机电一体化的要求范文

导语：如何才能写好一篇机电一体化的要求，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：一体化教学；特点；要求

一、一体化教学的定义

所谓“一体化教学”是指教师将某门课程的理论教学、实践教学融为一体，通过理论学习和实践学习结合的方式，来完成某个教学目标的教学方法。根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源，体现高技能人才培训的特点，从而逐步实现了以实训室、实习车间为中心，以掌握技能操作为中心等转变。这种教学模式能较好地解决理论教学与实践教学的不相关问题，减少课程之间知识的重复，增强教学的直观性，充分体现了学生的主体参与作用。

二、一体化教学的特点

1. 打破了原有的教材知识体系

围绕实际工程项目来组织教学，打破现行教材和教学模式的条条框框。以完成实际工程项目来展开有针对性的进行教学，注重了知识的应用性，也体现了高职教学理论够用为度，突出实践技能培养的内涵。

2. 课堂延伸

可以讲课堂延伸到校外，通过各种实践活动，利用真实的职业环境和亲身经历来综合培养学生能力与素质。

3. 在校培养与企业需求零距离对接

“教、学、做”一体化教学按照企业的实际生产任务为教学案例，以企业的实际工作流程为教学内容，以企业的工艺标准为考核标准，实现了在校培养与企业需求零距离对接。

三、一体化教学的要求

1.课程开发主体的多元性

一体化教学要实现理论与实践教学内容的紧密结合，其课程开发的主体应以教师开发为主转变为以行业企业一线技术骨干、课程专家、课程管理者、授课教师等组成的专家组来共同进行。

2.学习内容的统整性

每一个学习者都是基于其知识和经验的背景而整体地建构其认知结构的。学生心理发展的整体性必然要求课程的教学内容具有统整性。一体化教学就是基于整体论的视域，依据学生的认知心理和现实职业世界的工作岗位，以养成学生职业素质为本，以培养学生能力为主线，构建的既包含学术也包含非学术领域的知识、技能在内的课程。

3.学生学习的主体性

理论与实践紧密结合的一体化教学，尊重学生的主动精神并以此作为教学的出发点与目标。在教学过程中，学生是知识与技能的主动构建者，而不是被动接受的容器；教师不再是知识的传授者、灌输者，而是教学过程中的组织者、引导者、服务者；教师所提供的学习任务不再是教师的传授内容，而是学生主动构建的对象。总之，一体化教学的整个教学过程是以学生为主体，以学生主动探究与实践为主线的师生互动过程。

4.教学组织的开放性

一体化教学需在课堂教学中同时实现理论教学与实践教学的统一，更要求教师在教学过程中注重教学机智，淡化教学程序意识，简化教学组织规则，实现教学组织的开放性，确保课内与课外、校内与校外相结合，课堂讲授与现场演练相结合等，最大程度完成一体化教学的教学目标。

5.教学模式的实践性

实施一体化教学的目的，就是要让学生在实践中学习与巩固专业知识、培养与提高技能、养成综合职业素养。落实教学模式的实践性，关键要选好学习性、实践性的学习任务或项目等作为实践性教学模式的载体。因此，一体化教学实施中所选择的任何一种教学模式，如任务驱动、项目导向、顶岗实习等，都要以相应的工作任务或项目为载体来组织教学，实现边学边做，边做边学，做学结合。

6.教学评价的多样性

一体化教学由于具有综合性的特征，其评价的内容除了要考核学生专业理论知识的理解、掌握外，还应包含职业技能、职业素养的考核；评价的主体除了学校，还应包含企业行业方面的代表；考核形式除了笔试外，还可探索诸如课程设计等在内的其他形式，形成过程性与终结性考核相结合的考核体系。

7.教师队伍的一体化

一体化教师的特点即教师是专业理论与实践技能的结合体，即既能讲授专业理论，又能动手实践操作；教师既是教师，又是指导学生实践操作的师傅，一体化教学的建设与实践离不开一体化教师。一体化教师在高职院校高技能应用型人才培养中的作用越来越突出，其水平的高低将直接影响到高职院校学生培养质量的好坏。因此，对现有教师进行校本培训就显得尤为必要。

8.教学场所的一致性

一体化教学的实施需要一体化教学场所，即既能满足理论教学、又能满足实习实训教学的“一体化”场所。这种场所，必须把传统教室和实训教室合为一体，教学区与设备区同处一室，教室就是实训室，实训室就是教室。目前，我院兴建了一批一体化教学场所，为一体化教学的实施提供了基础。另外，一体化教学的实施工程中要逐步打破单纯的课堂化教学环境，营造尽可能与工作实境接近的教学环境，实现学校环境与工作环境、学校文化与企业文化的融合，使学生在具有真实企业情境的校内实训室提前感受企业的文化氛围与工作要求。

9.教学资源的整合性

一体化教学的教学资源具有高度整合性，具体表现在教学大纲是合一的，是融理论与实践教学为一体的教学大纲；教案是一体的，既有理论教学方面的设计，又有实践教学的具体安排；教材是合一的，即理论与实训教材是融为一体的；学生自主学习的学习资源是整合的，是同一门课程下的学习资源，而不是分属于不同的课程 （即理论课程与实践课程） 之下。

10.管理制度的协调性

一体化教学的实施或建设，是一项系统工程，需要多个与之相适应的管理制度来支撑。在制定一体化教学改革的实施方案的同时，务必从分析影响一体化教学的主客观因素出发，系统规划与改革其他管理制度，一体化教学才会有发展的张力与生命力，才能取得实际性的建设成效。

四、结束语

21世纪，科学技术是第一生产力。以培养面向一线应用型技能人才为己任的职业教育必须深化改革、加快发展，才能适应科技进步、社会发展。一体化教学也必须与时俱进、不断完善，才能发挥其积极作用，培养出适应社会需要的高技能人才。

参考文献

[1]杨敏，张甲杰.职业教育一体化教学的研究与思考[J].课外阅读，2012.5.

