電一體化海外服務高技能人才只有具備較為扎實的綜合能力，才可以更好的實現(xiàn)企業(yè)在國際舞臺中的發(fā)展，提升本身的國際競爭能力。所以對于機電一體化海外服務高技能人才崗位的素能需求對于企業(yè)來說可謂是尤為重要的關鍵所在。

二、C電一體化海外服務高技能人才崗位素能的需求

本人根據企業(yè)在招聘時所關注應聘人的能力作出調查具體分為以下幾點：

1.個人英語水平與溝通交流能力，針對于機電一體化海外服務相關企業(yè)來說，高技能人才具有較高的英語水平與溝通交流能力是至關重要的，其工作性質決定了此項能力必不可失。英語水平與溝通能力會是企業(yè)招聘過程中第一個側重點。

2.應聘者的實際操作能力，對于這項需求來說我們可以理解為企業(yè)對于應聘者的相關專業(yè)經驗以及專業(yè)能力掌握的熟練度更為看重，具有優(yōu)秀的相關工作經驗并且可以在日常工作中熟練地操作一直是各大企業(yè)在招聘時首當其選的崗位需求條件。

3.個人的素養(yǎng)，對于企業(yè)來說，良好的企業(yè)形象更容易讓自身快速融入國際化市場中，企業(yè)本身的形象是有整體員工的素養(yǎng)所凝聚的，一個高素養(yǎng)的員工對企業(yè)的發(fā)展有著最直觀的推進作用。所以個人素養(yǎng)的情況也備受企業(yè)的關注。

三、機電一體化海外服務高技能人才崗位素能的分析與建議

1.強化英語能力水平

對于機電一體化海外服務高技能人才崗位素能需求來說個人的英語能力水平最為重要，也是各大企業(yè)進行招聘時的首看內容，個人英語水平一直被各個企業(yè)所關注，這種情況下嚴重表明了個人英語實力水平對于企業(yè)的重要性，然后對于機電一體化專業(yè)教育來說，很多高校在實行教育體系時，對于英語的教學并不能夠作為核心對學生進行教學，相反更加側重于專業(yè)知識的灌輸，在很多高校的英語教學過程中由于對英語教學的不重視從而產生弱化英語教學的趨勢，減少英語授課的相關內容，對于英語教學經常敷衍了事，致使學生對于個人英語水平的提升極為緩慢，致使機電一體化海外服務人才的英語水平遠遠達不到企業(yè)崗位對于英語水平的標準需求，所以針對于這種現(xiàn)象，高校要根據企業(yè)的需求為學生制定相關的教學制度，加強日常教學中的英語教課內容，不斷完善英語教學的制度，引薦專業(yè)的教師來為學生授課講解。

2.增強學生實際操作能力

在機電一體化海外服務高技能人才崗位素能需求中個人的實際操作能力也被各大企業(yè)所重視，實際操作能力是指學員能否根據自身所掌握的專業(yè)技能對企業(yè)的要求完成企業(yè)規(guī)劃的項目操作能力，并且針對操作過程中是否達到熟練的程度。所以首先，高校打破傳統(tǒng)的教學體制，一成不變的在教室內授課，帶領學生進入相關企業(yè)內部進行參觀，并且根據對企業(yè)內部員工的具體操作過程進行分析與觀察，并作出結論報考。其次，為了提升學生的實際操作能力，鼓勵學生在不影響學業(yè)的前提下提前進去相關企業(yè)進行實習，通過實戰(zhàn)經驗不斷強加自身所掌握專業(yè)知識的熟練度與實際操作能力。

3.加強職業(yè)素養(yǎng)的教育

我國現(xiàn)存的教育制度仍然存在著諸多缺陷，在高校的教學中更加注重專業(yè)知識的培訓，對于人才個人的素質培養(yǎng)達不到重視程度，然而在企業(yè)崗位的需求中個人素養(yǎng)也占據一定重要的地位，對于企業(yè)而言員工的整體素養(yǎng)極大地影響著企業(yè)的發(fā)展能力。針對于此點分析，高校在對學員進行教育的同時也要注重學生的個人素質培養(yǎng)，針對于現(xiàn)存的教學制度進行相應的政策改革，把人才素養(yǎng)的教育作為主要的課程教育之一，加強學分化教學制度的實施。

并且高校本身在育人的同時也要加強自身的文化內涵素養(yǎng)，潛移默化的去影響學生自身的職業(yè)素質。建立起較為完善的校園模擬職場文化，營造出濃厚的企業(yè)氣氛，讓學生自主進入這一學習氛圍之中，在這一過程中不斷的進行自我反思與感悟，強化自身的職場素質。

