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篇(1)

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 創(chuàng)新 發(fā)展方向

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）17-0388-01

隨著我國(guó)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了進(jìn)一步提高，對(duì)機(jī)械制造企業(yè)提出了更高的要求。機(jī)械制造企業(yè)面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，“機(jī)電一體化”已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)將機(jī)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(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的現(xiàn)代化設(shè)備。

1 我國(guó)機(jī)電一體化的現(xiàn)狀分析

1.1 先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)

國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展過(guò)程中，將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)成果相結(jié)合，形成了高效、靈活的制造技術(shù)。早在21世紀(jì)70年代，我國(guó)就已經(jīng)制定并實(shí)施了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制，將這種制度引用于自動(dòng)化裝置的生產(chǎn)中，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，是一種科學(xué)的管理手段。到了80年代，我國(guó)機(jī)械制造企業(yè)開(kāi)始改造制造裝置，提高了制造水平，進(jìn)而保證了產(chǎn)品的更好的質(zhì)量和更優(yōu)異的性能，適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展需求。

1.2 自動(dòng)控制儀器儀表與固態(tài)傳感器

機(jī)電一體化的發(fā)展，使得微處理技術(shù)應(yīng)用于儀表中，降低了儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，增加了儀器儀表的柔度、精度和可靠性。市場(chǎng)上涌現(xiàn)了一大批自動(dòng)化控制儀表，具有存儲(chǔ)記憶、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制等功能。此外，機(jī)電一體化促使固態(tài)傳感器的發(fā)展，傳統(tǒng)的力平衡機(jī)械傳感器已經(jīng)被取締，發(fā)展成為了電容式、石英諧振式、半導(dǎo)體壓阻式等固態(tài)傳感器，代表了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。

1.3 機(jī)器人的智能化、微型化技術(shù)

我國(guó)機(jī)電一體化向著智能化、微型化發(fā)展，在機(jī)器人開(kāi)發(fā)方面也是如此。我國(guó)機(jī)械制造的機(jī)器人具有人的情感、思維，體現(xiàn)了機(jī)器人的高級(jí)智能。機(jī)械制造企業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人控制器，可以迅速組成完成某種作業(yè)的多功能機(jī)器人。

2 機(jī)電一體化的創(chuàng)新

2.1 結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，主要包括產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配置、傳動(dòng)方式、周邊設(shè)備接口形式等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)是非常重要的，通過(guò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，才能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的改進(jìn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

2.2 功能的創(chuàng)新

在功能方面，機(jī)電一體化需要充分考慮使用者和社會(huì)的要求，改進(jìn)產(chǎn)品的制備工藝，完善產(chǎn)品的功能，開(kāi)發(fā)出更加優(yōu)異性能的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品功能的創(chuàng)新，機(jī)械制造企業(yè)既可以對(duì)原有的產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，也可以重新研制具有新功能的產(chǎn)品，能夠保證企業(yè)的戰(zhàn)略性目標(biāo)和持續(xù)發(fā)展，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3 造型的創(chuàng)新

在機(jī)電一體化產(chǎn)品的外觀是使用者首先觀察到的，美觀的造型能夠使人更加喜愛(ài)產(chǎn)品。因此，機(jī)械制造企業(yè)要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品的外形，重視產(chǎn)品周邊裝置的接口和機(jī)電之間的耦合，使得產(chǎn)品的美觀和功能共存。例如，可以采用機(jī)電一體化CAD虛擬原型法、計(jì)算機(jī)輔助造型等方法進(jìn)行產(chǎn)品外觀的設(shè)計(jì)，增加產(chǎn)品外觀的美感。

2.4 材料的創(chuàng)新

機(jī)電一體化產(chǎn)品的材料創(chuàng)新包括兩個(gè)方面：一是選擇具有特殊性能的新材料，如耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度、體積小、質(zhì)量輕的材料；二是研發(fā)適用于產(chǎn)品的新材料，如納米材料、陶瓷材料、智能材料、高分子材料、金屬化合物等。

2.5 控制系統(tǒng)的創(chuàng)新

控制系統(tǒng)作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的核心組成部分，受到微電子技術(shù)的影響，機(jī)電一體化產(chǎn)品逐漸采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、適用控制等策略，贏得了更廣泛的市場(chǎng)。

2.6 傳感元件的創(chuàng)新

傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品。近年來(lái)，傳感器的發(fā)展迅速，對(duì)于新型傳感器的需求也不斷增加，機(jī)電一體化產(chǎn)品要積極研發(fā)高性能傳感器，促進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新，保證企業(yè)的發(fā)展前景。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展方向