[2]陈学玲，靳玉喜.高职“教、学、做”一体化课程建设研究与设计[J].华章，2012年第15期

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【关键词】机电一体化 发展过程 智能化

机电一体化源于西方国家，最早主要是集合了机械技术、电子技术以及计算机技术，后期经过多年的发展也被引入到我国的机电行业中。机电一体化技术在国外的发展比较早，近些年经过不断的发展和完善，国外在该领域的理论知识和实际应用都比较成熟，所以其应用也比较广泛，且应用效果较显著。但是相对于西方发达国家，我国的机电一体化技术发展的比较晚，所以理论知识可能还不是很系统，但是相关领域的工作人员一直致力于对这方面内容的研究，部门领域也取得了不错的成效。然而现代社会是智能化社会，要确保机电一体化的有效发展，就必须分析机电一体化向智能化迈进的趋势，以此保障其发展方向的正确性。

1 机电一体化概述

正如上文所讲最早机电一体化技术只是融合了机械、电子以及计算机技术，但在现代社会的影响下，很多新型的微控电子技术、智能自动化等也被融入到机电一体化技术中。按照有关理论基础研究，也可认为其是结合各系统的功能特点对组成要素进行系统性的分析和研究，然后将其融合起来进行有效的工作，在系统中通过信息流动实现对微电子系统地控制，最终产生规律性的能量与物质运动。

2 机电一体化的发展进程

2.1 数控机床阶段

数控机床阶段，起源于上世纪六十年代，但是人们自然会用电子技术的初步结果改善机械产品性能，数控机床就是此阶段的重要产物，但因电子技术的发展限制使得开发的产品应用不是很广泛。

2.2 微电子技术阶段

这一阶段机电一体化技术开始被用在工业设计与制造中，对促进了工业化生产的发展。比如在当时的汽车行业中微电子产品基本占产品总数的七成以上，后来又引入了集成电路，进而提升了制造精度，基本实现了信息化应用。

2.3 PLC控制阶段

进入这一发展阶段显示了机电一体化的可编程控制发展。第三阶段的发展时间比较长，主要是完成了单机向多CPU控制转变的发展过程。PLC机电一体化的常用控制有SCADA、DCS及ESD系统。在PLC控制阶段的发展后期，其还完成了现场总线布设，实现了网络化应用。

2.4 新技术阶段

在PLC阶段的发展基础上机电一体化最终完成了新技术的应用。第四阶段的新技术主要是：

2.4.1 信息技术

信息技术，即应用信息处理的方式获得并加工机电信息，以此提升机电一体化技术的经济效益，比如传感技术及通信技术都属于信息技术。

2.4.2 模糊技术

模糊技术，顾名思义其主要是处理模糊信息，突破传统固定的逻辑思维约束。

2.4.3 激光技术

激光技术，提升了技术的集中控制度，主要用在穿孔和打孔中。

3 机电一体化向智能化的迈进趋势分析

在上世纪九十年代后期，国外的很多发达国家逐步开始了机电一体化向智能化方向迈进的趋势。当时的微控制器发展为机电产品数字化发展奠定了良好的基础，再加上计算机网络技术的迅猛发展，整体上就为数字化设计和制造提供了很好的平台，比如虚拟设计技术以及计算C集成制造技术等。但是要实现数字化，在机电一体化产品的可靠度、操作性等方面的要求就会更高一些。为满足上述种种要求，就要保证机电一体化产品的智能性，主要是确保其能具备和人类思维逻辑相似的功能，以此进行判断推理、自主决策，还能方便远程操作、诊断以及维修。举例说明，比如在CNC数控机床上增添人机对话功能，同时还布设智能I/O接口以及工艺数据库，这样就能方便后期的操作级维护。近几年，在模糊控制、小波理论以及混神经网络等智能技术的影响下机电一体化技术的发展又进入了新的阶段。因为不论如何机电一体化产品的使用者都是人类，所以怎样赋予机电一体化产品一定的情感，使其更加人性化就显得很重要，这同样也就要求后期发展中不仅要关注产品性能，还应该重视其色彩、形态等内容与环境的协调性，这样人类使用时就会有艺术享受，家用机器人就是一种典型的代表。另外现代社会的主要问题是资源短缺和环境恶化，所以，为保证实现可持续发展，在机电一体化发展中也应该注意绿色产品概念。对这点而言也就是要求设计、制造的产品使用时不会造成环境污染，而且在产品报废后还能进行分解和再生利用。综上所述，在机电一体化向智能化迈进地过程中，还应该注重产品的环保化，这样才能保障机电一体化技术发展的有效性和正确性。

4 结束语

总而言之，智能化是现代社会整体的发展方向，所以确保机电一体化技术能符合时展的要求，就必须研究其智能化迈进的趋势，这同样也是机电一体化技术发展地必然趋势，为此要求相关人员应该在明确机电一体化基础内容的基础上，结合其发展进程加强对其智能化迈进趋势地进一步研究，以此促进机电一体化技术的更好更快发展。

参考文献

[1]杨勇.机械制造的智能化技术与机电一体化的结合发展及趋势研究[J].科技致富向导，2013（30）：368.