四、結語

綜上所述，目前各大企業(yè)的機電一體化海外服務高技能人才崗位素能需求對個人英語能力、溝通交流能力、實際操作能力、專業(yè)技能熟練度與個人的素養(yǎng)最為看重，所以對于機電一體化海外服務高技能人才來說在不斷強化自身專業(yè)知識能力以外還要加強英語能力與交流溝通能力的訓練，并且經常參與學校組織的就職活動來提升自身的實際操作能力與個人素養(yǎng)。另外高校也要對自己的教學制度進行及時的改革，順應各大企業(yè)崗位的需求，對學生教育過程中存在的問題進行分析與完善。強化機電一體化海外服務高技能人才的崗位素能，為企業(yè)的發(fā)展源源不斷的提供機電一體化海外服務高技能人才。

參考文獻：

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[3]王燕燕，付軍.機電一體化海外服務高技能人才培養(yǎng)方案構建[J].中國培訓，2016（16）：52+55.

[4]陳力.高職機電一體化技術專業(yè)人才調研分析[J].價值工程，2016（21）：125-128.

[5]章武媚.高等職業(yè)教育復合型高技能人才培養(yǎng)的多專業(yè)融合模式的探索[J].職教論壇，2016（12）：41-43.

[6]張永超.淺談機電一體化發(fā)展及專業(yè)人才培養(yǎng)重要性[J].科技資訊，2015（34）：183-184.

第6篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化系統(tǒng)；設計；方法論

引言

機電設備往往是多工程應用領域綜合產品，需要研發(fā)人員及從業(yè)使用人員具備多學科的背景知識。機電一體化系統(tǒng)設計方法論從系統(tǒng)全局的角度出發(fā)，全面闡述機電一體化的設備設計過程，對于研發(fā)機電設備具有極其重要的指導意義。在當今工業(yè)4.0背景下，機電一體化系統(tǒng)設計方法論被賦予了更多時代使命，需要解決更多實際問題。國內外學者的相關理論研究成果早已層出不窮，本文將研究分析國內外關于機電一體化系統(tǒng)設計方法論的發(fā)展現(xiàn)狀。

1機電一體化系統(tǒng)設計方法論的發(fā)展階段

機電一體化系統(tǒng)設計方法論與機電一體化的發(fā)展密切相關，而機電一體化的發(fā)展歷史目前可以分為四個階段。1950—1970年代，在第三次工業(yè)革命的大背景下，伴隨著計算機技術的發(fā)展，機電一體化已處于萌芽階段，但相關產品和技術沒有獲得成功與認可。1970—1990年代，得益于集成電路和微型計算機技術的發(fā)展，控制和通訊等技術得到突破性進展，同時自動化水平大大提高，機電一體化已形成獨立學科，處于初步發(fā)展階段。1990—2010年代，由于計算機、自動化等技術進一步極速發(fā)展，光學、智能算法等更多領域知識融入機電一體化學科，機電一體化處于高速發(fā)展階段。2010年至今，在工業(yè)4.0的大背景下，由于計算機數(shù)字仿真、網絡信息等技術的迅速發(fā)展，機電一體化技術處于繁榮發(fā)展階段，將對社會生產力作出更大貢獻。相應地，機電一體化系統(tǒng)設計方法論也隨著機電一體化技術的發(fā)展而出現(xiàn)。從1970年代開始，最初的理論研究集中在如何定義機電一體化系統(tǒng)，主要觀點來自歐美和日本。從1980年代末期學者開始對機電一體化進行系統(tǒng)設計方法論研究，主要是從系統(tǒng)的組成劃分角度出發(fā)，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互間的邏輯關系，使人們更加深入了解機電一體化系統(tǒng)。1990年代開始，由于計算機技術的極速發(fā)展與大規(guī)模普及，機電一體化系統(tǒng)設計方法論開始有了新的發(fā)展方向，主要是從基于系統(tǒng)建模技術的仿真平臺出發(fā)，能夠模擬機電一體化系統(tǒng)，大幅節(jié)省機電產品研發(fā)周期與成本。