3.1 智能化

智能化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要發(fā)展方向，采取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，根據(jù)產(chǎn)品的使用場(chǎng)合，賦予產(chǎn)品一定的智能化，使產(chǎn)品具有人的邏輯思維能力。與人類的智能相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化是低級(jí)的，只能實(shí)現(xiàn)人的一小部分智能。

3.2微型化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型化發(fā)展主要是指不超過(guò)1立方厘米的產(chǎn)品，發(fā)展方向是納米級(jí)和微米級(jí)尺寸。微型化的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小、運(yùn)動(dòng)靈活、節(jié)約能耗的特點(diǎn)，在信息、軍事、醫(yī)療領(lǐng)域具有相當(dāng)高的優(yōu)勢(shì)。

3.3 模塊化

模塊化是一種處理復(fù)雜系統(tǒng)分解為更好的可管理模塊的方式。機(jī)電一體化產(chǎn)品的模塊化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，也是非常重要的工程，可以為機(jī)械制造企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)地位。

3.4 人格化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的服務(wù)對(duì)象是人，所以，產(chǎn)品的人性化顯得越來(lái)越重要。同時(shí)，很多機(jī)電一體化產(chǎn)品是模擬生物制成的，這也決定了產(chǎn)品具有人格化的特點(diǎn)。人格化的機(jī)電一體化產(chǎn)品是使用者迫切需要的。

3.5 網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的改革，網(wǎng)絡(luò)成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活都不可或缺的。新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有優(yōu)異的性能、可靠的質(zhì)量，銷量必然會(huì)很高。基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)品將是一大發(fā)展趨勢(shì)。

3.6 帶源化

顧名思義，帶源化是指產(chǎn)品本身帶有能源，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向。帶源化的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和好處。

3.7 綠色化

隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)保，綠色化產(chǎn)品是符合時(shí)展需求的。綠色化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的新發(fā)展方向。綠色化機(jī)電一體化產(chǎn)品在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、銷毀的全生命周期過(guò)程中，幾乎不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。

4 加強(qiáng)機(jī)電一體化水平的措施

4.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究

機(jī)電一體化是復(fù)雜的過(guò)程，涉及到不同學(xué)科的知識(shí)。要想提高機(jī)電一體化的水平，必須要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，熟練掌握相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，具備扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)，依靠科學(xué)技術(shù)的力量，制造出高質(zhì)量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4.2 重視人才引進(jìn)和培養(yǎng)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新需要一大批優(yōu)秀人才的加入。機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)人才引進(jìn)計(jì)劃，注重人才的培養(yǎng)，主要是機(jī)械設(shè)計(jì)理論、計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，對(duì)不同層次和崗位的人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)。

4.3 加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新

機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品的先進(jìn)性。機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新是國(guó)家發(fā)展和企業(yè)發(fā)展的共同需要。企業(yè)要根據(jù)市場(chǎng)的需要，致力于現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)，要研制并開(kāi)發(fā)多功能的新產(chǎn)品，有利于企業(yè)戰(zhàn)略性發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以便于企業(yè)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

5 結(jié)論

我國(guó)機(jī)電一體化的現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制儀器儀表與固態(tài)傳感器、機(jī)器人的智能化、微型化技術(shù)。機(jī)械制造企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能的、造型、材料、控制系統(tǒng)和傳感元件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新。

機(jī)械制造企業(yè)要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究，重視人才引進(jìn)和培養(yǎng)，加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，提高企業(yè)的機(jī)電一體化水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 王宣銀，陶國(guó)良，陳鷹. 機(jī)電一體化的創(chuàng)新及發(fā)展方向[J]. 機(jī)電一體化，2012，06：5-8.

篇(2)

一、光機(jī)電一體化技術(shù)特征

光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。

1、體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便

光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制?水平提高，運(yùn)算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

3、部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。

4、?產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)

傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

5、?產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1、研究現(xiàn)狀

自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

2、發(fā)展趨勢(shì)

光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。?從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括。

（1）激光技術(shù)

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。

（2）傳感檢測(cè)技術(shù)

1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。

2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。

其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。

（3）激光快速成型技術(shù)

激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。

（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)

利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。

篇(3)

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展方向

一、機(jī)電一體化的特點(diǎn)

（一）效率得到提高

機(jī)電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理的功能和自動(dòng)控制的功能。新產(chǎn)品的檢測(cè)和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品通過(guò)自動(dòng)控制的系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，使機(jī)械規(guī)范的進(jìn)行工作，可以精確的完成來(lái)自控系統(tǒng)設(shè)定的動(dòng)作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

（二）使用性能得到提高

機(jī)電一體化的設(shè)備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺(tái)上的操作按鈕以及操作手柄都已經(jīng)在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進(jìn)行操作的時(shí)候簡(jiǎn)單、方便。機(jī)電一體化的產(chǎn)品是以程序?yàn)楦荆娮涌刂葡到y(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進(jìn)行指揮實(shí)現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復(fù)操作。