[2]张涛.浅谈机电一体化的进程和智能化研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015（05）：149.

[3]库尔班江玉素因.机电一体化系统中智能控制的应用浅析[J].科技资讯，2015（01）：82.

[4]王怡.论述智能控制在机电一体化系统中的运用[J].黑龙江科技信息，2015（23）：20.

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关键词:机电一体化技术;汽车设计;应用

随着我国汽车行业的发展速度不断加快，大大拓展了汽车设计中机电一体化技术的应用范围，同时也大大提高了机电一体化技术的水平。稳定性、经济性和安全性等是机电一体化技术具备的特征，通过对汽车设计中机电一体化的应用进行研究，不但可以将汽车的整体稳定性提升，同时可以为机电一体化技术质量提供保障，从而对我国汽车行业的发展具有重要的推动作用。

1在汽车设计中机电一体化技术存在的问题

1．1陈旧机电一体化技术设备

我国汽车机电一体化设计技术具有较晚的起步时间，这样传统手动汽车控制系统的设计无法使汽车用户的实际需求得以满足［1］。同一汽车厂对不同车型的设计标准和操作流程没有统一的制定，这样无法规范汽车机械零件的设计方法，从而使机电一体化技术出现一些问题，如不够科学和规范以及无法安装等，使人们对现代化汽车设计的基本要求无法满足。这些问题的存在对汽车设计中机电一体化技术的提升和改进产生不利影响。由于汽车设计应用设备的落后性不但对大量的人力、物力和财力造成了浪费，同时使汽车设计中机电一体化技术的成本提升，从而对机电一体化产品的更新和机电一体化设计技术的创新造成阻碍。

1．2汽车设计理念的落后性

由于落后的机电一体化设计理念会大大降低汽车整体运行的性能和工作效率，这对汽车本身的设计方案造成一定的破坏，使汽车发生故障的次数增加，对创新和发展现代化机电一体化汽车设计技术造成影响［2］。另外由于汽车设计理念的落后性，无法有效的推广新型机电一体化技术方法，无法为汽车良好的运转性提供保障。在汽车实际运行中，传统的汽车维修人员对创新汽车设计理念工作并不重视，这样无法进一步推广和使用机电一体化技术，对创新汽车设计方法和提升汽车运行的整体安全性造成影响。

1．3汽车机电一体化技术人员较低的综合素质

由于不断增加汽车需求量，使汽车行业缺乏相应的汽车实际人才，这样在汽车行业中会使用一些非专科毕业的工作人员，从而对机电一体化技术的使用范围无法提供保障。另外汽车设计具有复杂的程序和较高的技术含量，如果汽车汽车人员的专业技术不丰富，会在安全过程中忽视一些小的零部件，这对汽车运行中的稳定性无法保障。而且由于汽车机电一体化技术人员具有较低的综合素质和专业素质，对安装检查汽车机电一体化技术设备造成影响。

2在汽车设计中完善机电一体化技术的措施

2．1将现代化机电一体化技术设备不断更新

在设计汽车过程中，机电一体化技术人员应该对计算机应用软件正确的使用，这样可以对汽车工程领域中机械技术的改善具有重要的作用［3］。技术人员要对机电一体化技术设备不断的改善，从而可以将汽车设计中处理信息的技术提升，而且要将汽车驱动技术和计算机集成技术等合理的应用到汽车的设计系统中。汽车设计中各个方案的执行是通过不断创新机电一体化设计技术设备来完成的，这样可以将汽车运行的整体功能性大大提升，使汽车电子系统与机电运行系统充分融合的目的得以实现。

2．2对传统的汽车设计理论进行创新

在设计汽车过程中关键的技术主要是机电一体化技术，所以在完善汽车性能的过程中机电一体化技术的创新设计的作用是不可代替的，同时创新汽车设计程序和理念可以将汽车的整体性能大大提升。但是在这个过程中要对各个因素阻碍进行克服，造成这种现象的主要原因是人们出行的安全问题，如生命财产安全会受到汽车内部各个零部件运行质量的影响。因此要充分的融合汽车的微电子精算技术和设计机技术，不断提升汽车的整体性能。只有在汽车设计中充分的应用汽车机电一体化技术，才能够将汽车机电一体化的微电子技术水平不断加强，从而可以进一步提升汽车的稳定性和安全性。

2．3将汽车设计人员的综合素质

不断提升智能化和功能化是目前汽车设计中机电一体化技术的主要发展方向，所以引进汽车机电一体化设计的人员不但要掌握较高的专业技术，同时其专业素质要符合要求［4］。同时要对新技术培训和专业考核制度的力度不断加强，这样机电一体化设计人员可以将汽车整体的机构和运行系统的专业规范熟练的掌握，从而可以为汽车的运行质量提供保障。同时汽车设计人员应该将相应的理论和专业技术不断完善，将微电子技术的应用范围不断推广，这样不但可以将技术人员的实践操作能力提升，同时可以将汽车运行的整体水平大大提升。