2機電一體化系統(tǒng)設計方法論的主要觀點

表1～3列出了機電一體化系統(tǒng)設計方法論發(fā)展各個階段對應的主要觀點。不難看出，表1是各國研究組織對機電一體化的定義，其從最初的機械與電子簡單相疊加，發(fā)展到包含機械、電子、電氣、通訊、控制、網絡等多學科交叉融合，并且直到現(xiàn)在仍在不斷更新，一直在反映著工業(yè)科技和理論研究的最新方向，但缺點是未能對機電一體化系統(tǒng)設計方法論進行深入的研究。相比于表1對應的僅僅定義機電一體化階段，表2對機電一體化系統(tǒng)進行了深入的設計方法論研究，都各自提出了自己的設計理論，更加全面地闡述了機電一體化系統(tǒng)設計的內涵。例如德國達姆施塔特大學的RolfIsermann在自己的研究論文里提出機電系統(tǒng)設計五塊論，把機電一體化系統(tǒng)比作人，由五個部分組成，包括控制、動力、傳感、操作和結構，分別對應大腦、心臟、五官、四肢及軀體，不過缺點是對各部分的特點和融合設計考慮較少。表2中的方法論缺點在于太偏重于理論方面研究，雖然嘗試著引入數(shù)學物理模型，但不能較好地描述實際系統(tǒng)，面對日益復雜的機電系統(tǒng)越來越吃力。如表3所示，由于計算機仿真技術在現(xiàn)代工業(yè)產品設計中起到了越來越大的作用，而仿真軟件平臺的核心技術理論在于建模，研究者紛紛提出基于各自建模理論的機電仿真設計平臺或系統(tǒng)設計方法論，部分軟件在機電設計領域得到了廣泛應用和商業(yè)化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。

3機電一體化設計方法論發(fā)展趨勢預測

從機電一體化系統(tǒng)設計方法論的發(fā)展來看，未來方向會越來越圍繞計算機仿真為核心來建設，主要發(fā)展趨勢如下：

3.1多個軟件聯(lián)合仿真成為方法論關鍵技術

在計算機技術日益進步的今天，很多商業(yè)機電仿真軟件建模模型庫更加接近物理實際，算法更加豐富，界面更利于互動，操作更加容易，兼容性和穩(wěn)定性更好，功能越來越強大，但是在多學科仿真方面還不夠完善。而機電產品往往涉及到機械、電氣、電子、氣動、液壓、熱力學、磁場、光學等多學科，目前單一的仿真軟件無法擅長上述所有學科建模，因此將各機電軟件自身最擅長的學科聯(lián)合起來，取長補短，對機電系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真，提出相應方法論，可以達到最佳效果。

3.2方法論更加注重機電系統(tǒng)各組成部分邏輯

由于仿真軟件模型越來越能反映實際物理模型，機電系統(tǒng)模型更加真實，方法論對于基于純數(shù)學工具建立機電模型的能力要求在逐步削弱，而基于機電仿真的設計方法論會更加注重機電系統(tǒng)各組成部分的邏輯建設，使各軟件或各理論模型更加融會貫通地結合。

3.3方法論更加注重機電系統(tǒng)最優(yōu)化設計

方法論應在系統(tǒng)設計的各個階段提出評價方法，利于優(yōu)化設計評估。由于機電仿真軟件功能的強大，進行機電設計時可以利用軟件自帶的優(yōu)化算法，在關鍵設計階段不斷進行優(yōu)化。或者直接提出相應的系統(tǒng)優(yōu)化方法，在設計流程中，把仿真和試驗作為其中的工具或步驟，來達到高效優(yōu)化的目的。

3.4方法論更加注重機電系統(tǒng)創(chuàng)新設計

借助于計算機仿真，機電一體化系統(tǒng)設計方法論能夠更加快速地融合各學科知識，機電系統(tǒng)設計的周期必然變短，方案種類變多，創(chuàng)新元素也必然更容易產生、表達和實現(xiàn)，從而能更加高效地實現(xiàn)整個機電系統(tǒng)創(chuàng)新設計。

3.5工業(yè)4.0將會在方法論中得到體現(xiàn)

工業(yè)4.0的重要特征是大數(shù)據化，本質上是廣義工業(yè)智能物聯(lián)網信息共享交互，這也將在機電一體化系統(tǒng)設計方法論的發(fā)展中成為必然趨勢。例如方法論可以在設計、驗證、優(yōu)化過程中每一個步驟都被數(shù)據化記錄，和機電產品在生產、運維和退役過程中表現(xiàn)出來的性能優(yōu)缺點數(shù)據進行雙向物聯(lián)，可以在實際生產應用中預測問題、解決問題以及優(yōu)化設計。

