時間：2023-08-09 17:32:09
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：機電一體化；本科教學；人才培養(yǎng)；項目教學法
作者簡介：王昊（1972-），男，安徽泗縣人，上海電力學院能源與機械工程學院，副教授；吳懋亮（1970-），男，山東萊蕪人，上海電力學院能源與機械工程學院，副教授。（上海 200090）
基金項目：本文系2011年上海市教委重點課程機電一體化原理項目（項目編號：20115301）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）10-0075-02
為了滿足電力行業(yè)對機械類專門人才的需求，各電力高校均開設(shè)了機械設(shè)計制造及其自動化本科專業(yè)。該專業(yè)的主要特色是培養(yǎng)能夠適應(yīng)電力行業(yè)的機械類相關(guān)崗位的人才。前幾年，該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)形勢喜人，但是，由于制造類相關(guān)行業(yè)廣受金融危機的影響，導(dǎo)致近年來畢業(yè)生的就業(yè)情況不太理想。面對無法預(yù)知的金融危機以及制造業(yè)界不太樂觀的就業(yè)形勢，作為專業(yè)教師，應(yīng)該思考怎樣才能使學生更從容地面對求職擇業(yè)問題。
機電一體化作為機械、電子和信息等多科內(nèi)容融合的學科，在拓寬機械類學生知識面和就業(yè)面等方面將起到重要作用。加強該課程的學習，能明顯提高學生素質(zhì)，從而增加學生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)機會。本文認真思考了機電一體化原理在本科教學中的若干問題，以“機電一體化原理”教學為基礎(chǔ)，論述該課程對學生的重要性并指出目前存在的問題，提出以拓寬學生的就業(yè)面為目的嶄新的教學思路，并輔以項目教學法的教學改革方案，以及增設(shè)“機電一體化原理”課程設(shè)計的設(shè)想。
一、引導(dǎo)學生認識“機電一體化原理”的重要性
學生在學習“機電一體化原理”的時候，由于缺乏實際經(jīng)驗，加上該課程牽涉面很廣，學習難度較大，因而學習熱情不足。因此，在教學過程中，教師要想方設(shè)法、千方百計地引導(dǎo)和吸引學生充分認識“機電一體化原理”這門課程的重要性，從而激發(fā)學生的學習熱情。
首先，應(yīng)使學生明確，機電一體化是多學科交叉，相互滲透的綜合性課程，廣泛涉及機械技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、檢測傳感技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等方面的內(nèi)容。機電一體化技術(shù)是給傳統(tǒng)機械加上“大腦”（計算機信息處理與控制），極大限度地延伸了機械的概念，使機電一體化產(chǎn)品幾乎無處不在。例如，“機器人”作為最重要的機電一體化產(chǎn)品之一，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。[1]
其次，針對現(xiàn)在機械專業(yè)學生機械基礎(chǔ)扎實、電子基礎(chǔ)薄弱的特點，認真學習“機電一體化原理”這門課程，將顯著提高學生在電子方面的素養(yǎng)。通過課程講解、實驗教學、項目教學、課程設(shè)計等教學手段，學生深刻體會機電一體化的基本原理和設(shè)計方法。
最后，機電一體化的重要性還體現(xiàn)在很多產(chǎn)品，特別是高科技產(chǎn)品，難以將機械和電子部件完全分開。例如，機電設(shè)備設(shè)計及維護人員既要精通機械方面的知識，又要精通電子方面的知識。因此，掌握機電一體化原理，并將其應(yīng)用到解決實際工程問題當中，已經(jīng)成為機械專業(yè)的畢業(yè)生必須掌握的一項重要技能。
二、增加實驗課時、加強實驗室建設(shè)與整合
“機電一體化原理”理論學習固然重要，實驗教學也同樣重要。不少學校現(xiàn)有的“機電一體化原理”的教學大綱中，實驗教學所占學時明顯偏少，而且學生真正能動手完成的實驗更是少之又少。因此，現(xiàn)有實驗安排起不到鍛煉學生的動手和實際操作能力的目的。
此外，很多學校實驗室中的設(shè)備和科研條件并沒有充分發(fā)揮出來。應(yīng)該在現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上，廣泛開拓思路，整合、組合、創(chuàng)造出新的機電一體化實驗，以實現(xiàn)鍛煉學生動手能力的目的。而且，實驗室的工作條件和實驗場所還需要進一步改善。實驗設(shè)備也需要對機電一體化實驗教學或輔助教學等方面，進行廣泛市場調(diào)研，根據(jù)需要進行采購和擴充。
因此，必須在加強實驗室建設(shè)的基礎(chǔ)上，適當增加機電一體化的實驗課時，才能真正使學生通過實驗加深對機電一體化理論知識的掌握，體會機電一體化應(yīng)用的目的。
三、激發(fā)學生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)思路
激發(fā)學生產(chǎn)生在機電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的想法，是教學的重中之重。只有學生真正產(chǎn)生這種想法，才會產(chǎn)生學好“機電一體化原理”的動力。
目前，機械專業(yè)畢業(yè)生大多將自己的就業(yè)方向主觀定位在純機械領(lǐng)域。盡管機械制造業(yè)是非常龐大的產(chǎn)業(yè)，但就業(yè)機會終歸有限。由于能力的欠缺，擇業(yè)的時候，面對機電一體化行業(yè)廣泛的就業(yè)機會，學生更多的是無奈。鑒于此，任課教師必須努力激發(fā)學生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)興趣。
引導(dǎo)學生領(lǐng)悟，若是自己具備很強的機電一體化技術(shù)方面的素養(yǎng)，將會拓寬自己的就業(yè)面，從而為自己創(chuàng)造更多的就業(yè)契機。就算是學生畢業(yè)后選擇在機械行業(yè)就業(yè)，若是在機電一體化方面有比較扎實的基礎(chǔ)，也會開拓自己的視野，何況是現(xiàn)在科學技術(shù)、工程技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到機、電完美結(jié)合的階段，完全分開的機械和電子幾乎沒有。
因此，在教學過程中，應(yīng)該結(jié)合機電一體化行業(yè)激發(fā)學生的學習動力。具體來說，可以結(jié)合機械專業(yè)學生在機電一體化行業(yè)就業(yè)的實例，引導(dǎo)和激發(fā)學生的學習熱情。另外，在教學過程中，也可以充分結(jié)合機電一體化產(chǎn)品的具體設(shè)計思路，引導(dǎo)學生如何跨越機械專業(yè)的局限，盡可能多地接觸機電一體化領(lǐng)域。通過這些方式，學生們將會自然提升對機電一體化領(lǐng)域的興趣，從而增加在機電一體化行業(yè)就業(yè)的主觀積極性。
四、開展項目教學法、培養(yǎng)學生綜合能力
為了使學生加強對機電一體化領(lǐng)域的認識，啟發(fā)他們在機電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的熱情，“項目教學法”引入到機電一體化的本科教學工作中去。項目教學法在國外的職業(yè)教育中應(yīng)用較多，目前在本科教學中還很少使用。為了讓機械專業(yè)的學生通過項目直接深入到機電一體化領(lǐng)域，教師提出使用項目教學法。
項目教學法是一種在“做中學”的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種教和學的模式，這種教學法通過組織學生真實地參加項目設(shè)計，履行和管理項目的全過程，在項目實施的過程中完成教學任務(wù)，培養(yǎng)學生的實踐能力、分析能力及其他關(guān)鍵能力。這種模式突破了傳統(tǒng)的“以課堂為中心，以教師為中心，以教材為中心”的教學模式，強調(diào)使用的技能和知識創(chuàng)新，有效地交流課堂與社會生活的聯(lián)系，充分展示現(xiàn)代教育“素質(zhì)教育”的本色。[2，3]
項目教學法主要特點是與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系，加強理論聯(lián)系實際，有助于培養(yǎng)學生的多方面能力，更重要的是展示學生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力。項目教學法的整個教學過程可以分為以下幾個階段：
1.擬定題目
學生自主分組或教師分組，查閱資料、主動思考，充分發(fā)揮主觀能動性，擬定本小組的題目。教師在這個過程必須要干預(yù)，要求學生選定的題目具有創(chuàng)新性或?qū)嵱眯裕貏e是要適合該小組的特長和興趣。要求項目既要體現(xiàn)學生的創(chuàng)新性、具備挑戰(zhàn)性，又要切實可行、經(jīng)過學生的努力可以完成。
2.可行性分析及方案設(shè)計
通過項目可行性分析及方案設(shè)計、確定項目進程計劃，要求該進程安排基本與課堂教學進度并行，即：按照課堂教學的進度安排項目的實施進度，即首先是機械機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)，然后是計算機、控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等。教師必須認真檢查各小組的可行性分析及方案設(shè)計。
3.項目實施要求學生按照工作進度實施并做階段總結(jié)
這一階段，對于學生在項目研究所用到的內(nèi)容，有可能在課程學習中沒有學到，要求教師指導(dǎo)學生進行再學習，以進一步挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維。項目的實施過程中，學生將有大部分工作需要在實驗室中完成，因此，在第三部分對實驗室進行整合和擴建的過程中就必須要考慮這些問題。