3结论

由此可见，随着在技术设计中机电一体化技术的应用力度不断加强，消费者逐渐用更高的标准要求汽车的安全性和稳定性等。在汽车设计中应用机电一体化技术，对机械领域各个方面的发展都具有重要的推动作用。但是其也存在一些相应的问题，这需求汽车企业采取针对性的措施，将这些问题合理的解决，从而可以在汽车设计中更好的应用机电一体化技术，进而可以大大提升汽车设计水平。

参考文献:

［1］张旭梅．机电一体化技术在汽车设计中的应用分析［J］．低碳世界，2017，20(02):221-222．［2］石开华．浅谈机电一体化技术在汽车设计中的应用［J］．科技视界，2016，15(05):128+144．

［3］袁满祥．浅析机电一体化技术在汽车中的应用［J］．科技创新与应用，2016，23(08):106-107．

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关键词：机电一体化技术；发展趋势；产品功能；协调和综合

现代技术革命总是伴随着学科间的交叉和大综合，通过这种交叉和综合总是能够推动工业技术的飞速发展，当前微电子技术和计算机技术的结合就推动了机械工业的技术变革，这就使得机械的加工、结构、功能等方面都会产生较大的变化，机械加工有电气化已经进入了机电一体化时代，工业生产到了极大的提高。

从当前科学技术的反战大趋势来看，机电一体化是个必然趋势，也是科技革命的必然产物，机电一体化的发展必将影响传统机械、电气工业化工生产，逐步引领工业产业结构向智能化、自动化、高效能的方向发展。

1 机电一体化技术特点

机电一体化的结构功能主要包括：整体功能、动力功能、信息处理、控制功能等方面，尤其是控制功能结合现代电子技术的设计，通过相应软件实现自动化的控制，构成了一个完整的机电一体化系统。机电一体化从交叉学科而来，目前已经是自成一体，具备了具有自身专业特色的新的学科，其总的特征是：综合运用自控技术、机械技术、计算机技术、传感、技术、接口技术和电力电子技术的合理配置，实现最优化的系统工程，在功能上能够实现高效能、多功能、高可靠性的目标，其核心技术包括软件和硬件，硬件的要求是比较高的，涵盖高性能的机械本体，传感器和驱动信息单元。软件部分主要是起到保证准确性和可靠性的控制程序。

机电一体化技术和相应的产品已经渗透到各个领域涵盖范围广泛，目前我们所能接触到的所有工业生产领域都已经覆盖了机电一体化的技术，其生产产品根据专业类别分为“数控机械类、电子设备类 、机电结合类、电液伺服类、信息控制类”。

2 机电一体化技术的应用发展

在制造业技术高速发展的今天，应用机电一体化的产品也是层出不穷，在2013年我国新增机器人3.7万台，成为全世界2013年机器人数量增加最多的国家，据统计在2014年新增机器人数量已达到5.6万台，从这个方面也可以看出智能化、自动化结合微电子技术的行业发展是机电一体化的发展大方向，通过机电一体化技术的发展将带动各个行业共同的发展。

2.1 发展历程

“机电一体化”很多人简单的理解为机械与电子的结合。在早期我们国内刚刚接触到机电一体化时仅是将机械和电子学的简单融合，称作机械电子学，近些年由于其不可抵挡的发展势头，机电一体化的的称谓更加适合。机电一体化技术的发展离不开微处理技术的进步发展，微型芯片技术的进步必将带动相应的数控、机器人、电子控制等机电一体化前沿技术的革新，当然在不同的行业由于行业特殊性，也势必存在相对低级的机电一体化，在当前应该是高级和低级并存，以效率优先为标准。随着整个国家产业结构的升级和改变，我们越来越提倡绿色经济，绿色工业，机电一体化也应向环保、节约的方向发展。另外在硬件方面，以电脑控制为主的机电结构集成化技术日趋成熟，而与之紧密结合的控制技术、驱动部分、机械结构部分都将提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的难度，另外整体的机械效率也得到了较大提高。

2.2 技术应用

在现代机械制造业中充分利用电子计算机技术和现代制造技术，制造工程领域的新技术相继诞生，如数控技术、柔性制造技术、现代集成制造系统、虚拟制造、敏捷制造等。在饮料加工行业，利用机电一体化实现饮料自动灌装，使单机的自动化程度有了较大的改善和提高，整个饮料生产及其包装生产线的自控技术和生产能力得到了极大的改善，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。在金属加工企业中利用CIMS技术将人与生产经营，生产管理和过程控制有机组合，连成一体，实现从原料采集到进厂技工，再到生产、加工、销售发货等等整个生产过程都有机电一体化的技术体现。