（三）功能得到提高

機(jī)電一體化的設(shè)備具有復(fù)合功能并且得到了廣泛的應(yīng)用，適用面也比較廣泛。原有的機(jī)械只具有單一的功能、單一的技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復(fù)合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動(dòng)化和功能水平上都有了很大的提高。

（四）維護(hù)得到提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品維護(hù)和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進(jìn)行安裝和調(diào)試的時(shí)候，是可以通過(guò)改變程序的控制來(lái)達(dá)到改變工作方式的目的。因此，更加的適應(yīng)不同對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)的需求。機(jī)電一體化的的產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視的功能和自動(dòng)化檢驗(yàn)的功能，可以在工作的過(guò)程中針對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題自動(dòng)采取措施，使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。

二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

（一）機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)、框架以及連接等部分。機(jī)械系統(tǒng)部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對(duì)于機(jī)械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。

（二）機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力功能和能量都是由動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)完成的。動(dòng)力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動(dòng)力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)等。

（三）機(jī)電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測(cè)的系統(tǒng)

機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠測(cè)定的物理量，這個(gè)過(guò)程都是由傳感器完成的。而檢測(cè)的系統(tǒng)就是對(duì)這些物理量進(jìn)行精確的測(cè)定，從而為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需要的各個(gè)種類的信息。

（四）機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理

為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測(cè)和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行一些處理、運(yùn)算和一些決策，對(duì)正在運(yùn)行按照要求進(jìn)行控制，達(dá)到控制的功能。在產(chǎn)品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)的硬件以及各種接口組成的。

（五）機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)想要完成要求的動(dòng)作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產(chǎn)品的主功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是運(yùn)動(dòng)部件，經(jīng)常性的采用電液、機(jī)械、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。

三、機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展方向

（一）機(jī)電一體化的智能化

機(jī)電一體化技術(shù)中一個(gè)重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機(jī)電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化，以控制理論為基礎(chǔ)，融合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、模糊學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新的思想與方法，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，致使新一代的產(chǎn)品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達(dá)到更高的控制目標(biāo)，更好的為工業(yè)加強(qiáng)效率。

（二）機(jī)電一體化的模塊化

由于現(xiàn)在生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開(kāi)發(fā)有著標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時(shí)還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便各個(gè)部件，單元的匹配和接口。模塊化將會(huì)為機(jī)電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。

（三）機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)等最為突出的成就。機(jī)電一體化的新產(chǎn)品一旦問(wèn)世，只要是擁有獨(dú)特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會(huì)風(fēng)靡全球。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控技術(shù)正在興盛的時(shí)期，而遠(yuǎn)程的終端本身就是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化肯定也會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。

（四）機(jī)電一體化的微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指機(jī)電一體化向微型化的方面發(fā)展，國(guó)外稱之為微電子，它的特點(diǎn)是體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活。

四、小結(jié)

經(jīng)過(guò)本文的分析，可以看出，機(jī)電一體化并不是一個(gè)孤立的個(gè)體，是一個(gè)由很多科學(xué)與領(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時(shí)代的發(fā)展以及生產(chǎn)力的需求，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然的，因此機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。

篇(4)

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化；檢測(cè)與控制；課程整合

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2013）21-0074-03

傳統(tǒng)學(xué)科體系的界限隨現(xiàn)代科技發(fā)展變得模糊，呈現(xiàn)相互滲透和交叉的態(tài)勢(shì)。在機(jī)械工程領(lǐng)域，現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)、檢測(cè)與控制技術(shù)往往互為條件并緊密結(jié)合。這種密切的關(guān)系促使工業(yè)生產(chǎn)由機(jī)械工程領(lǐng)域邁入以機(jī)電一體化為特征的發(fā)展新階段，從而需求大量具備機(jī)電一體化基礎(chǔ)理論，強(qiáng)調(diào)機(jī)械動(dòng)手能力與機(jī)電控制能力相結(jié)合的新型機(jī)械專業(yè)人才。為適應(yīng)這種需求，機(jī)械大類下機(jī)電一體化方向的教學(xué)探討逐漸被重視，檢測(cè)與控制類課程在機(jī)械專業(yè)的教學(xué)培養(yǎng)中的地位逐步提高。但傳統(tǒng)思想的影響使傳統(tǒng)課程和檢測(cè)與控制系列課程自成體系，內(nèi)容脫節(jié)，造成學(xué)生即使熟識(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)也無(wú)法清楚其控制運(yùn)作流程。要改變知識(shí)結(jié)構(gòu)上“機(jī)強(qiáng)電弱”的嚴(yán)峻局面，解決知識(shí)更新與課時(shí)減少的矛盾，迫切要求進(jìn)行課程內(nèi)容整合，開(kāi)展教學(xué)改革和實(shí)踐分析。