4.項目考評
以小組為單位，認真考核學生完成項目的情況。針對機電一體化項目的各系統(tǒng)的設(shè)計、實現(xiàn)方式、功能和項目報告等進行考評。考評中要特別注意學生在完成項目的過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
5.項目拓展
建議學生以研究報告、學術(shù)論文的形式呈現(xiàn)本小組的研究成果。對于考評成績優(yōu)秀的小組可以組織學生以申報專利、參加競賽的形式進一步拓展項目。
項目教學法可以極大提高學生的興趣，激發(fā)學生的學習熱情，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維，同時使學生以真正項目的方式接觸到機電一體化的產(chǎn)品設(shè)計和項目管理。這種項目管理的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結(jié)問題的能力和經(jīng)驗對學生而言非常寶貴。項目考評優(yōu)秀的學生的科研論文和專利申請都將在學生畢業(yè)求職時增加不可或缺的砝碼，將成為機電一體化行業(yè)的敲門磚。
五、增設(shè)“機電一體化原理”課程設(shè)計環(huán)節(jié)
現(xiàn)有的教學手段，還不足以提升學生在機電一體化行業(yè)的競爭力。作為項目教學法的補充，還可以通過增加機電一體化原理設(shè)計環(huán)節(jié)，從而更大程度上提高學生的機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計能力。
課程設(shè)計時，要求學生認真回顧教師在課堂上所授要點，分析各要點對產(chǎn)品功能的實現(xiàn)及其特性的影響。希望學生在課程設(shè)計過程中，進一步理解、吸收和消化課程理論知識以及在項目教學法中所存在的尚未解決的問題。
課程設(shè)計課題要盡可能選擇具有產(chǎn)業(yè)背景的實際課題，學生通過原理方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動系統(tǒng)的設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、控制系統(tǒng)的設(shè)計以及總體設(shè)計等過程，加深對機電一體化系統(tǒng)的總體認識。在指導(dǎo)過程中，注意培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新潛能。此外，還要注意課程設(shè)計必須與項目教學法互補，對于項目教學法中沒有涉及的部分，要適當加強。[4]
課程設(shè)計應(yīng)著重培養(yǎng)學生熟悉機電一體化行業(yè)標準，全面掌握機電一體化產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范和過程，并培養(yǎng)學生扎扎實實的工作作風。
六、結(jié)論
本文以拓寬機械類學生的就業(yè)面為主要目標，針對“機電一體化原理”本科教學的若干問題，進行了深入探討和思考。以“機電一體化原理”教學為基礎(chǔ)，論述該課程對學生的重要性，以及如何引導(dǎo)學生對該課程的重要性進行再認識。通過加強實驗室建設(shè)，增加學生動手實踐的機會，以拓寬學生的就業(yè)面為目的，激發(fā)學生的學習動力。提出項目教學法的教學改革方案，著重培養(yǎng)學生在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；該項目教學法與“機電一體化原理”課程設(shè)計相輔相成。期待機電一體化課程在提高綜合素質(zhì)、拓寬畢業(yè)生就業(yè)面等方面有所建樹。
參考文獻：
[1]張建民.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京理工大學出版社，2006.
[2]曾勵.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2004.
關(guān)鍵詞 機電一體化技術(shù)；課程定位；教學改革；實踐教學
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2013）21-0139-03
機電一體化課程是一門以精密機械技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合電工電子技術(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)為一體并應(yīng)用到實際中去的高技術(shù)學科，是機械工業(yè)發(fā)展的必然方向。為了適應(yīng)科學技術(shù)的高層次發(fā)展，緊跟國際化科技的潮流，河南機電高等專科學校機電專業(yè)在初創(chuàng)時期，特別強調(diào)“機電一體化技術(shù)”課程模塊的設(shè)置與教學，并且對于這種側(cè)重于實踐應(yīng)用和變化較快的課程內(nèi)容，為了能夠及時跟蹤學科的前沿發(fā)展，使得學生的學習更具有時效性，還把它設(shè)置為機電一體化創(chuàng)新設(shè)計課程，并且選擇北京理工大學長期從事機電技術(shù)學科教學和研究的張建民教授撰寫，高等教育出版社出版的《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》一書作為教材，借以促進機電一體化技術(shù)課程教學中學生學習興趣的激勵和教學教法的出新。
1 “機電一體化技術(shù)”教學課程的定位
把“機電一體化技術(shù)”課程設(shè)置為模塊化教學課程，不僅因為它是“機械制造及自動化”專業(yè)課程體系中的主干專業(yè)課程，而且對于這種機電一體化屬性的課程內(nèi)容，學生有興趣和渴望掌握相關(guān)領(lǐng)域前沿應(yīng)用的攝取能力，使其有助于今后的學習并及時為就業(yè)和機電產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用服務(wù)。在前期的相關(guān)課程教學中，學生對“機電技術(shù)類”課程踴躍選修，“全國大學生機械電子設(shè)計競賽”連年參與人數(shù)在百人左右，足以表明學生的這種興趣和渴望。
“機電一體化技術(shù)”課程作為機械技術(shù)與微電子技術(shù)的新興交叉學科，融合了機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種學科的技術(shù)基礎(chǔ)，體現(xiàn)了“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合”的原則。因而，“機電一體化技術(shù)”課程的教學內(nèi)容，也要涵蓋機電技術(shù)領(lǐng)域的全部技術(shù)基礎(chǔ)分支，使學生全面了解相關(guān)學科知識內(nèi)容，綜觀機電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》一書被認為是國內(nèi)機電技術(shù)學科領(lǐng)域具有代表性的經(jīng)典論著之一，并在國內(nèi)許多本科類及高職高專類學校被用作教材或教學參考書。其具有較強的先進性、實用性和權(quán)威性，具備了如上各個技術(shù)分支的理論基礎(chǔ)，內(nèi)容豐富、深入淺出、層次清晰、理論與應(yīng)用并重，能夠?qū)F(xiàn)代機電技術(shù)的原理、技術(shù)與應(yīng)用有機結(jié)合，良好地引導(dǎo)學生對新知識的渴求。
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》一書除了書本的課程內(nèi)容之外，還包括相關(guān)文獻參考資料電子版以及網(wǎng)絡(luò)鏈接學習材料的CD-ROM光盤，為學生提供了一個廣泛的學習空間。作為“機電一體化技術(shù)”課程教學的教材，它在提供了知識點齊全、難易度適中的課程內(nèi)容的同時，還為教學和學習提供了機電產(chǎn)品的設(shè)計實例，利于在教與學互動過程中進行實踐應(yīng)用的檢驗和對機電產(chǎn)品設(shè)計的理解，獲得有益的教學效果。
為此，確定“機電一體化技術(shù)”課程教學的基本目標定位：通過相關(guān)學科知識的學習和掌握，營造師生交流互動的實踐應(yīng)用設(shè)計環(huán)境，促使學生系統(tǒng)了解機電技術(shù)學科知識，掌握機電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計方法，鍛煉提高學生“機電有機結(jié)合”的實際應(yīng)用能力。
2 實踐討論教學模式的采用
實施機電一體化技術(shù)專業(yè)課程的實踐互動模塊討論式教學，不僅能夠使學生在整體把握專業(yè)知識的同時獲得理論與實踐的互動理解，鍛煉和提高機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)化思維及應(yīng)用能力，還將反過來促進學生對先進學科知識的興趣和追求。
機電一體化技術(shù)教學就是要營造一種實踐學習及系統(tǒng)應(yīng)用專業(yè)知識的環(huán)境和氛圍，但是它應(yīng)該完全不同于全實驗的專業(yè)課程授課。當前，一些教師的實踐互動模塊討論式教學并未起到實際效果，不僅有教師教學方式的缺陷，還有學生自主探究學習方式應(yīng)用的不足。因而，在這種實踐綜合應(yīng)用專業(yè)知識課程的教學中采用“侵入式”授課，勢必造成學生對專業(yè)知識的思維理解滯后以及對知識點整體鏈接思維的障礙，從而影響師生課堂上的交流互動，無法達到促進學生積極學習的目的。為此，必須采用“實踐互動模塊討論化”的方法，充分利用校內(nèi)機電實驗設(shè)備，有序地為學生設(shè)置實踐互動模塊討論式的教學環(huán)境，針對機電一體化產(chǎn)品功能模塊授課，達到學生對專業(yè)課程的逐步接受適應(yīng)和學習主導(dǎo)性的穩(wěn)步完成。