4結語

第7篇：機電一體化內涵范文

[關鍵詞]機電一體化技術；國內現(xiàn)狀；數(shù)控FMS;CIMS

20世紀80年代中期以來，計算機特別是微型計算機已日益廣泛應用于機械產品和生產過程的控制，使機、電有機地結合，發(fā)展成機電一體化技術。此技術經歷了三十多年的發(fā)展，其內涵隨科技的發(fā)展不斷更新。70年代主要是指機械與電子的簡單結合機電一體化產品，也較簡單主要涉及到高性能的伺服技術；在80年代高性能微處理器的出現(xiàn)立即在機電一體化產品中得到應用，大大提高了機電一體化產品的自動化智能化程度；進入90年代計算機網絡和通訊技術的迅速發(fā)展使機電一體化系統(tǒng)向著智能化和自動化方向發(fā)展，此時機電一體化是機械電子控制光學信息和計算機等技術的相互交叉和融合。

機電一體化技術的應用，給機械行業(yè)帶來了顯著的效益，降低了原材料消耗，減輕了操作工人的勞動強度，增強了企業(yè)在市場中的競爭力。

1.機電一體化基本結構要素

1.1 機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架它是系統(tǒng)所有功能元素的機械支持結構包括機身框架機械連接等。

1.2 動力部分

動力部分與人體內臟產生能量去維持生命運動一樣為系統(tǒng)提供能量和動力功能驅動執(zhí)行機構使系統(tǒng)按照控制要求正常運行。

1.3 傳感部分

傳感部分就像人的眼鼻耳口等感覺器官將系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測變成可識別的信號傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧涍^分析處理后產生相應的控制信息其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表完成。

1.4 驅動部分

驅動部分就像人體的肌肋腱接受大腦指揮驅動四肢運動一樣在控制信息作用下驅動執(zhí)行機構完成各種動作和功能。

1.5 執(zhí)行部分

執(zhí)行部分如同人的四肢由大腦支配完成各項工作任務一樣根據控制信息和指令完成各種動作和功能執(zhí)行機構是運動部件一般采用機械電磁電液等機構。

1.6 控制及信息處理部分

控制及信息處理部分猶如人的大腦指揮和控制全身運動并能記憶思考和判斷問題一樣將來自各傳感器的檢測信息集中存儲分析加工并根據信息處理的結果按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應的指令控制整個系統(tǒng)有目的的運行它一般由計算機可編程序控制器數(shù)控裝置以及邏輯電路A/D 與D/A 轉換I/O 輸入輸出接口和計算機外部設備等組成。

2.機電一體化的具體內容

2.1 機電一體化技術是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，應用機械、電子等有關技術，使機械、電子有機結合，實現(xiàn)系統(tǒng)或產品整體最優(yōu)的綜合性技術。機電一體化技術，主要包括技術原理和使用機電一體化產品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。機電一體化技術是一個技術群（族）的總稱。

2.2 機電一體化系統(tǒng)產品由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機電一體化系統(tǒng)產品。主要是指機械系統(tǒng)或部件與微電子系統(tǒng)或部件相互置換和有機結合，從而賦予新的功能和性能的新一代產品，有良好的人機協(xié)作關系。一個機電一體化的系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構成。

2.3 機電一體化工程機械電子工程是機械工程與電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統(tǒng)或產品“目的功能”與“規(guī)格”后，機電一體化技術人員利用機電一體化技術進行設計、制造的整個過程體系。

2.4 機電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設計原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機電一體化技術的方法論。從某種意義上講、機電一體化思想相當于“一體化”思想。

3.機電一體化技術的主要應用領域

3.1 數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經過40年的發(fā)展在結構功能操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：

1)總線式模塊化緊湊型的結構即采用多CPU多主總線的體系結構；

2)開放性設計即硬件體系結構和功能模塊具有層次性兼容性符合接口標準能最大限度地提高用戶的使用效益；

3)WOP技術和智能化系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二三維加工過程的動態(tài)仿真并引入在線診斷模糊控制等智能機制；

4)大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計不僅豐富了數(shù)控功能同時也加強了CNC 系統(tǒng)的控制功能；

5)能實現(xiàn)多過程多通道控制即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力并將刀具破損檢測物料搬運機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去；

6)系統(tǒng)的多級網絡功能加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力；

7)以單板單片機作為控制機加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數(shù)控裝置；

3.2 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合，它打破原有部門之間的界線以制造為基干來控制物流和信息流實現(xiàn)從經營決策產品開發(fā)生產準備生產實驗到生產經營管理的有機結合企業(yè)集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優(yōu)化各種生產要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

3.3 工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人它們只能根據示教進行重復運動對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息通過計算機處理分析做出一定的判斷對動作進行反饋控制表現(xiàn)出低級智能以開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人具有多種感知功能可進行復雜的邏輯思維判斷和決策在作業(yè)環(huán)境中獨立行動與第5代計算機關系密切。