基于傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)教學(xué)模式，如何把握好機(jī)電一體化的內(nèi)涵，教學(xué)中避免機(jī)械、檢測(cè)和控制等技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊，如何通過(guò)課程整合和優(yōu)化課程內(nèi)容，探討教學(xué)中機(jī)電的合理結(jié)合，成為教學(xué)改革中的核心問(wèn)題。本文從分析現(xiàn)階段的具體問(wèn)題，突出機(jī)電一體化的需求著手，面向機(jī)械大類進(jìn)行“檢測(cè)與控制”系列課程的整合和優(yōu)化教學(xué)改革研究。文中主要分析如何優(yōu)化課程的配置和聯(lián)系，有效使用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，充分利用資源，將機(jī)械工程的特點(diǎn)和檢測(cè)與控制的課程整合為一個(gè)現(xiàn)代機(jī)械工程測(cè)控系統(tǒng)的教學(xué)體系，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)能夠掌握機(jī)電一體化的基本理論及先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)、有效地將機(jī)、電結(jié)合，從而有效提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，豐富教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)課程整合

通過(guò)企業(yè)走訪、畢業(yè)生座談等方式，明確了社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化方向人才的需求：需具備傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)扎實(shí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、切削原理等基礎(chǔ)理論，又要有較好的電力電子、電機(jī)傳動(dòng)、測(cè)控技術(shù)等知識(shí)。檢測(cè)與控制系列課程作為機(jī)電一體化方向的主要電類課程，內(nèi)容廣且復(fù)雜，單純地將檢測(cè)與控制系列課程捆綁在傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)上，是不可能達(dá)到較理想的教學(xué)效果的。因此，根據(jù)社會(huì)調(diào)研的結(jié)論，在“機(jī)為基礎(chǔ)，電為機(jī)用，機(jī)電合一”思想的指導(dǎo)下，對(duì)檢測(cè)與控制類課程內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。

在課程教學(xué)中改變以前慣勢(shì)，淡化課程中一些純理論的內(nèi)容，如傳感器的結(jié)構(gòu)形式和工作原理的繁復(fù)推導(dǎo)與演算過(guò)程，把重點(diǎn)放在常見(jiàn)傳感器的應(yīng)用上。同時(shí)適當(dāng)增加一些跨學(xué)科內(nèi)容，如：如何對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理；結(jié)合數(shù)控技術(shù)和機(jī)械加工工藝需求，以一些實(shí)際機(jī)電設(shè)備為例，分析機(jī)電測(cè)量與控制系統(tǒng)的構(gòu)建；在檢測(cè)與控制中，常用的分析信號(hào)的方法和儀器以及計(jì)算機(jī)輔助虛擬軟件；等等。通過(guò)諸如此類結(jié)合機(jī)械工業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的課內(nèi)整合，合理安排教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)各部分之間的銜接，使課程內(nèi)容綜合化、一體化，使學(xué)生更快地形成熟練的機(jī)電一體化綜合專業(yè)技能。

現(xiàn)階段各種相關(guān)教材各有特點(diǎn)，但都把測(cè)試和控制分成兩個(gè)獨(dú)立的知識(shí)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生不能理解測(cè)量系統(tǒng)與被控對(duì)象、自控系統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系，無(wú)法正確分析自控系統(tǒng)中測(cè)量信號(hào)的獲取，更無(wú)法正確進(jìn)行測(cè)量?jī)x器的選擇、配置和使用。此外，教材內(nèi)容以理論分析為主，抽象枯燥，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)不到期望的教學(xué)效果。

基于這種情況，通過(guò)充分理解教材中基本內(nèi)容及之間的聯(lián)系，教學(xué)中調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)，大膽合理地對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行專題式整合，著眼應(yīng)用，引入機(jī)械加工、數(shù)控技術(shù)等實(shí)例來(lái)分析，將學(xué)習(xí)內(nèi)容按系統(tǒng)性、層次性的特點(diǎn)重新“建構(gòu)”，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有整體的把握。如在課程講授中，打破教材的局限，把常用的機(jī)械量的檢測(cè)與控制進(jìn)行整合，形成溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)、位移（速度、加速度）檢測(cè)控制系統(tǒng)等多個(gè)專題，結(jié)合工業(yè)實(shí)例，分析信號(hào)特征、傳感器選用、信號(hào)處理、自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)性能分析等，將教學(xué)內(nèi)容整合為全面系統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)自動(dòng)測(cè)控技術(shù)體系。