“實踐互動模塊討論化”的機電一體化技術(shù)教學就是教育者努力創(chuàng)設(shè)互動性、參與性的教學氛圍，讓學生“浸泡”于機電一體化技術(shù)應(yīng)用的環(huán)境里，潛移默化地提高學生理論應(yīng)用于實踐的系統(tǒng)思維整合能力。為此，在“機電一體化技術(shù)”課程教學中，首先堅持采用教材中的系統(tǒng)知識點，在機電一體化產(chǎn)品為背景的環(huán)境中以教材中機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例方法及結(jié)合科研成果構(gòu)建學生的學習環(huán)境，從而否定了采用課堂講義灌輸式授課的原始方法。在教學過程中，不僅利用教材內(nèi)容模塊式編輯課程教學課件，采用理論知識與實物對照的講解并設(shè)定互動討論式交流，還發(fā)揮多媒體教學手段的作用，配備了動畫及音頻的實例演示教學內(nèi)容，隨時提問和討論知識難點。為了達到與課堂教學的統(tǒng)一，延續(xù)課堂教學內(nèi)容效果，每次課后的習題作業(yè)要求學生針對機電一體化實例分組設(shè)計完成；并且實驗課程內(nèi)容采用案例式介紹，實驗報告要求結(jié)合科研成果討論解決方案有所創(chuàng)新。最后采用理論閉卷考試（占總成績的60%）、課程設(shè)計（占總成績的30%）和平時討論的參與程度（占總成績的10%）三者結(jié)合考核，作為最終成績。同時，鼓勵學生參加機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽各種活動，獲獎人員的課程設(shè)計設(shè)定為優(yōu)秀（90分以上），使得學生對整個課程內(nèi)容的學習都處于積極主動之中。
通過這種教學方式，試圖培養(yǎng)學生在學習和應(yīng)用機電一體化技術(shù)中了解和掌握如何“用機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計原理與方法去設(shè)計改造機電一體化產(chǎn)品”，并進一步過渡到利用“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合的系統(tǒng)思維解決實際問題”。學生通過對專業(yè)技術(shù)知識的豐富和機電產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用和改造能力的提高，將獲得機電結(jié)合型高素質(zhì)的綜合發(fā)展，成為具備走向國際、放眼全球的科技人才。
3 機電一體化教學資源的廣泛挖掘
“機電一體化技術(shù)”課程涉及機電技術(shù)各個分支學科的原理、技術(shù)與應(yīng)用，每個分支學科都是世界現(xiàn)代高科技領(lǐng)域的一個縮影。根據(jù)“機電一體化技術(shù)”課程的這一高科技現(xiàn)代化特點，廣泛挖掘利用其教學資源，促進學生技術(shù)知識的獵取和實踐能力的鍛煉。
首先，“案例教學”的網(wǎng)絡(luò)資源利用。把具有重要學習意義的一些機電技術(shù)的原理、設(shè)計方法等進行課程模塊劃分，如劃分為機械系統(tǒng)部件模塊、機電執(zhí)行元件模塊、機電微機控制模塊、機電元部件特性模塊、機電結(jié)合設(shè)計及改造模塊等，作為課程內(nèi)容的講述內(nèi)容，要求學生利用網(wǎng)絡(luò)搜索工具，充分進行相關(guān)預(yù)備知識內(nèi)容的檢索和復(fù)習，并通過機電一體化技術(shù)應(yīng)用案例的檢索，獲取、對比并介紹、討論相關(guān)設(shè)計案例，深入理解機電一體化系統(tǒng)各要素的聯(lián)系。通過這種學習過程的熏陶，學生不僅深入地理解和復(fù)習相關(guān)的課程知識，還將對課程內(nèi)容產(chǎn)生濃厚興趣，激發(fā)后續(xù)繼續(xù)學習的潛力。
其次，實踐實驗教學利用。目前，“機電一體化技術(shù)”的一些課程內(nèi)容，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類機電產(chǎn)品中，并且，一些課程內(nèi)容還是機電技術(shù)知識在實際機電類產(chǎn)品中的擴展應(yīng)用。如數(shù)控機床、工業(yè)機器人、照相機、蘋果手機、自動打卡機等，更是反映了機電技術(shù)的跨學科延伸。因而，充分利用校內(nèi)實驗教學課程資源的數(shù)控加工中心及各類機電一體化實驗設(shè)備，結(jié)合機電一體化技術(shù)在實際生活中的應(yīng)用實例，為學生提供豐富的機電一體化技術(shù)學習參考，將能使學生獲得更為廣泛的學習空間和開闊的知識視野。
再者，結(jié)合企業(yè)實際進行機電產(chǎn)品的設(shè)計改造應(yīng)用。現(xiàn)代機電技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致機電產(chǎn)品革新?lián)Q代很快。為此，積極聯(lián)系當?shù)貦C電企業(yè)，實地考察企業(yè)需求，為學生營造企業(yè)環(huán)境條件，參與企業(yè)機電產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計過程。學生以畢業(yè)設(shè)計方式進行機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計，教師進行難點指導(dǎo)，以此達到機電一體化系統(tǒng)設(shè)計整合思維的訓練和機電一體化技術(shù)的實際應(yīng)用。
4 問題與建議
通過“機電一體化技術(shù)”課程實踐互動模塊討論式教學的初步實踐、學生學習的測試以及實踐設(shè)計考核，證明學生機電一體化專業(yè)知識的運用能力的提高。但是，要達到“用機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計原理與方法去設(shè)計改造機電一體化產(chǎn)品”，還需要教師的悉心輔導(dǎo)；利用“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合的系統(tǒng)思維設(shè)計機電類產(chǎn)品”則需要更長久的鍛煉。并且，機電一體化技術(shù)的實踐互動模塊討論式教學也顯示了一些需要解決的問題。
投入時間多、花費精力大，是學生機電一體化專業(yè)課程學習中普遍反映的問題。在教師完成大量的機電一體化技術(shù)教學備課任務(wù)之后，學生就將面臨對大量機電一體化教學材料的學習過程，預(yù)習、復(fù)習以及運用機電一體化技術(shù)對問題和實驗報告的撰寫，都將耗用學生大量的學習時間。同時，其他課程學習的時間分配又將影響本課程的時間投入，似乎成為一個難以解決的矛盾。因此，實施機電一體化課程教學，必須要求學生加強基礎(chǔ)專業(yè)知識的學習，鋪墊好前期知識儲備這一關(guān)；同時，考慮到學生的差異，還要采用循序漸進的方法，在課程的初期階段加大相關(guān)基礎(chǔ)知識間聯(lián)系的介紹比率，隨著課程的進行逐漸加大機電一體化技術(shù)應(yīng)用和學生主導(dǎo)的比例，不斷實施、改進和提高。無論如何，依據(jù)教材是必須的。
有必要進行機電一體化教學課程的系列化建設(shè)，為其教學提供更為廣泛的實踐培養(yǎng)環(huán)境。要使學生具備高素質(zhì)的知識能力，獲得勇于競爭的意識和潛能，適應(yīng)未來走向世界的發(fā)展需求，必須有充分廣泛的實踐應(yīng)用氛圍的熏陶。“機械制造及其自動化”專業(yè)課程體系中有著許多高科技信息化的課程內(nèi)容，為了達到培養(yǎng)高素質(zhì)多技能的科技人才的目的，不但要改進和完善“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”課程的教學內(nèi)容、方法和手段，還要進行系列化的機電一體化技術(shù)教學課程建設(shè)，為學生提供更為長期廣泛的機電一體化教學條件和學習環(huán)境。只有使學生處于良好持久的機電一體化技術(shù)環(huán)境氛圍中，才能浸染成長為機電有機結(jié)合的科技后備力量。
我國高等院校的機電一體化技術(shù)教學實踐獲得許多教育工作者的肯定，但是一些理性的分析也指出了需改進的地方。無論如何，只有認識到機電一體化技術(shù)教學的長期性，堅持不懈地探索和實踐，才能創(chuàng)造該教學的良好環(huán)境和條件，克服和改進其缺陷與不足，實現(xiàn)培養(yǎng)機電一體化科技人才的目的。
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關(guān)鍵詞： 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 考核方式 思路 改革
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》是一門面向機械設(shè)計制造類專業(yè)所開設(shè)的專業(yè)綜合特色課程，是集機械、電子等基礎(chǔ)課程知識為一體的綜合性專業(yè)課程，課程在學生所學專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機械電子結(jié)合的角度介紹機電一體化的主要研究內(nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，并結(jié)合機電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過程，闡明機電一體化技術(shù)原理。課程具有較強的實踐性特征，因此，要求學生在學習過程中既重視和掌握基本概念、基本原理和基本方法，又重視相關(guān)理論的應(yīng)用，加強實踐環(huán)節(jié)的學習和運用[1-2]。針對該課程以上特點，如何開展課程的考核成為課程教學改革的關(guān)鍵，本文在綜合分析課程特點的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點，分析探討了不同考核方式優(yōu)缺點，提出課程考核方式改革的思路，為高校機械設(shè)計制造類專業(yè)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學改革提供一定參考。