4.機電一體化的發(fā)展趨勢

4.1 機電一體化的高性能化

高性能化一般包括高速化高精度高效率和高可靠性新一代CNC系統(tǒng)就是以此四高為滿足生產急需而誕生的。

4.2 機電一體化的智能化趨勢

人工智能在機電一體化技術中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用。

4.3 機電一體化的系統(tǒng)化發(fā)展趨勢

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構；表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強一般除RS232外還有RS485DCS分布式計算機控制和FCS現(xiàn)場總線控制等多種功能；

第8篇：機電一體化內涵范文

Abstract: By introducing virtual prototype technology into practice of mechatronics CDIO teaching, the paper investigates its idea, structure, and evaluating method, which is meaningful for modern engineering teaching methodology of mechatronics course.

關鍵詞： 機電一體化；虛擬樣機；CDIO

Key words: mechatronics；virtual prototype；CDIO

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0216-02

0引言

2001年，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家技術學院等4所大學合作開發(fā)了一個新的工程教育模式，稱為CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式。CDIO大綱以構思、設計、實現(xiàn)、運作為主線，綜合地考慮了專業(yè)基礎知識、個人和職業(yè)的技能及團隊協(xié)作與溝通的人際技能，及在整個企業(yè)、社會環(huán)境下進行CDIO的過程。近年來，東北石油大學機電工程系將CDIO模式引入到實踐與工程應用性較強的“機電一體化”課程建設中，以提高課程教學質量和教學效果，本文就其實踐教學過程中的一些認識作以探討。

1現(xiàn)狀分析

“機電一體化”是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)課程，它在培養(yǎng)學生的機電系統(tǒng)設計能力和創(chuàng)新能力所需的知識、能力和素質結構中，占有十分重要的地位。課程的任務是使學生以系統(tǒng)的角度理解和掌握機電一體化技術，包括機械、檢測、控制、計算機軟硬件等方面的基本理論、基本知識和基本技能，學會典型機電一體化系統(tǒng)的分析和綜合方法，具備進行現(xiàn)代機電系統(tǒng)設計的初步能力。隨著機械和電子工業(yè)發(fā)展到新的階段，現(xiàn)代機械必然是由計算機控制的系統(tǒng)，理論性與實踐性聯(lián)系密切、工程實用性強是該課程最大的特點。近年來的教學實踐表明：原有的課程結構、教學內容、教學方法、教學手段、教學實踐等，已不能適應“寬口徑、重實踐、應用型”的現(xiàn)代工程教育發(fā)展潮流。究其原因，主要有以下幾個方面。

1.1 課程內容繁雜。機電一體化技術是機械技術、檢測傳感技術、自動控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、系統(tǒng)總體技術等多種技術的融合。以系統(tǒng)的角度理解和掌握機電一體化系統(tǒng)的工作原理及其應用是教學的中心內容，這對教師和學生都提出了非常高的要求。但是針對具體系統(tǒng)進行分析和研究時，常會出現(xiàn)“一葉障目”，以偏概全之感，并無總體把握的能力和認識。

1.2 概念抽象，理論繁瑣，并且插圖多、公式多、敘述內容多，教師不易抓住教學重點，學生學起來也常感到力不從心，對某些理論問題似是而非、模糊不清、嚴重時會導致學不下去。

1.3 教材存在局限性。目前現(xiàn)有的教材雖然版本繁多，但各有局限，在多達幾十種版本的有關教材中，內容的編排大致相似，框架相同。在選材上為了照顧到內容的完整性，主次不分明，重點不突出，尤其是典型機電一體化系統(tǒng)章節(jié)，往往虎頭蛇尾，沒有受到足夠的重視，不能起到綜合和系統(tǒng)總結的作用。

1.4 理論與實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)情況嚴重，實驗內容少且針對性不強，學生不能感受到實踐的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感，更不要說培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

針對上述這些情況，如何幫助學生以系統(tǒng)的觀點深入理解知識、掌握知識，如何培養(yǎng)與增強學生動手操作能力，如何讓學生學以致用，始終保持較高的學習興趣和創(chuàng)新意識，是課程教學的難點所在。

2基于虛擬樣機技術的CDIO教學理念

目前全國有近百所高校開展了CDIO項目的實踐和探索工作，汕頭大學、成都信息工程學院等院校已經取得了顯著的成績。調研發(fā)現(xiàn)，實施CDIO戰(zhàn)略是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要很大資金投入和人員投入。根據自身實際情況，我們確立首先以虛擬樣機技術為載體，按照CDIO戰(zhàn)略對“機電一體化”課程的教學進行了探索和實踐。