3 机电一体化产品的发展趋势

今后随着网络技术和计算机技术的发展，机电一体化产品的发展趋势将向智能化、微型化、网络化、自源化、人性化、绿色化的方向发展。智能化即要求机电产品有一定的逻辑思考、判断推理、自主决策等智能，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。目前我国拥有机床接近320万台，是当今世界上机床数量最多的国家，但是处于技术领先的数控机床不到一成，而在这些机床中大部分也都是一些普通数控机床。机床中的电气传动部件，近些年也在逐渐向交流传动转变，电气传动技术被交流传动所取代是必然趋势，数字技术的发展将复杂的矢量控制技术变为现实，而且交流调速系统的性能已经大大超过了直流调速水平。

机电一体化产品种类和生产厂家繁多，因此模块化是一项复杂的工程。在产品开发设计时，利用标准化模块开发出新的产品。模块化是需要生产厂家统一认识，应该从行业发展角度出发，加速实现模块化和标准化的进程。另外网络技术的发展也会对机电一体化技术产生深远影响，家庭网络化可以将家用电器连接成集成家用电器系统，机电一体化产品无疑应朝网络化、接近生活化方向发展。

4 结束语

随着科学技术的发展， 机电一体化和各种专业技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]姚全.21世纪机电一体化技术的发展趋势[J].科技创新与应用，2012（29）.

[2]黄鸿辉.对机电一体化技术发展趋势的探究[J].电子制作，2013（07）.

[3]张葆青，闫石，陈爽.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压，2011（24）.

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关键词：机电；一体化；技术提高；应用

1.机电一体化的基本结构

1.1机械本身

它是机电一体化要素中最基本的部分，相当于人体的身躯骨架。它是系统所有功能元素的机械支持，结构包括机身框架、机械连接等。

1.2动力设备

是机电一体化结构中重要的组成部分。动力部分相当于人体内脏，来产生能量为系统提供能量和动力，是功能驱动执行的机构，可以使系统按照控制要求正常运行。

1.3传感部分

传感部分相当于人的眼鼻耳口等感觉器官，将系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别的信号，然后传输到信息处理单元。经过分析处理后产生相应的控制信息。其功能一般由专门的传感器和仪器仪表来配合完成。

1.4驱动部分

驱动部分相当于人体的肌肉，接受大脑指挥驱动四肢运动，在控制信息作用下驱动执行机构完成各种动作和功能。

1.5执行部分

执行部分相当于人的四肢，由大脑支配完成各项工作任务，根据控制信息和指令完成各种动作和功能，执行机构是运动部件，一般由机械、电磁电液等机构构成。

1.6控制及信息处理

控制及信息处理部分犹如人的大脑，来指挥、控制全身运动并将信息集中存储分析加工，根据信息处理的结果发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。它一般由计算机可编程序控制器、数控装置以及逻辑电路A/D与D/A转换I/O输入输出接口和计算机外部设备等组成。

2.机电一体化的现状与应用

2.1重工业领域

机电一体化技术目前越来越广泛被采用，其中包括了钢铁、电力、石油化工、采矿冶金、汽车、造船、航空工程等多种行业，相对来说，主要是应用于重工业领域。

2.2数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，能最大限度地提高用户的使用效益。WOP技术和智能化、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，既丰富了数控功能，也加强了控制功能。

2.3计算机集成制造系统

CIMS的实现是全局动态最优综合。它实现了从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。使各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

2.4柔性制造系统

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.5工业机器人

机电一体化是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。改造传统机械设备的要求，开辟新领域，发展与振兴机械工业，需要大力发展新一代机电一体化产品。

3.机电一体化的发展趋势

机电一体化是近几年才出现的一门新科学、新技术，但它必将是当前世界技术发展的趋势，随着科学技术的不断发展.高新技术的发展越来越受国家、社会和企业的关注与重视。

3.1数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，计算机网络为数字化设计与制造提供了有力保障，数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面，将便于远程操作、诊断和修复。

3.2智能化

智能化是未来机电一体化技术发展的一个重要发展方向。要求机电产品具有一定程度的智能，从而使它具有类似人的判断推理、逻辑思考、自主决策等能力。这样会给使用、操作和维护带来极大的方便。

3.3模块化

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三个主要部分。模块化技术是这三者共同使用的技术。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发各种机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。模块化技术降低了产品研发成本，提高了不同产品间零部件通用化程度，提高了产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。

3.4网络化

电子技术日新月异的发展引起了巨大的变革，网络逐渐普及，基于网络的各种远程控制和监视技术也得到了发展。而远程控制的终端设备就是机电一体化的相关产品，机电一体化设备产品无疑应朝网络化方向发展。科学技术、工业生产、政治、军事、教育及日常生活都能得到长足发展。

3.5人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，给机电一体化产品赋予人的智能和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

3.6微型化

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在很多方面具有不可比拟的优势。微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统（Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源汇于一体的微型器件或系统，将是未来很重要的发展方向。

3.7集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。要使系统具有更广泛的柔性，可将系统分解为若干层次，使各部分协调而又安全地运转，将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

3.8绿色化

机电一体化产品的绿色化主要是指不污染生态环境并能回收利用。工业的发展使得物质丰富，生活舒适的同时也导致资源减少，生态环境受到严重污染。绿色产品符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率和回收率高，是时代的要求与趋势。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

3.9光机电一体化

引进光学技术，在机电一体化技术的基础上，促进光电及一体化技术的发展，利用光学技术的优势改进机电一体化系统的信息处理系统等方面。光机电一体化是机电产品和市场发展的必要趋势。

参考文献：

[1]章浩，张西良，周士冲等.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化究，2006，（7）.