1.《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程特點
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程作為機械技術(shù)與微電子技術(shù)的新興交叉學科，在機制專業(yè)課程體系中占據(jù)重要地位，融合了機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種學科，將機械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)融于一體，體現(xiàn)了“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合”的原則，具有綜合性和應(yīng)用性強的突出特點，課程對培養(yǎng)學生機電一體化設(shè)計能力具有重要作用。
課程在學生所學專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機械電子結(jié)合的角度介紹機電一體化的主要研究內(nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合機電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過程，使學生了解機電一體化的組成及發(fā)展方向，掌握典型機電一體化系統(tǒng)及產(chǎn)品的基本工作原理，了解有關(guān)機電一體化儀器、設(shè)備的應(yīng)用。通過該課程的學習，以期達到課程教學目標，即通過相關(guān)學科知識的學習和掌握，促進學生系統(tǒng)了解機電技術(shù)學科知識，掌握機電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計方法，提高學生“機電有機結(jié)合”的實際應(yīng)用能力[3-4]。
2.當前主要的考核方式及其特點
2.1試卷考試。
試卷考試主要通過期末考試評估學生對專業(yè)知識的掌握情況，主要有開卷考試、閉卷考試及半開卷考試等形式。試卷考試一定程度上反映了學生對于機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程知識點的學習水平，但是，學生突擊背復(fù)習題應(yīng)付考試現(xiàn)象較為普遍，而且結(jié)合《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》實踐性、應(yīng)用性強的課程特點，單純采用試卷考試很難實現(xiàn)課程“提升學生機電有機結(jié)合的實際應(yīng)用能力”的教學目標，而且課程考試一般在結(jié)課后一次性完成，無法完全反映學生對于課程的整體學習效果，缺乏對于課程的過程管理。
2.2平時成績與試卷考試相結(jié)合。
針對試卷考試存在的過程監(jiān)控不足等弊端，許多院校在考核過程中引入平時成績考核環(huán)節(jié)，平時成績主要由期中考試測驗、出勤、平時作業(yè)等組成，一般權(quán)重在20―40%。課程總評成績最終由平時成績和期末成績兩部分組成，期末成績?yōu)樵嚲沓煽儭Ｔ摲N方式對課程的過程管理進行了監(jiān)控，提高了學生平時學習的積極性，有助于學生在課堂上認真學習、積極思考，課下認真完成作業(yè)，但是該種考核方式對于課程考核權(quán)重及平時考核項目的設(shè)置要求較高，教師需對平時作業(yè)的布置、創(chuàng)新類實踐項目設(shè)置等平時考核環(huán)節(jié)進行較好的把握。
2.3結(jié)課論文。
結(jié)課論文通過學生在課程結(jié)束后提交結(jié)課論文的方式完成課程考核，結(jié)課論文考核方式有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和初步的科研能力，有助于培養(yǎng)學生查閱文獻的能力，對于課程論文，一般要求選題結(jié)合機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方面的內(nèi)容，原則上一人一題。
結(jié)課論文考核方式一定程度上調(diào)動了學生的學習主動性，但是在實施過程中，針對《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》實踐性、應(yīng)用性強的課程特點，要求學生在結(jié)課后期較短時間內(nèi)完成質(zhì)量較高的課程結(jié)課論文難度較大，易出現(xiàn)論文分析膚淺、運用課程理論知識點不足等問題。
2.4基于CDIO的“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”考核方式[5]。
基于傳統(tǒng)考核方式存在的問題，相關(guān)人員提出CDIO考核方式，該方式以項目設(shè)計為導(dǎo)向，強調(diào)學習評估方法和學習成果相結(jié)合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具體做法是：在考核前一個月左右給學生布置一批應(yīng)用性比較強的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方面的課題，學生在這段時間內(nèi)有針對性地查閱有關(guān)資料，編制程序框架，調(diào)試程序并進行仿真，在考前一周，進一步強化學生的上機調(diào)試能力，適當縮小命題范圍，減小難易程度，突出重點，命題采用分類隨機抽簽的方法，學生在上機考核過程中，規(guī)定時間，一人一機，分組進行，教師重點考核其對課程內(nèi)容的掌握及實踐技能，并進行答辯。答辯時，教師針對考題進行提問，考核成績最終由平時、上機技能、答辯情況及調(diào)試結(jié)果綜合評定，從而考核學生對課題的準備情況、理解程度及實踐技能。對于動手能力較強的學生，鼓勵成立興趣小組，開展科技創(chuàng)新活動，明確職責，利用實驗室的開放，對自己的課題設(shè)計一個機電一體化系統(tǒng)實物模型，通過當場演示，講解分析，教師注重過程考核，根據(jù)學生的分工、設(shè)計、演示情況和答辯情況綜合打分，得出本門課程成績。這種考核方式的優(yōu)點是引導(dǎo)學生平時注重學習，有的放矢，積極主動地配合教師的日常教學活動，上課互動性好，能有效地激發(fā)學生上課學習的積極性，提高學習效率。
2.5采用職業(yè)技術(shù)資格考試來代替?zhèn)鹘y(tǒng)考試[6]。
職業(yè)資格證書是反映勞動者具備某種職業(yè)所需要的專門知識和技能的證明，與學歷文憑不同，職業(yè)資格證書更多地反映了特定職業(yè)的實際工作標準和規(guī)范，以及勞動者從事這種職業(yè)所達到的實際能力水平。它是勞動者求職、任職、開業(yè)的資格憑證，是用人單位招聘、錄用勞動者的主要依據(jù)，也是境外就業(yè)、對外勞務(wù)合作人員辦理技能水平公證的有效證件。
職業(yè)技術(shù)資格證書涉及知識、技能、能力和素質(zhì)等多個角度，并側(cè)重于技能、能力和素質(zhì)的提高。因此，在利用其取代傳統(tǒng)考試的同時，需對照人才培養(yǎng)目標和課程教學目標的要求，從認知、操作技能與能力和職業(yè)素質(zhì)等方面，全面系統(tǒng)地考察其可行性，并將其作為選擇和確定結(jié)業(yè)考試內(nèi)容的依據(jù)。目前，可參照“數(shù)控中級工”、“維修電工”等工種中的一類或多類項目進行考慮，學生通過取得相應(yīng)職業(yè)資格證書后申請課程免考的方式進行。
3.課程考核方式改革思路
基于《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程實踐性、應(yīng)用性強的課程特點，結(jié)合機械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標，考核過程中，可在充分論證的基礎(chǔ)上，將簡單的一次性考試考核向多種形式并重的方式轉(zhuǎn)變，將理論考核向理論與實踐相結(jié)合方向轉(zhuǎn)變，將組織方式由學校組織向社會認可的職業(yè)資格考試方式轉(zhuǎn)變，具體思路如下：
3.1豐富考試考核形式，強化其合理性。
為了提高考試考核的公平性與合理性，考試考核的形式不能僅僅局限于傳統(tǒng)方式[7]。考核過程中，合理引入平時成績考核，將現(xiàn)有的一次性考試考核轉(zhuǎn)變?yōu)槎啻慰己耍ㄟ^綜合課堂表現(xiàn)成績、隨堂測驗成績、平時作業(yè)成績、實習成績等多方面的指標決定最終的綜合考核成績，在此基礎(chǔ)上，確立合理的評價指標體系，優(yōu)化評價標準，合理分配考核指標權(quán)重，以期合理、公正地反映學生對于課程的學習效果。
3.2完善考核內(nèi)容，強化考核過程管理。
為了使課程考核能夠真實反映學生學校效果，課程組需在進一步分析課程教學目標的基礎(chǔ)上，完善課程考核內(nèi)容，形成理論考核與實踐考核試題庫，并結(jié)合機電一體化技術(shù)發(fā)展方向，及時更新完善考核內(nèi)容，根據(jù)實際及時修正考試內(nèi)容，提高考核內(nèi)容更新效率。在平時考核環(huán)節(jié)，需進一步加強過程管理，完善平時考核方式方法，提高其可操作性。
3.3拓展考核組織方式，多渠道實現(xiàn)課程考核。