虛擬樣機技術是近年來普遍應用的一種全新的機械設計方法,它作為一項計算機輔助工程技術于上個世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而出現(xiàn)，在90年代特別是進入21世紀以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。CDIO標準明確指出采用產品和系統(tǒng)生命周期的開發(fā)及使用這一工程教育方法論，它強調它作為知識和能力培養(yǎng)的載體及環(huán)境，即知識和能力之間的關聯(lián)，而不是具體內容。從這一角度出發(fā)，虛擬樣機技術可以為開展CDIO戰(zhàn)略提供適合的載體及環(huán)境。具體表現(xiàn)在如下幾個方面：

2.1 面向產品全生命周期的設計、仿真、分析是虛擬樣機技術的核心，這在某種程度上與CDIO戰(zhàn)略產品和系統(tǒng)生命周期的開發(fā)及使用標準不謀而合。

2.2 CDIO強調“做中學”教學模式，“做”具有廣泛的含義，既可以是在實驗室親自制作模型、樣機，也可以通過數(shù)字化工具在設計和仿真層面全面展開。

2.3 在市場競爭日益激烈的今天,為了達到時間、質量、成本、服務、環(huán)境等多方面要求,必須以最短的時間、最好的質量和最低的價格推出產品。采用虛擬樣機技術既可以減少模型樣機的試制,降低投入成本，又可以幫助學生在短時間內掌握產品開發(fā)的全部過程。

2.4 虛擬樣機技術支持并行設計,便于設計團隊之間的溝通和交流，這也正是CDIO戰(zhàn)略重點強調的一種基本能力。

3機電一體化課程的CDIO架構

CDIO強調學生的工程能力不是單純的理論知識或直觀的技能，而是兩者的有機融合，這對學生的創(chuàng)新能力、學習能力、對新技術的敏感能力都提出了更高要求。機電一體化技術的先修課程除了力學、模電數(shù)電等基礎課程外，還包括機械設計、微機與接口技術、控制工程等專業(yè)基礎課程，同期學習課程有單片機、可編程控制、機電傳動系統(tǒng)等。該課程有著鮮明的技術基礎和工程背景，因學時有限，包含的內容較多，所以在教學中把握一個基本原則：了解機電一體化技術的發(fā)展動態(tài)，掌握其核心思想和技術，運用現(xiàn)代工程設計方法中的虛擬樣機技術，完成機電一體系統(tǒng)的創(chuàng)新設計與仿真分析。基于CDIO的思想，我們對“機電一體化技術”課程教學分成三個部分：課堂講授、小組項目、自選實驗。

課堂講授。以教師主講形式進行，以傳授基礎知識。授課時采用模塊化方式對教學內容進行了重新編排，側重于通過實例分析加深對重要知識點的理解。主要內容包括：①概論模塊：主要講解機電一體化技術的內涵、體系結構、特點、發(fā)展趨勢、典型系統(tǒng)（本田機器人、大狗、數(shù)控加工中心）分析，學時數(shù)為4學時。②系統(tǒng)部件模塊：主要講解執(zhí)行裝置的工作原理、驅動方法、對比分析與選用原則；機械傳動部件的種類、特點、對比分析與選用原則；檢測裝置工作原理、特點、對比分析與選用原則，學時數(shù)為6學時。③系統(tǒng)集成模塊：主要講解單片機、PLC、接口電路結構及特點，通過典型實例分析理解系統(tǒng)集成的內涵與相關技術，學時數(shù)為4學時。④系統(tǒng)控制模塊：主要講解機電一體化系統(tǒng)的設計方法與步驟、系統(tǒng)數(shù)學模型、現(xiàn)代控制方法簡介、典型反饋控制和狀態(tài)控制系統(tǒng)分析與設計，學時數(shù)為4學時。⑤虛擬樣機技術概論模塊：主要講解虛擬樣機的概念、原理、方法。通過典型實例領會基于虛擬樣機技術的機電一體化系統(tǒng)的設計思想和方法，學時數(shù)為4學時。小組項目以3-5人為單位自發(fā)形成設計小組。該階段需要完成下述內容。①項目調研：查閱資料，擬定項目范疇和設計內容。②項目申報：功能、原理、創(chuàng)新性、可行性論證。③項目開展：制定研究計劃，分配設計任務，選擇設計工具和仿真工具，開展項目設計。④項目匯報：提交項目日志、設計報告。在此期間，教師采取跟蹤方式對學生進行輔導，每個階段項目小組都要作公開匯報，并且需要回答指導老師和其它項目小組提出的問題，及時改進，完善設計。小組項目部分不占用教學學時，教師和學生利用課余時間開展該項內容。自選實驗階段，項目小組根據設計需要，可以提出自選實驗項目，用以加強對機電一體化系統(tǒng)典型部件和單元的理解與認識。該部分工作由實驗教師配合完成，學時數(shù)為10學時。