通過(guò)課程整合，體現(xiàn)了機(jī)電合一的目標(biāo)。但要切實(shí)取得相應(yīng)的教學(xué)效果，教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)處理尤為重要。課堂教授語(yǔ)言精煉，突出重點(diǎn)，精粗得當(dāng)才能化難為易。如檢測(cè)技術(shù)中信號(hào)的采集處理都基于傳感器，而傳感器的工作原理多種多樣，后續(xù)信號(hào)處理也各不相同，講授中突出常用機(jī)械量檢測(cè)中應(yīng)用到的傳感器及其信號(hào)處理系統(tǒng)的分析，淡化檢測(cè)的繁難理論而重應(yīng)用，這樣適合機(jī)電一體化方向的要求。而對(duì)包含大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)和電學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)理論的控制部分知識(shí)，講授中輔以動(dòng)畫、錄像等手段，以講清基本原理和分析問(wèn)題的思路為主線，從專業(yè)需求入手，以應(yīng)用為主，盡可能避開(kāi)繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，不給學(xué)生造成心理壓力。

2 以探究性教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

課堂教學(xué)以引導(dǎo)學(xué)生自主思考、動(dòng)手實(shí)踐為目的。教學(xué)中以設(shè)問(wèn)—講授—?dú)w納—解決問(wèn)題的方式展開(kāi)，通過(guò)課內(nèi)和課外給學(xué)生提供更多的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐探究的機(jī)會(huì)，強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)的遷移能力，使學(xué)生具備與未來(lái)職業(yè)相適應(yīng)的分析和解決問(wèn)題的能力。根據(jù)學(xué)生電類知識(shí)相對(duì)比較單薄的特點(diǎn)，明確在實(shí)踐環(huán)節(jié)上需下大力氣。如何利用現(xiàn)有的資源給學(xué)生提供更多的實(shí)踐平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)延伸課堂教學(xué)，擴(kuò)展學(xué)習(xí)空間，鞏固和加深對(duì)理論的理解，是教學(xué)改革中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)這兩年的教學(xué)改革實(shí)踐，以驗(yàn)證為主的實(shí)踐教學(xué)模式被打破，為加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解而設(shè)置的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)仍保留，但加大綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。其中以典型檢測(cè)控制系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的綜合性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、選擇傳感器、分析檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)和控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，從而提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行分析和綜合的能力。增設(shè)少量綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以綜合運(yùn)用到所學(xué)電子技術(shù)、傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)等知識(shí)來(lái)分析、解決實(shí)際問(wèn)題，從而幫助學(xué)生全面提高機(jī)電一體化的能力。

全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供自己動(dòng)手、自己思考、自主探究的舞臺(tái)。學(xué)院的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室中齊備的電子元件以及單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、PCB制版設(shè)備等可以讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下將自主設(shè)計(jì)的思想性產(chǎn)物，通過(guò)動(dòng)手制作變成出色的成品。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)今保存了近幾年來(lái)許多學(xué)生的實(shí)踐成果，而這些學(xué)生出色的動(dòng)手實(shí)踐能力和扎實(shí)的機(jī)電基礎(chǔ)，成為他們就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)資本。此外，利用學(xué)校大力支持學(xué)生科研的優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)制作參與國(guó)家、省級(jí)創(chuàng)新大賽和挑戰(zhàn)杯等。這幾年學(xué)生取得的成績(jī)，說(shuō)明部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的理實(shí)統(tǒng)一。

3 課程教學(xué)資源包的建設(shè)

檢測(cè)與控制類課程與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密，內(nèi)容多，枯燥且難消化。在教學(xué)改革中，努力尋求信息技術(shù)與課程教學(xué)實(shí)踐中的整合點(diǎn)，建設(shè)完善了信息豐富的教學(xué)資源包，藉此作為學(xué)生促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)和能力提高的輔助工具。教學(xué)改革中的專題式整合教學(xué)，課堂教授中將會(huì)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和組合，并涉及很多來(lái)源于教材以外的內(nèi)容，沒(méi)有就此整理編寫出相應(yīng)教材之前，建設(shè)相應(yīng)的課程教學(xué)資源包對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)疑是加深鞏固課堂內(nèi)容的一個(gè)有意補(bǔ)充。