在考核組織方式上，突出國家職業(yè)資格鑒定考試，引入職業(yè)資格證書制度[8]，通過課程學習，在合理分析人才培養(yǎng)目標及課程教學目標的基礎(chǔ)上，確立適于課程考核要求的職業(yè)資格類別，建立與國家職業(yè)資格鑒定考試考核接軌的以職業(yè)綜合能力（職業(yè)技能）和職業(yè)素質(zhì)考核為主線、知識能力素質(zhì)全面全程考核的考試考核體系，實現(xiàn)課程的多方式考核，使學生在實現(xiàn)課程教學目標的同時，達到國家職業(yè)資格考核要求，從而提高學生創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力。
4.結(jié)語
本文在綜合分析《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程特點的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點，提出了課程考核方式改革的思路，然而課程考核改革是一個長期過程，要改變先前的考核模式，必須引導(dǎo)學生注重平時學習和技能訓練，同時要求教師加強課程教學改革的研究，這對教師、對學生都將是一種挑戰(zhàn)。因此，要想切實做好《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程考核方式改革，務(wù)必制定好長期策略，注重積累，保障落實，只有這樣，才能建立科學、規(guī)范、合理的考核機制。
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關(guān)鍵詞：機電一體化；煤礦機械；應(yīng)用研究
近年來煤礦工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級越來越明顯，它對于高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的生產(chǎn)技術(shù)需求也有了一種新的需求。在生產(chǎn)力水平迫切需要提高的大背景下，機電一體化的出現(xiàn)給煤礦企業(yè)帶來了希望，成為了當前各大煤礦企業(yè)普遍應(yīng)用的生產(chǎn)運作模式。煤礦工業(yè)在傳統(tǒng)工業(yè)中是一種比較傳統(tǒng)和主打的產(chǎn)業(yè)，在新產(chǎn)業(yè)迅速崛起的今天，若要穩(wěn)定鞏固自身的地位，就要不斷改進生產(chǎn)運作模式，不斷引入最先進的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，降低工人的勞動強度，提高工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量，進而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
1機電一體化的相關(guān)概述
1.1技術(shù)原理
機電一體化即通過對電力電子、信息通信、計算機控制等先進技術(shù)的整合，同時借鑒微電子技術(shù)、智能軟件技術(shù)的技術(shù)精華，實現(xiàn)不同技術(shù)形式之間的相互滲透與結(jié)合的一種廣泛運用于煤礦生產(chǎn)活動中的科技匹配系統(tǒng)。機電一體化代表著煤工業(yè)技術(shù)中先進生產(chǎn)要素的結(jié)晶，以其系統(tǒng)化、智能化、微型化和人性化的諸多優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域，并為各大企業(yè)帶來較為豐厚的效益。實現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)優(yōu)化升級的同時，將先進的機電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦機械中，還能節(jié)能降耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)目標。
1.2發(fā)展歷程
我國機電一體化起步較晚，其發(fā)展歷程大致可以分為3個階段：第一階段，上個世紀60年代初，為滿足國防建設(shè)的需求，在軍工企業(yè)中科研人員開展了大量的實踐研究，進而制造出一系列電子技術(shù)與機械系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)載體，為機電一體化的研制開發(fā)奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。第二階段，上世紀70年代開始，計算機、通信以及控制技術(shù)得到了快速發(fā)展，逐漸走向成熟，這些外部技術(shù)基礎(chǔ)推動了機電一體化的進一步發(fā)展。第三階段，起始于20世紀90年代，民用工業(yè)在國民經(jīng)濟體系中的地位逐漸增強，在眾多科研院校、研究單位和企業(yè)的共同研究下，機電一體化技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，盡管與發(fā)達國家存在較大差距
1.3特色優(yōu)勢
隨著新興科技產(chǎn)業(yè)的蓬勃崛起，科學與技術(shù)之間的融合逐漸增強，傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟的生產(chǎn)模式越發(fā)不能滿足當前國家崛起的戰(zhàn)略需要，因而實現(xiàn)技術(shù)體制的改革創(chuàng)新，促成機電一體化體制的構(gòu)建，既是一種必要性的驅(qū)使，也具有得天獨厚的特色優(yōu)勢。
2煤礦機械中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析
2.1機電一體化技術(shù)在煤礦安監(jiān)系統(tǒng)中的應(yīng)用
煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是機電一體化技術(shù)的集中體現(xiàn)，但在我國起步很晚，1980年以后才逐漸開始在煤礦中得到應(yīng)用，其原因主要有兩個方面，一方面是因為上世紀80年代實現(xiàn)機電一體化的安監(jiān)系統(tǒng)逐步成熟，開始得到應(yīng)用，另一方面也是因為國外更為先進的煤礦監(jiān)控技術(shù)很大程度上促進、幫助了我國安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用在很大程度上降低了煤礦事故的發(fā)生，對于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)無疑起到了重要的作用。
2.2機電一體化技術(shù)在煤礦運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著機電一體化技術(shù)的逐步成熟，煤礦企業(yè)嘗試了在井下運輸系統(tǒng)中應(yīng)用這一技術(shù)，如帶式運輸機。由于帶式運輸機運輸距離長、功率大，機電一體化的應(yīng)用可以在很大程度上排除安全隱患，其核心技術(shù)也在實踐中得到了廣泛的發(fā)展，并能夠?qū)崿F(xiàn)大傾角、長距離的安全運輸，相配套的技術(shù)和關(guān)鍵元件也得到了產(chǎn)品研發(fā)與理論研究。
2.3機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用
煤礦機械自動化不僅能夠提高工作效率，也能大大降低安全隱患，為此，機電一體化的采煤機被逐步研發(fā)應(yīng)用。此類型采煤機采用電牽引，相比傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機動力更強，煤層傾角較大、頂板突然來壓導(dǎo)致采煤機下滑時，自身也可以實現(xiàn)制動。同時，機電一體化的采煤機結(jié)構(gòu)上更為簡單，整機效率高，可靠性強，在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛。
2.4提升機中的機電一體化技術(shù)應(yīng)用
交直流全數(shù)字化提升機代表著煤礦機械中機電一體化技術(shù)的最高水平。在內(nèi)裝式提升機上，將驅(qū)動與滾筒的機械結(jié)構(gòu)合二為一，總體整合了電力電子、機械、自動控制、通信等相關(guān)先進技術(shù)。采用總線方式的全數(shù)字化提升機不僅大大簡化了電器安裝，也使其達到了高度可靠的效果。
3機電一體化技術(shù)的應(yīng)用意義
3.1實現(xiàn)了煤礦開采的高效生產(chǎn)
煤礦機械機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了礦山開采效率，改變了以往落后的生產(chǎn)方式和作業(yè)模式，提升其中的技術(shù)操作便捷性和安全性，極大降低了工作人員的勞動強度，同時提升了生產(chǎn)效率和勞動質(zhì)量，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級。
3.2提高了礦山開采的經(jīng)濟效益
煤礦機械中機電一體化技術(shù)的成功應(yīng)用大幅提高了煤炭產(chǎn)量，降低了礦山開采的生產(chǎn)費用，增加了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益，并帶動了相關(guān)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推動了地方經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展。
3.3提高了安全的煤礦開采工作環(huán)境
良好的開采環(huán)境是安全生產(chǎn)的有力保證，隨著機電一體化技術(shù)的大量推廣應(yīng)用，煤礦機械的效率大大提高的同時，在很大程度上也減少了安全隱患的發(fā)生。傳統(tǒng)的破、裝、運、支、處等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機械被現(xiàn)代化的設(shè)備逐步取代，將采礦工作人員從危險的開采工作中脫出來，降低了發(fā)生危險事故的幾率，使礦工的人身安全得到了保證，防止了職業(yè)病與工傷的發(fā)生。