4課程考核與評價

學生的工程能力等素質很難通過傳統(tǒng)的教學測試方法進行考核與評價。在CDIO模式下，課程的考核與評價不再是一個孤立的行為。在“機電一體化技術”課程中，我們根據課程教學的三個部分―課堂講授、小組項目、自選實驗分別進行測試，然后與學生討論考核與評價體系，綜合學生的意見，再適當修正，盡可能做到靈活多樣。課程教授的理論部分采用傳統(tǒng)的試卷測試形式，小組項目部分根據學生的自我評價、公開匯報、虛擬樣機完成的質量等情況進行綜合評價，自選實驗部分根據學生完成實驗過程中體現(xiàn)出的創(chuàng)新性、實驗內容的連續(xù)性和執(zhí)行完成情況等做出判斷。

按照上述規(guī)劃，近幾年在我校機自專業(yè)進行了CDIO實踐教學活動。學生表現(xiàn)出極高的熱情,圍繞機器人、數(shù)控機床等設計主題共提交了眾多項目報告和虛擬樣機產品，許多項目小組還額外提供了自己開發(fā)的仿真控制程序。在參與同學中展開了問卷調查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)同學認為課程項目對于幫助理解機電一體化系統(tǒng)非常有用。在問到課程項目是否有必要繼續(xù)在下一年級開展時,絕大多數(shù)同學認為應該繼續(xù)開展?？傮w來看學生對該項活動抱有足夠的信心，提出了很多具體意見，如提前在低年級開展設計工具類項目，這樣可以在后續(xù)項目中有更多時間完成系統(tǒng)的仿真、分析、實驗驗證等深層次的設計內容，提高設計質量。

5結束語

機電一體化技術課程博大精深，具有內容多、原理深奧的特點。根據國際工程教育CDIO理念進行教學實踐，既能使學生鞏固所學基本知識，抓住主次，又能鍛煉學生的觀察能力、設計能力、分析問題的能力、書面表達能力和交流能力，使學生的積極主動性得到最大程度的發(fā)揮。本文將CDIO模式引入到“機電一體化”的課程建設中，從教學理念、課程架構、課程考核與評價等方面展開探討，為“機電一體化”課程的教學提供了新的思路，這些對于提高教學質量和效果，培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)新能力具有積極意義。

參考文獻：

[1]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，5.

第9篇：機電一體化內涵范文

關鍵詞：機電一體化；應用型本科；課程改革

根據《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》，國家教育部提出，對我國部分高校，特別是2000年以后升本的高校應向應用型本科高校轉型，以適應高等職業(yè)教育的發(fā)展。然而，在長期傳統(tǒng)高等教育發(fā)展模式下，轉型需要從結構到形態(tài)、從形式到內涵、從宏觀到微觀的整體性位移與變革。需要各專業(yè)的相關課程，特別是專業(yè)類課程進行調整和變革來充實本專業(yè)應用型轉型的內涵。筆者所在高校即為一所應用型本科轉型高校，對所教授的《機電一體化系統(tǒng)設計》課程進行了一些改革和調整，努力提高學生解決工業(yè)現(xiàn)場實際問題的能力，滿足企業(yè)工程師崗位要求。具體改革內容主要包括以下幾個方面。

1當前教學中存在的問題

機電一化系統(tǒng)設計課程是機械電子工程、機械設計制造及自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)課、綜合課，通過本課程的學習將學生所學理論知識轉化為實際應用，構建起一座理論和實際間聯(lián)系的橋梁。然而，在當前的教學過程中卻存在著一些明顯不足和缺陷，不適合應用型本科培養(yǎng)目標。（1）課程教學內容滯后當前應用技術；（2）課程章節(jié)相對獨立、內在聯(lián)系不足；（3）課程教學方式和手段不適合應用型人才培養(yǎng)需求；（4）理論教學和實踐教學獨立進行。