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关键字 机电一体化 应用 发展趋势

一、机电一体化概论

机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机与信息技术、传感器与检测技术、自动控制技术、电力电子技术、驱动技术以及系统总体技术等高新技术群体基础之上的一种高新技术，是包括技术基础，技术原理在内的、使机电一体化产品或系统得以实现、使用和发展的技术。

随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。它包含机电一体化技术和机电一体化产品两方面的内容。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律，显示了强大的生命力。机电一体化将机械与电子技术融为一体，使物流、能流、信息流融为一体。计算机技术与液压控制有机结合，实现了液压支架定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。此外，引进的工作面供电设备采用了微机控制技术，实现故障查询、闭锁、先导保护和控制功能，也是一种典型的机电一体化产品。煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速，近几年来，引进的电液控制软启动在带式输送机上的应用达到很高水平，它利用计算机与液压技术相结合，不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能，而且能监测设备各部分的工况，对不正常状态进行保护，显示故障类型。矿井提升机是煤矿实现机电一体化水平最高的大型设备，全数字化交、直流提升机，尤其是内装式提升机从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，机械结构大大简化。

二、机电一体化基本结构要素

（一）机械本体部分

机械本体就像人体的身躯骨架，它是系统所有功能元素的机械支持结构包括机身框架机械连接等。

（二）动力部分

动力部分与人体内脏产生能量去维持生命运动一样为系统提供能量和动力功能，驱动执行机构使系统按照控制要求正常运行。

（三）传感部分

传感部分就像人的眼鼻耳口等感觉器官，将系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测变成可识别的信号传输到信息处理单元，经过分析处理后产生相应的控制信息；其功能一般由专门的传感器和仪器仪表完成。

（四）执行部分

执行部分如同人的四肢由大脑支配完成各项工作任务一样，根据控制信息和指令完成各种动作和功能；执行机构是运动部件一般采用机械电磁电液等机构。

（五）控制及信息处理部分

控制及信息处理部分犹如人的大脑指挥和控制全身运动并能记忆思考和判断问题一样，将来自各传感器的检测信息集中存储分析加工并根据信息处理的结果按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行；它一般由计算机可编程序控制器数控装置以及逻辑电路A/D与D/A转换I/O输入输出接口和计算机外部设备等组成。

三、机电一体化技术优点

（一）高安全性能

机电一体化产品在很多领域具有较强的功能，其中包括有监视、报警、自动保护等方面工作中发生一些电力故障的时候，机电一体化产品能够自动启动保护措施，使人和设备的损害降到最低，提高了使用设备的安全性能。

（二）高生产能力

机电一体化产品自动处理信息和自动控制能力很强，在控制和检测方面的灵敏度和精度等都很高。机电一体化产品有自身的控制系统，通过启动这个系统可以使机械执行机构按照设计的要求完成动作，可以保证工作完成的质量和产品的高合格率。机电一体化产品的生产能力也随着自动化的成功实现得以提高。

（三）高使用性能

机电一体化产品采用了数字显示和程序控制，这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少，方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作，更先进的产品还能够筛选工作程序。

（四）高适用范围

机电一体化产品具有复合技术和功能不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

（五）高可靠运维

程度的控制可以对安装调试机电一体化产品，在其控制系统中输人控制程序就可以对产品进行调控了，这样就不用改变产品的零件或者哪一个部件了。机电一体化产品还能够对工作中的故障自动进行检验和监视等，并且可以自动采取应对措施。工作对象不同时，具有存储功能的机电一体化产品可以根据存储的执行程序自动工作。

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（一）对专业内涵的理解不够机电一体化的本质是将电子技术引入机械控制中，也就是利用传感器检测机械运动，将检测信息输入计算机中，计算机得到能够实现预期机械运动的控制信号，由此来控制执行装置。若是真正意义上的机电一体化产品，它有两个明显的特征，一是要有运动机械，二是采用了电子技术，通过计算机指令和反馈来实现柔性化和智能控制。而不少专业教师却单一地认为，机电一体化专业就是学一点机械类课程，学一些电子类课程，如果加上一些控制类课程，简单拼凑就是机电一体化了。因为理解不够，所以对最后的综合实践课程，没有引起足够的重视，课时量及训练强度不够，大量精力花在了使学生获取装配钳工或维修电工高级工证书上。但社会现实却是机电一体化技术发展到了新的高度，随着光学、通信技术等的进入，机电一体化出现了光机电一体化；而人工智能技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，开启了机器人的新时代。这迫切需要我们五年制高职机电一体化专业融入新技术、新技能。

（二）对关键核心课程的融合不够目前，机电一体化技术专业主要开设机械类、电子类和控制类专业课程。技能实践课程也大致这样划分，在最后阶段，再开设综合专业课程和实践课程。如果按专业方向划分，则制造技术方向开设CAD/CAM软件应用技术、机电设备机械安装与调试技术、机电设备装调工（装配钳工）训练与考级；控制技术方向开设电气制图及CAD技术、机电设备电气系统安装与调试技术、机电设备装调工（维修电工）训练与考级。以上所有课程基本上都是分机械和电子课程两条线展开的，对PLC和单片机的理解运用不到位，到最后真正能融合机电技术、体现机电一体化专业特点的机电设备安装与调试技术实践课只开3周，而装配钳工和维修电工课程分别开了11周。很明显，对前者这门综合性的核心实训课程重视不够，其带来的后果是学生虽然分别掌握了机械类、电子类、控制类课程的知识和技能，但没有融合三类课程和技能，没有达到真正的机电一体化人才培养要求。