4結(jié)語
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的不斷進步，煤礦企業(yè)在發(fā)展中對機電一體化也提出了新的要求，這在一定程度上促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展和完善。當前的機電一體化技術(shù)中已經(jīng)融入了網(wǎng)絡(luò)、光纖以及人工智能等新技術(shù)，在很大程度上可以提高工作效率以及作業(yè)的安全性，確保煤礦企業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。
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[2]王國利.機電一體化在煤礦機械中的應(yīng)用探討[J].能源與節(jié)能,2014(01):26-28.
關(guān)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(guān)項目的重要基礎(chǔ)和保障，而制造業(yè)的不斷發(fā)展對機電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、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(chǎn)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(nèi)涵的基礎(chǔ)上，加強對機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計，已成為當前制造領(lǐng)域及有關(guān)專業(yè)人員需要著重開展的關(guān)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(guān)控制設(shè)備將設(shè)備機器按照事先預(yù)定的生產(chǎn)流程進行自動化設(shè)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(shù)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(guān)技術(shù)來達到對設(shè)備遠程操控目的的綜合性技術(shù)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(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對相關(guān)機械設(shè)備的控制[1]。但需要說明的是，在遠程控制過程中，若相關(guān)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(yù)，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(shè)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(yù)定的原理實現(xiàn)自動規(guī)律性運行的系統(tǒng)。以控制內(nèi)容為依據(jù)，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(yīng)控制系統(tǒng)等。自動控制系統(tǒng)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在其自身的實用性方面，即通過協(xié)調(diào)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(yù)先設(shè)定的內(nèi)容。
2 機電一體化設(shè)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(jīng)濟的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐漸調(diào)整使得業(yè)內(nèi)對機電一體化產(chǎn)品設(shè)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(guān)設(shè)計人員在對產(chǎn)品進行設(shè)計時，應(yīng)對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)進行全面、系統(tǒng)的分析，并結(jié)合具體的分析結(jié)果設(shè)計出與理想預(yù)期相符合的機電一體化產(chǎn)品。從系統(tǒng)層面來看，應(yīng)確保所設(shè)計的機電一體化系統(tǒng)兼具模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及微型化和人格化的特點，提高所設(shè)計系統(tǒng)的各項技術(shù)性能[2]。具體來說就是，通過將機械技術(shù)、自動控制技術(shù)和微電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)進行有機結(jié)合，并通過對各模塊單元的合理配置，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的各項功能。
3 機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方法
3.1 以電子線路取代機械控制機構(gòu)
對傳統(tǒng)的機電控制系統(tǒng)進行分析可知，其相關(guān)控制大都是以單一機械控制結(jié)構(gòu)為依托的，對于機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計，可引入電子線路對此種機械控制機構(gòu)予以改進，從而改善系統(tǒng)整體的機械運行過程，獲取預(yù)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(jié)構(gòu)有機結(jié)合；（2）引入變速機構(gòu)、凸輪，使其代替系統(tǒng)中原有的插銷板和步進開關(guān)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高機電一體化產(chǎn)品的性能與質(zhì)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(chǎn)品設(shè)計的另一主要方法。對機電一體化設(shè)計進行分析可知，設(shè)計過程中最為關(guān)鍵的步驟則為打破產(chǎn)品傳統(tǒng)原有的設(shè)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(shè)計過程中，同產(chǎn)品本身相關(guān)的原理并未發(fā)生改動，而相關(guān)設(shè)計也只是為了提高產(chǎn)品自身的質(zhì)量和性能，即實現(xiàn)電子技術(shù)和機械技術(shù)的有機整合，使二者成為不可分割的整體，共同完成相關(guān)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(gòu)成一體化比例閥，而這一整合設(shè)計的設(shè)計理念便是機電產(chǎn)品的一體化設(shè)計理念[3]。
3.3 相關(guān)功能模塊的整合
在對機電一體化產(chǎn)品進行設(shè)計時，采取相對簡單的機械構(gòu)件與電子線路整合方法若不能達到預(yù)期設(shè)計效果，相關(guān)設(shè)計人員還應(yīng)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(chǔ)上，使各模塊共同構(gòu)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(shè)計方式。首先，應(yīng)對可供車床使用的專用數(shù)控裝置以及伺服驅(qū)動裝置和其他相關(guān)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(shè)計出集各個功能模塊于一體的數(shù)控車床，確保其相關(guān)切削任務(wù)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(chǎn)品的質(zhì)量，同時，又能夠節(jié)省設(shè)備生產(chǎn)費用，有效提高了機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟性。
4 結(jié)論
本文通過對機電控制系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的相關(guān)概念進行闡述和分析，并結(jié)合機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本思路，分別從以電子線路取代機械控制機構(gòu)、電子與機械部分的有機整合和相關(guān)功能模塊的整合等方面對機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方法做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，通過機電一體化設(shè)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(chǎn)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(shù)與一體化設(shè)計[J].信息系統(tǒng)工程，2013，08（15）：36-37.