2改革措施和方法

2.1課程教學內容的優(yōu)化

機電一體化系統(tǒng)設計作為一門新興的課程，具有明顯的時代特征。隨著計算機技術的快速發(fā)展，新型機電一體化產品研發(fā)成功后，很快就得到普及應用。而目前機電一體化教材中的案例依然是十幾年前的數(shù)控機床和傳統(tǒng)的機器人等，學生在學習的時候往往感覺知識陳舊，與當前實際應用脫節(jié)。因此，筆者在講授過程中部分地淘汰掉這些陳舊案例，引入當前企業(yè)中產品型號。例如，采用多軸聯(lián)動機床代替?zhèn)鹘y(tǒng)機床；在講授機床導軌時加入傾斜導軌與平導軌之間的比較；引入目前熱門的四軸飛行器和3D打印機等案例。通過新型案例的引入，調動了學生學習積極性，拉近了課程與企業(yè)之間的聯(lián)系。

3改進教學方法

針對機電一體系統(tǒng)設計課程，如何使學生通過這門課程的學習逐步到達企業(yè)對機電工程師的崗位要求呢？最直接、有效的辦法就是將企業(yè)中的典型應用項目搬到教學中來。項目式教學，又叫任務驅動式教學，是實施探究式教學模式的一種教學方式。在傳統(tǒng)教學方式中，往往以課堂理論教學為主，課后作業(yè)也是理論計算或理論設計。雖然，學生掌握了扎實的理論基礎，但面對實際系統(tǒng)設計時，總是感覺無從下手。機電一體化系統(tǒng)設計是一門實踐應用和理論知識同等重要的課程，傳統(tǒng)的教學方式就顯得有失偏頗。因此，在教學過程中，采用了項目式教學方法，蘊理論知識于項目實例中。例如，機械傳動部件設計一章，主要講解各種機械傳動系統(tǒng)的選擇、設計及其對機電一體化產品的影響等。在本章中采用了兩個項目實例：數(shù)控機床傳動系統(tǒng)設計和無碳小車設計（全國大學生工程訓練大賽題目）。在講解項目設計過程中介紹各種傳動系統(tǒng)的特點、效率，齒輪、絲杠等結構的間隙調整及其對數(shù)控系統(tǒng)動態(tài)特性和無碳小車運行軌跡的影響等。學生在學習過程中既掌握了基礎理論，又明白了產品設計中是如何進行機械系統(tǒng)設計的，同時去除了枯燥的理論課學習，提高了學習興趣。

4實踐教學內容的改革

機電一體化系統(tǒng)設計的實踐教學主要包括課程實驗和課程設計兩部分。隨著學校應用型本科的轉型，加大了對實驗室建設的經費投入，課程所需實驗設備逐漸齊備和完善。課程實驗項目也進行了相應調整，增加了綜合性、設計性實驗，由原來的單一性、驗證性實驗，調整為認知性實驗、驗證性、綜合性和設計性實驗。在課程講授初期（一般在第二周），開設了柔性制造系統(tǒng)和數(shù)控加工中心方面的認知性實驗，對機電一體化系統(tǒng)有一個總體了解；增加了液壓系統(tǒng)的PLC控制和伺服電機控制系統(tǒng)設計兩個綜合性、設計性實驗。在實驗中務求學生自己設計、自己搭接系統(tǒng)、自己分析數(shù)據，以達到最好的教學效果。對于課程設計，先前教學中課程設計與理論教學是分開進行的，課程設計集中在學期的最后一周進行。對此，筆者進行了一些探索，在學期初，就下達課程設計任務書，每組一題，同時，允許學生采用大學生挑戰(zhàn)杯和創(chuàng)新設計大賽所設計題目作為課程設計。課程設計貫穿整個學期，隨著課程的進行，完成課程設計相關內容，在課程結束時，學生也完成了整個課程設計，并在學期最后一周進行總結，撰寫說明書。同時，分組向全班匯報設計過程，接受其他同學和老師的提問與質疑。

5結束語

為了滿足提高應用型本科專業(yè)學生的綜合素質和能力的要求。根據教學過程中出現(xiàn)的問題和不足，近年來對機電一體化系統(tǒng)設計課程的理論與實踐教學的改革和實踐，取得了較好的教學效果。在今后的教學過程中還將不斷探索新的思路、新的方法，以培養(yǎng)出更多更好的創(chuàng)新型和應用型人才。

參考文獻：

[1]張健民．機電一體化系統(tǒng)設計[M].第2版.北京：高等教育出版社，2012.

[2]趙永生，鄭魁敬.主動體驗型互動教學模式探討—《機電一體化系統(tǒng)設計》討論課改革[J].教學研究，2010，33（4）.