課程教學(xué)資源包的建設(shè)主要包含理論教學(xué)資源包、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包、仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)、項(xiàng)目課題庫(kù)等。理論課的教學(xué)中，多樣的媒體軟件將繁復(fù)抽象的內(nèi)容通過(guò)動(dòng)畫形式直觀地展示給學(xué)生，如檢測(cè)類課程中傳感器的純理論不容易理解，通過(guò)Flash的小動(dòng)畫來(lái)動(dòng)態(tài)顯示應(yīng)變片在力作用下的變形情況、加速度傳感器的運(yùn)動(dòng)與慣性的應(yīng)用等；實(shí)行全過(guò)程的動(dòng)態(tài)課件多媒體教學(xué)。一些必講的公式推導(dǎo)，采用講解結(jié)合PPT逐次推進(jìn)演示，動(dòng)態(tài)教學(xué)引起更強(qiáng)的關(guān)注；通過(guò)動(dòng)畫、錄像等各種資源精心設(shè)計(jì)探究性教學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行探究性教學(xué)，并將行業(yè)發(fā)展的最新成果及最新動(dòng)態(tài)融于課程教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在控制部分知識(shí)的教授中，利用基于MATLAB語(yǔ)言建立起來(lái)的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)平臺(tái)，把控制系統(tǒng)的分析討論以仿真圖變化來(lái)驗(yàn)證，讓學(xué)生接觸到仿真軟件的使用，并且對(duì)理論教學(xué)有很好的促進(jìn)作用。

在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，輔以實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)錄像等作為教學(xué)活資源。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的興趣和能力。已經(jīng)完成了基于MATLAB的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建，并在理論和實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)中收到較好的教學(xué)效果，讓學(xué)生感受了工程設(shè)計(jì)仿真軟件功能的強(qiáng)大。通過(guò)這個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以去分析實(shí)踐自己的想法，感受實(shí)際系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)的統(tǒng)一，從而提高學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

通過(guò)分析整合后的知識(shí)體系，以覆蓋課程主要內(nèi)容，涉及基本概念、系統(tǒng)計(jì)算、綜合分析問(wèn)題等諸方面，建立相應(yīng)的習(xí)題庫(kù)，方便學(xué)生復(fù)習(xí)。考試上，對(duì)基本理論的考核采取閉卷的方式。但針對(duì)課程的應(yīng)用性要求，總評(píng)成績(jī)中加強(qiáng)實(shí)踐操作的記分權(quán)重，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合機(jī)械原理及其設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，從結(jié)合學(xué)生實(shí)際知識(shí)結(jié)構(gòu)建立的項(xiàng)目課題庫(kù)中挑選題目自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制作，以期正確引導(dǎo)學(xué)生全面掌握知識(shí)，會(huì)學(xué)會(huì)用，增強(qiáng)對(duì)今后工作的適應(yīng)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

過(guò)去兩年的面向機(jī)電一體化方向的教學(xué)中，積極推進(jìn)課程結(jié)構(gòu)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的整合，加強(qiáng)機(jī)電有機(jī)融合，形成機(jī)電一體化方向合理的檢測(cè)控制類課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)。推行了多媒體教學(xué)和課堂互動(dòng)式教學(xué)；針對(duì)機(jī)電一體化的要求對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了提煉，不斷完善和擴(kuò)充教學(xué)資源包；引入工程軟件，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用和仿真分析，強(qiáng)化教學(xué)效果；結(jié)合工程實(shí)例和設(shè)計(jì)實(shí)例，設(shè)置綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，開(kāi)展探究性的教與學(xué)。課程的整合和優(yōu)化改革，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)有積極作用，是機(jī)械專業(yè)下的機(jī)電一體化方向機(jī)電合一教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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篇(5)

【關(guān)鍵詞】：機(jī)電一體化；技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善，極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)力。機(jī)電一體化技術(shù)是一門具有自身體系的學(xué)科，在科技迅速發(fā)展的前提下，不斷賦予一體化技術(shù)新的內(nèi)涵。機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)體部分，主要是機(jī)械部分與電子部分，又通過(guò)信息技術(shù)把這些部分有機(jī)結(jié)合在一起，從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品，具體包括成型和設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、執(zhí)行器和傳感器、智能控制、機(jī)器人、制造、運(yùn)動(dòng)控制、振動(dòng)和噪聲控制、微器件和光電子系統(tǒng)、汽車系統(tǒng)、其他應(yīng)用等方面內(nèi)容。因此，本文首先分析了機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性，接著論述機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)提出合理化意見(jiàn)和建議。

一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是C電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化在發(fā)展過(guò)程中，涉及很多行業(yè)和學(xué)科，比如計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子以及機(jī)械等。但是就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

1.智能化。智能化成為機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向，尤其是人工智能越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，比如機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。同時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊書序額以及生理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，給當(dāng)前機(jī)電一體化的智能化發(fā)展提供了更多的新方法和方向。同時(shí)隨著微處理器的性能越來(lái)越完善，為機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化創(chuàng)造良好的外部條件。