關(guān)鍵詞：機電一體化；結(jié)構(gòu)組成；應(yīng)用發(fā)展狀況
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：
機電一體化技術(shù)就是由計算機技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)等其他技術(shù)相互滲透和融合而形成的一種交叉學科的獨立技術(shù)。在實際應(yīng)用中本文也主要介紹了在煤礦中的機電一體化應(yīng)用，具體指的就是一種新型的技術(shù)，在原有的機械的主功能、控制功能、動力功能以及信息的處理功能上，引入先進的電子技術(shù)。所以說機電一體化的技術(shù)就是原有的機械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新的生產(chǎn)技術(shù)。
一、機電一體化技術(shù)的結(jié)構(gòu)組成
機電一體化技術(shù)實際就是把相應(yīng)的技術(shù)和原理與機電一體化的使用產(chǎn)品或者相應(yīng)的系統(tǒng)相結(jié)合，是這種技術(shù)可以實現(xiàn)，利用到實際工作中，并且有一定發(fā)展前途的一種方式先進技術(shù)。在我國，機電一體化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種新型的，有著自身獨特系統(tǒng)的學科，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機電一體化技術(shù)還會得到更加廣闊的發(fā)展空間。
在機電一體化系統(tǒng)中，要根據(jù)優(yōu)化組織以及系統(tǒng)額功能目標將各個功能單元與系統(tǒng)的布局進行合理配置，使機電一體化技術(shù)在特定功能的意義上可以實現(xiàn)耗能低，質(zhì)量以及可靠性比較高，功能比較全面的價值意義，并且可以成為整個系統(tǒng)中功能最優(yōu)化的技術(shù)。
根據(jù)這種功能價值而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，就成為了機電一體化的系統(tǒng)或者是一種產(chǎn)品，這種產(chǎn)品是由很多關(guān)鍵要素組成的一個有機整體，這些關(guān)鍵的要素主要就是包括一些具有一定特殊功能的電子或機械功能要素，這種系統(tǒng)可以使人們在使用過程中所要求的最佳的功能得以滿足，這一系統(tǒng)化的產(chǎn)品的主要組成就是通過一些微電子與機械系統(tǒng)或者零部件之間進行有機結(jié)合或者進行相互之間的置換，而逐漸形成的一種具有新的性能和功能的新型產(chǎn)品，這樣可以使機器和人之間可以產(chǎn)生良好的合作關(guān)系，在機電一體化系統(tǒng)當中，一些原有的機械部件的功能可以被新型的微電子裝置來取代，不僅是這樣，還產(chǎn)生了很多的新功能，比如說可以對信息進行自動檢測和處理，可以使記錄自動顯示，可以對故障進行自動的診斷和保護，還可以對設(shè)備進行自動控制和調(diào)節(jié)。所以說，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用并不是簡單地人的身體的挪動或者是延伸，更重要的還是具有智能化的特點，可以感覺到人的感官以及頭腦內(nèi)思想的了解，這一點也是機械電氣化與機電一體化在功能特征上存在的本質(zhì)上的區(qū)別。
二、機電一體化的具體應(yīng)用
現(xiàn)在，機電一體化的技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個方面，本文就著重介紹一下在煤礦中的機電一體化的具體應(yīng)用。
（一）在礦井的安全生產(chǎn)監(jiān)控和監(jiān)測系統(tǒng)中的重要應(yīng)用
機電一體化技術(shù)是在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)故障自診、在線監(jiān)控、自動報警等功能的一項有效的技術(shù)手段。其中煤礦生產(chǎn)的在線監(jiān)控指的就是，對于機械的工作裝置、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、電動機、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等在機械運行過程中的運行狀態(tài)進行有效地監(jiān)測和控制。自動報警和故障自診指的就是在煤礦生產(chǎn)的過程中，如果設(shè)備出現(xiàn)故障就能自動進行報警，而且還能指出發(fā)生故障的準確位置，使操作員能夠快速準確地找到故障點，提高工作的效率，對于一些檢查和維護的工作進行簡化，使維修的時間也大大縮短，維修的費用也相應(yīng)的減少了，使機械的使用壽命大大地延長了。再進一步就是對采煤機上的變頻器做進一步的提高，改為用PLC來進行控制，這樣的話就可以同時實現(xiàn)故障自診、自動報警以及多種在線監(jiān)控同時實現(xiàn)，使工作人員的工作效率得到進一步提高。
（二）在礦井提升機中的重要應(yīng)用
大家都知道，礦井的提升機主要工作的地點就是在礦井下以及地面上，機電一體化技術(shù)在礦井提升機中的應(yīng)用，可以很好地發(fā)揮其一體化的功能，使運行實現(xiàn)全數(shù)字化。內(nèi)裝式的提升機在礦井提升機中具有非常重要的地位，這種類型的提升機使?jié)L筒和驅(qū)動在結(jié)構(gòu)的角度上進行有機結(jié)合，用這種方法使機械的結(jié)構(gòu)得到簡化，使機電一體化能夠更好地被實現(xiàn)。
（三）在礦井下的帶式輸送機中的應(yīng)用
我們把帶式的輸送機又稱之為膠帶輸送機，它的工作原理就是通過摩擦驅(qū)動來實現(xiàn)運輸材料的連續(xù)性。它的形成就是由上面緊套的閉合輸送帶與兩個端點的滾筒相結(jié)合而形成的。因為機電一體化技術(shù)的大量應(yīng)用，帶式輸送機在技術(shù)水平上有了一定地提高，并且在一定的程度上使礦井下的高帶速、大運量、大功率和長距離曲線的帶式輸送機等許多的關(guān)鍵技術(shù)在研究以及新產(chǎn)品研發(fā)的速度上都起到了相當大的促進作用。
三、機電一體化技術(shù)的主要發(fā)展趨勢
（一）機電一體化技術(shù)發(fā)展日趨網(wǎng)絡(luò)化
上世紀九十年代，計算機技術(shù)得到迅速發(fā)展，其中一項重要的成就就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活以及工業(yè)生產(chǎn)、教育、軍事、科學技術(shù)等等都因為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速地興起以及迅猛地發(fā)展而受到了很大的影響。全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟和生產(chǎn)也由于網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)而逐漸的融為一體，致使企業(yè)之間競爭的力度進一步加強了。
（二）機電一體化技術(shù)發(fā)展日趨智能化
機電一體化技術(shù)今后一個重點的發(fā)展方向就是智能化。最近幾年來，人們越來越重視機電一體化技術(shù)應(yīng)用與研究的智能化。智能化的機電一體化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)中，能夠使人們的正常思維的一部分很好地輸入到電腦的操作系統(tǒng)中。利用這種系統(tǒng)來模擬人類思維的智能性。讓系統(tǒng)也能夠擁有與人類相同的推理能力、邏輯思維能力、自主選擇能力以及判斷能力等等。這樣的話，就可以使工人一些腦力和體力的活動通過機電一體化的智能性來代替，使工人們的勞動強度得以減輕，工作的效率也會相應(yīng)得到提高。
（三）機電一體化技術(shù)發(fā)展日趨綠色化