（三）对技术技能应用能力的强化不够对于五年制高职的学生来说，最重要的专业能力是专业技术技能应用能力，而不是开发和设计能力。具体地说，就是操作机电一体化设备的能力，具体分析、制定机械加工工艺文件的能力，能处理生产车间现场工艺技术问题，具有维护、维修机电一体化设备的能力。而现在大部分学校对学生的技能要求就是制造技术和控制技术两个方向，就是取得装配钳工高级工或维修电工高级工证书。这些技术技能肯定不能让学生完全了解和掌握机电一体化专业的核心技能。学校应当通过校内机电设备装配调试相关课程设计、专项实训，使学生获得初步的技术技能应用能力，最后通过综合实训课程，使学生获得真正的机电一体化专业技能，并努力培养学生分析和解决实际问题的能力。

二、对培养学生专业技术技能应用能力的探索

（一）多元整合优化专业课程体系目前，职业学校普遍开设三类课程：综合化课程（技术基础模块）、一体化课程（技术模块）、项目化课程（技术训练模块）。综合化课程模块是机电专业领域岗位群相关职业通用性的必备技术理论和基础技能；一体化课程是机电专业相关技术领域中某种技术知识和技术应用方法有机整合的课程，如PLC编程及应用技术、单片机应用技术、传感检测技术等；项目化课程是培养学生专项技能和综合职业能力的课程，该类课程与职业技能或职业资格要求融通，突出熟练技术运用能力的培养，如机电一体化专业中的钳工技术训练、机加工技术训练、机电设备装配调试技术训练等。而对上述三类课程进行整合优化，就形成了真正的机电一体化课程，包括机电一体化技术理论课程、机电设备装调技术课程设计、机电一体化设备装配调试实训课程等，这是最能体现专业特点和要求的课程，是机电技术的真正融合。

（二）开设综合化的核心实践课程目前，综合实训课程开设的情况是：制造技术方向开设装配钳工，控制技术方向开设维修电工。如果培养机电综合能力，就要把PLC编程及应用技术、单片机应用技术、传感检测技术加以强化，增加机电设备安装与调试技术课程的学习和实践，开设光机电技术和机器人技术实训课程，让学生了解并掌握较为前沿的机电一体化技术技能。

（三）重点培养学生专业技术的应用能力目前，不少学校机电一体化专业主要进行电工、车工、钳工三项实践技能训练和职业技能鉴定，学生初步掌握了机电技能。但这些技能是独立的、分散的，没有与机电岗位的综合技能匹配。随着技能大赛的推进，各校购置了机电一体化设备，培养了一批能胜任机电一体化专业综合实践技能教学的师资队伍，也有了较为成熟的实训项目，完全有条件、有能力开展综合实训。目前，省内职业学校机电综合实训课程主要使用光机电一体化设备，该设备的组成包括电子控制模块和机械机构。电子控制模块主要有主令电器模块、传感器模块、控制模块、变频器模块、驱动电磁阀等。机械机构包括运料机构、传送带机构、推料机构、机械手机构等。工作原理是利用先进的控制设备，控制生产机械自动完成生产的自动化过程。这套设备虽小，但它涉及了机电一体化专业各个方面的知识和技术，体现了机电一体化专业的核心技能。教学实践的具体做法是，以学会技术技能、完成任务为中心，以项目形式来安排训练内容，让学生用学过的指令实现各种电气控制线路图，模拟实现工业生产控制中的小项目，如工业洗衣机、自动轧钢线、邮件分拣系统等，然后在机电气一体化实训台进行分块练习，熟练掌握每一个单元的自动控制功能，最终目标是将各单元组合为能够实现不同生产要求的控制系统。这些技能训练都来自生活和生产，学生对项目课题感兴趣，教师引导学生主动思维，引导学生分析问题、动手解决问题，真正培养学生专业技术的应用能力。

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关键字：机电一体化 核心技术 发展趋势

前言

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,是跨学科技术。从机电一体化技术的基本概要和发展历程,可看出机电一体化技术的发展趋势。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。

1机电一体化的基本概要

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。

2机电一体化的发展背景

随着机电一体化技术的快速发展， 机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中， 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。 2.2生产能力和工作质量提高

机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。

2.3 使用性能改善

机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

3 机电一体化的核心技术

3.1机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

3.2 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。

3.3系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

3.4 自动控制技术。机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大，使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率提高。

3.5 传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

3.6 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法， 将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元， 找出能够完成各个功能的可能技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上，通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率和操作方便等。

4 机电一体化的发展趋势

4.1智能化趋势

智能化作为一个多个专业的边缘科学，是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。 例如：冷冻机组，通过测量各类物理量与微机内部已经设定的对应的参数比较，自动实现机械设备的启停、报警、故障自修复等事宜。