2.模塊化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于機(jī)電一體化種類很多，相應(yīng)的機(jī)械、電氣、動(dòng)力以及動(dòng)力借口也十分的復(fù)雜。因此，要研制智能調(diào)速和機(jī)電一體化的動(dòng)力單元，提高視覺(jué)和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機(jī)械裝置的操作的效率。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)單元，可以有效提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率，促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。另外，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，還要不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，做好機(jī)電產(chǎn)品的匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了當(dāng)前生產(chǎn)力的變革，對(duì)促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化起到了重要的推動(dòng)作用，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供廣闊的市場(chǎng)。比如各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。同時(shí)隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了極大的便利。因此，機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電一體化朝著微觀方向發(fā)展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發(fā)展。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，占有空間較小，耗能很低，很有很強(qiáng)的量活性，被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。作為機(jī)電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且向微米、納米級(jí)發(fā)展，讓機(jī)電耗能更少，運(yùn)動(dòng)更加的靈活。微型機(jī)電一體化發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)就是微機(jī)械技術(shù)，因此，為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的良性發(fā)展，可以采用超精密技術(shù)。

5.環(huán)保化。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質(zhì)生活同時(shí)，也面臨著資源不斷減少和環(huán)境污染問(wèn)題，成為制約社會(huì)發(fā)展的主要因素。因此，在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，要進(jìn)行綠色環(huán)保設(shè)計(jì)，提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性，降低原材料消耗，降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染，最大限度的保護(hù)環(huán)境，避免對(duì)環(huán)境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環(huán)利用。因此，節(jié)能、環(huán)保也是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。

6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式和模式化，要求整個(gè)系統(tǒng)能夠進(jìn)行靈活的組合和裁剪。同時(shí)不斷加強(qiáng)通信功能。就目前而言，機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)更加重視人與產(chǎn)品之間的關(guān)系，賦予產(chǎn)品更多的智能和情感。另外，還要要求產(chǎn)品能夠模仿生物激勵(lì)。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，，是社會(huì)生產(chǎn)力客觀要求。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來(lái)模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，我國(guó)要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)又好又快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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篇(6)

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；核心技術(shù)；智能化；傳感技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著科技的進(jìn)步與工業(yè)的發(fā)展，不同學(xué)科之間的相互聯(lián)系共同發(fā)展的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，這些都極大的推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，使工程技術(shù)掀起了一場(chǎng) 革命，促進(jìn)了機(jī)電一體化的形成與發(fā)展。所謂機(jī)電一體化，就是指一種幾種學(xué)科相互交叉形成的復(fù)合技術(shù)，其是機(jī)械技術(shù)與其他高科技技術(shù)相互結(jié)合而形成的新的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下工業(yè)的必然發(fā)展方向。這對(duì)于提高機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理模式等都是具有很大推動(dòng)作用的。目前我國(guó)的機(jī)電一體化已經(jīng)取得一定的發(fā)展成果，但相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講，還是有著一定的差距，還必須要不斷的進(jìn)行改革發(fā)展，提高科技水平，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化水平的提高。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

一般來(lái)講，機(jī)電一體化主要是由兩大部分組成，即軟件技術(shù)與硬件技術(shù)。其中硬件的組成部分大致有機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分，因而若要進(jìn)一步的提高機(jī)電一體化的發(fā)展，就必須要對(duì)這些核心技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)。

1、機(jī)械本體技術(shù)。機(jī)械本體對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在其性能的高低、質(zhì)量的和精度的大小等幾點(diǎn)內(nèi)容上，而當(dāng)前的機(jī)械主要是以鋼材為主要的原材料，因而在減輕其質(zhì)量時(shí)，可以考慮從更換質(zhì)輕的材料入手，用非金屬的復(fù)合高性能材料作為機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)材料，以此來(lái)減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷，以提高控制系統(tǒng)的效率，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗、提高機(jī)電效率的目的。

2、傳感技術(shù)。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力，即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機(jī)電一體化的技術(shù)水平水平的。

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

3、信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

4、驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

5、接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。

6、軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工業(yè)機(jī)器人。

2．機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段：20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。20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(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)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(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)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(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1、智能化

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

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(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

3、微型化

微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

4、模塊化

模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

5、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

6、綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機(jī)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(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

參考文獻(xiàn)：

篇(7)

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化；計(jì)算機(jī)技術(shù)；微電子技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）87-0043-02

從機(jī)械工程發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展決定了機(jī)械工程技術(shù)革命的發(fā)展方向。自上世紀(jì)末開(kāi)始，機(jī)械工程領(lǐng)域便發(fā)生了巨大的變化，以微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展，并且快速滲透到機(jī)械工程領(lǐng)域，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)以及管理方式等產(chǎn)生了巨大的影響，促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械工程的不斷發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)革命的巨大變革。近幾年，隨著通信技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等新技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到機(jī)械工程領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)也發(fā)生了巨大的變革，并且向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向不斷發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等高新技術(shù)群體基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)，是包括技術(shù)基礎(chǔ)，技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的都不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域和電子領(lǐng)域等多種科學(xué)相互滲透的過(guò)程中逐漸形成，現(xiàn)代科學(xué)研究將機(jī)電一體化分為技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)年各個(gè)主要的組成部分。可以說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)的形成與發(fā)展是符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律和科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)律的技術(shù)，其本身具有強(qiáng)大的生命力，能夠應(yīng)用到任何機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)領(lǐng)域中，并且通過(guò)微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和智能化，在工程制造、煤礦生產(chǎn)等領(lǐng)域都獲得了廣泛的運(yùn)用。機(jī)電一體化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以歸納為以下幾點(diǎn)：第一，高安全性。機(jī)電一體化技術(shù)所具有的監(jiān)視、報(bào)警以及自動(dòng)保護(hù)等功能使其在眾多的領(lǐng)域中都獲得廣泛關(guān)注，其所具有的自動(dòng)保護(hù)功能具有較高的安全性能，最大限度的減少設(shè)備和人員的傷害，以此促進(jìn)了設(shè)備使用性能的提升。第二，高生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有很強(qiáng)的信息處理和控制功能，尤其是在檢驗(yàn)和控制方面具有很高的靈活性。由于機(jī)電一體化本身帶有完善的控制系統(tǒng)，其能夠按照設(shè)計(jì)要求自動(dòng)完成動(dòng)作，并且保證產(chǎn)品的質(zhì)量具有較高的合格率，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化的生產(chǎn)能力也將獲得進(jìn)一步提高，自動(dòng)化程度也將越來(lái)越強(qiáng)。第三，使用性能。機(jī)電一體化產(chǎn)品具備數(shù)字顯示和控制程序，用自動(dòng)程序代替了手工控制程序，不僅降低了人員工作強(qiáng)度，同時(shí)更可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量的重復(fù)動(dòng)作，且保證產(chǎn)品合格的生產(chǎn)質(zhì)量。第四，具有較高的可靠性。機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行可以通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要在控制系統(tǒng)中輸入相關(guān)的控制程序，便可以實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)行。同時(shí)，機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠?qū)φ诩庸ず瓦\(yùn)行的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)和監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并且做出準(zhǔn)確的處理，以此保證生產(chǎn)活動(dòng)持續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

2.1工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域

工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用是機(jī)電一體化技術(shù)的典型應(yīng)用，在汽車裝配、食品加工等領(lǐng)域都有著工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，不僅能夠促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升，同時(shí)也能夠極大的降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，促進(jìn)企業(yè)效益的不斷提升。

2.2數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域

數(shù)控機(jī)床技術(shù)也是機(jī)電一體化技術(shù)一種具有代表性的應(yīng)用，在過(guò)去的多年時(shí)間里，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)的發(fā)展智能依靠模仿國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸和傳動(dòng)系統(tǒng)的自主設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，而且數(shù)控加工的精度也在不斷提高，對(duì)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，起到了巨大的推動(dòng)作用。

2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的另一個(gè)新高度，其將傳統(tǒng)的生產(chǎn)部門劃分形式進(jìn)行完全的變革，從訂單系統(tǒng)，到產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，完全利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的將向著以下幾個(gè)方向發(fā)展：第一，智能化。智能化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向，其通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)用，將人工智能等技術(shù)越來(lái)越多的運(yùn)用到機(jī)電一體化設(shè)備中，從而個(gè)人實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立的判斷和學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自主決策；第二，網(wǎng)絡(luò)化。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展也將成為一種必然。當(dāng)前的很多機(jī)電一體化設(shè)備都要依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，而未來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用方面將更為廣泛和成熟，而且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人等終端設(shè)備的連接，從而形成一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。第三，微型化。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展影受到了越來(lái)越多的重視，而隨著其應(yīng)用范圍的日漸廣泛，在體積與能耗方面也將向著體積更小、更具有靈活性、功耗越來(lái)越低的方向發(fā)展，光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)的發(fā)展也將為機(jī)械元件的生產(chǎn)提供更為細(xì)致的工具，這將促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品將向著越來(lái)越微型化的方向發(fā)展，這也將促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到更廣泛的領(lǐng)域中。

4結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的都不斷發(fā)展與進(jìn)步，越來(lái)越多的高新科技也將更多的運(yùn)用到機(jī)械工程領(lǐng)域，而融合多種先進(jìn)技術(shù)成果的機(jī)電一體化技術(shù)也將具有更高的可靠性，其本身所體現(xiàn)出來(lái)的智能化與網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)也將促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的日漸成熟，應(yīng)用空間也必將越來(lái)越大，這對(duì)于我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展無(wú)疑將起到巨大的推動(dòng)作用。

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