4.2模块化趋势

由于机电一体化产品涉及各行各业，种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 例如在OA产品中的电脑与打印机等各类外设之间，各个厂家通过标准接口（UBS）实现机电一体。

4.3网络化趋势

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 这些技术已经成熟，并且在OA中司空见惯，经过权限级别，可以实现遥控、遥信、遥测。

4.4 微型化趋势

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

4.5绿色化趋势

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 随着材料科学的发展，新型材料不断涌现，和现实对绿色材料的需要的催生下，绿色化在几点一体工业中将会发生日新月异的发展。

4.6系统化趋势

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

4.7大众化趋势

产品只有成为普罗大众都能理解、需要，才能具有强有力的经济性，生命才会长盛不衰。成为建筑以及日常生活中不可缺少的商品。机电一体化技术通过产品来展示的，经过网路化、模块化等技术的攻关，成为生产、生活中的消费品将属于必然。建筑中的空调系统可以通过温度、压力、流量等各类非电物理参数，通过传感器、变送器传输到中央处理器，电流、电压、频率等电气参数通过采样传输到中央处理器；中央处理器的芯片当前已经可以进行编程处理；这样各类用户根据自己的需要，选用模块、处理器等硬件，通过网络或者售后服务获取软件资料和程序，通过协议等进行简短的链接与安装调试即可实现用户的目的。

5结语

随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献

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一、机电一体化的产生及概述

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用，取得了一定成果。

机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容，它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。机电一体化技术是指包含技术基础、技术原理在内的，使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，机电一体化产品是指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。

二、机电一体化发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。

我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863 计划”。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响，许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作。虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了对机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，并取得了一定的成绩。

三、机电一体化发展趋势

1.智能化

这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

2.光机电一体化

光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。

3.网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

4.微型化

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

5.绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

6、柔性化

柔性化有两层含义，首先是产品具有自适应性如纺织业中，纺纱设备能方便的适应不同种类的纤维，织机能满足多种织物对织造工艺的要求，在变换品种时能做到方便快捷；其次，机械设备制造商要具备根据用户的要求而为用户定制的能力。实现柔性化的必要条件是产品设计必须贯彻模块化的设计理念。

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【关键词】 机电一体化 系统 设计 应用

1 机电一体化产品的构成及特点

1.1 机械系统

机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。除一般性的机械强度、刚度、精度、体积和重量等指标外，机械系统技术开发的重点是模块化、标准化和系列化，以便于机械系统的快速组合和更换。

1.2 动力系统

动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

1.3 传感与检测系统

传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

2 机电一体化设计的关键技术

2.1 精密机械技术

机械技术是机电一体化技术的基础，因为机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主得以实现。在机械传动和控制与电子技术相互结合的过程中，对机械技术提出了更高的要求，如传动的精密性和精确度的要求与传统机械技术相比有了很大的提高。在机械系统技术中，新材料、新工艺、新原理以及新结构等方面在不断的发展和完善，以满足机电一体化产品对缩小体积、减轻重量、提高招度和刚度以及改善工作性能等方面的要求。

2.2 信息处理技术

信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。

2.3 检测与传感器技术

在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及与工作过程有关的相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。机电一体化产品要求传感器能快速和准确地获取信息并且不受外部工作条件和环境的影响，同时检测装置能不失真地对信息信号进行放大和输送及转换。

2.4 自动控制技术

机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大，使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率提高。由于计算机的广泛应用，自动控制技术越来越多地与计算机控制技术结合在一起，它已成为机电一体化技术中十分重要的关键技术。该技术的难点在于现代控制理论的工程化和实用化，控制过程中边界条件的确定，优化控制模型的建立以及抗干扰等。

3 机电一体化产品设计方法

3.1 产品可行性研究

通过实际调查和研究，掌握对所设计产品的市场需求，并进行可行性论证，从而确定产品设计的基本方案，其中包括预测投资总额、组成部件价格、产品的性能价格比以及经济评价等。

3.2 基本设计阶段

在基本设计阶段要提出必需的主要技术，其中包括硬件技术和软件技术两个方面。硬件包括产品的结构元件和控制元件，软件包括操作系统和控制系统。在进行整个系统设计时，必须提出几个方案进行比较，从中选出较优的方案。

3.3 详细设计阶段

详细设计包括业务分工、程序设计、操作系统设计、工艺设计、设备设计、总体设计、控制系统设计、安全保护设计等。在开发性产品设计过程中，要拟定产品的各项性能指标参数，通过计算选定所用的设备，从而进一步完成机构设计、运动和性能设计以及控制设计等。

3.4 实际运行试验

这一阶段的工作主要包括产品工作性能检验和改进以及产品性能评价。产品工作性能检验的目的是进行生产周期和生产率测定，进行故障分析和考察故障时间等。改进是指对产品存在的问题提出改进措施以提高产品的性能。产品的性能评价包括技术评价、经济评价两个方面。这一阶段是产品设计过程的总结阶段，目的是通过对已确定的操作系统的具体使用，检验其实际的使用价值。

在实施机电一体化产品设计的过程中，要正确处理好质量与成本、市场需求与技术可能性、长期发展和短期利益之间的矛盾关系，在满足市场需要的前提下，使产品具有足够的竞争力，同时又要符合当前实际情况和技术可实现性，以保证产品获得最大的技术经济效益和社会效益。

参考文献：