科學技術(shù)以及社會經(jīng)濟在當今的世界都在迅猛發(fā)展著，這也大大提高了生產(chǎn)效率，企業(yè)也從中得到了很高的經(jīng)濟效益，使人們的生活變得更加舒適安逸，物質(zhì)資料也得到了極大的豐富。任何事物都有其不利的一面，在這方面也是同樣的，人們在享受的同時也付出了比較慘重的代價，由于過度地開采使得資源迅速減少，生態(tài)環(huán)境也遭到了嚴重地破壞。人們也逐漸認識到保護資源與環(huán)境的重要性。機電一體化的應(yīng)用不會污染生態(tài)環(huán)境，如果報廢了還能進行回收利用。
結(jié)語：
機電一體化的技術(shù)并不是孤立存在的，它結(jié)合了很多科學技術(shù)的發(fā)展成果，是社會發(fā)展到一定階段的需求，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化的發(fā)展優(yōu)勢更加明顯，發(fā)展前景也會越來越廣闊。
參考文獻：
[1]田文慶.機電一體化原理及應(yīng)用 [J].北京理工大學學報，2012(9)
【關(guān)鍵詞】 機電一體化 電機控制
1 機電一體化的發(fā)展
機電一體化在20世紀70年代是初始研究探索的時期，此階段研究者通過嘗試各種科學試驗來提高機電器械的運作效率和質(zhì)量。尤其在第二次世界大戰(zhàn)時期，戰(zhàn)爭促進了電子技術(shù)與機械的相互滲透融合，當時目的是為了戰(zhàn)爭服務(wù)，而戰(zhàn)爭結(jié)束后技術(shù)優(yōu)勢和特點逐漸轉(zhuǎn)為為民眾服務(wù)。加快了使用地區(qū)人民生產(chǎn)生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術(shù)發(fā)展的初級階段，性能和質(zhì)量并不是特別完善，而適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外在環(huán)境條件尚不充分，因此其進一步發(fā)展受到局限。后來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制、傳播技術(shù)的推廣帶來微型計算機和集成電路等技術(shù)的使用等成為了電子技術(shù)和機械技術(shù)相融合的前提性條件甚至決定性條件，對促進機電一體化事業(yè)功不可沒。
2 機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
目前機電一體化技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域即數(shù)控機床和自動機與自動生產(chǎn)線這兩方面。數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在功能、操作、結(jié)構(gòu)和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)有：機電一體化采用開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊為符合接口標準，應(yīng)具有兼容性、層次性，能最大限度地提高用戶的收益；機電一體化能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即同一臺機床能同時控制或獨立加工多種機床的和多臺機床的能力；機電一體化的應(yīng)用最終可以將物料搬運、機械手等控制、刀具破損檢測都集成到系統(tǒng)中去；以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置；系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。當前機電一體化技術(shù)應(yīng)用的又一具體體現(xiàn)主要為在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動化設(shè)備、自動機械及自動生產(chǎn)線等。如：郵政信函自動分撿處理生產(chǎn)線；各種印刷包裝、高速香煙、易拉罐生產(chǎn)線等；這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用了傳感技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)。近十年來，我國技術(shù)水平迅猛增長，已超過了發(fā)達國家的水平。
3 機電一體化中的電機控制與保護
電機控制與保護針對的是機電相關(guān)設(shè)施的維護和保養(yǎng)。它是機電事業(yè)強大的后盾和不能忽略的組成部分，它的開發(fā)使用是時展的需要也是各國政府大力提倡和推進的一項措施。它的節(jié)省能耗的優(yōu)點使其在各個領(lǐng)域都能發(fā)揮作用，并成為經(jīng)濟發(fā)展必須考慮必須重視的重要環(huán)節(jié)，對它的倡導(dǎo)和規(guī)劃符合國情和民生需要，也是我國事業(yè)國際化的一項推進因素。
3.1 電機控制保護裝置存在的缺陷
其實現(xiàn)階段在電機控制保護裝置中，各種非期待的狀況都有待處理。比如井下電機控制保護設(shè)備中，鼠籠式異步電機的故障率就比較高，占整個電機設(shè)備總故障率的一半以上，所以對于井下電機控制而言，可靠的控制保護裝置是保證礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。通常電機保護裝置的原理不外電磁原理或者電熱原理，比如通過熔斷器進行短路保護，或者用熱繼電器進行過載保護等，都是這應(yīng)用這些原理的典型技術(shù)。隨著機械自動化程度漸漸顯現(xiàn)出來，電機設(shè)備的運動使用率高，人工的負擔轉(zhuǎn)嫁于機械備，而由于啟動時間，電壓，設(shè)備開機狀態(tài)等影響下機器的損壞率，壽命變短等問題逐漸凸顯出來。電機設(shè)備研究人員希望通過長期的調(diào)查和試驗找到保護電機保護技術(shù)前景何在，得到以下結(jié)論：第一，設(shè)計之初便要考慮日后的維護保護工作，提前做好計劃安排，從頭到尾進行統(tǒng)籌規(guī)劃。第二，拓展設(shè)備養(yǎng)護問題胡思路，創(chuàng)新保護裝置，使其發(fā)展規(guī)模發(fā)展思路更加多樣。第三，轉(zhuǎn)變管理觀察方式方法，在設(shè)備運行過程中根據(jù)實際情況一切以更好更快為目標，及時將出現(xiàn)的問題處理完，在此，數(shù)字化的監(jiān)管模式因為其高速和全面是目前發(fā)展的主要方向。
3.2 電機保護控制裝置發(fā)展趨勢及前景
電機控制保護現(xiàn)狀是缺乏思路創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進該事業(yè)的進一步發(fā)展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破進展提供依據(jù)。所以說我國在這一方面應(yīng)該像國外積極學習，發(fā)展配套運行機制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當引起機器損毀，耐用率低下而花費高昂，一方面使出產(chǎn)者的口碑提高和產(chǎn)品進一步推廣全國乃至世界打下基礎(chǔ)。所以說電機與其保護設(shè)備的配套不但能夠促進彼此的使用效果，拓寬了電機事業(yè)長遠發(fā)展的道路，對整個機電事業(yè)的科學化、人文化、世界化都是一個不小的促進。
參考文獻：
隨著信息技術(shù)等的發(fā)展,機電一體化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢,同時也為人們的生產(chǎn)、生活提供了更多的便捷。接口是幾點一體化產(chǎn)品的重要組成部分,有效運用接口,可以更好地將幾點一體化產(chǎn)品中的各個組件有機地連接起來,使機電一體化產(chǎn)品的運行能夠更加順暢、有效。因此,接口技術(shù)的研究與運用,直接影響著機電一體化產(chǎn)品的運用效能,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極創(chuàng)新接口技術(shù),滿足機電一體化技術(shù)不斷發(fā)展的需求,進而提高機電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量,更好地為人們的生產(chǎn)、生活服務(wù)。
1 簡述接口、接口類型與接口連接方式
機電一體化系統(tǒng),即是將機械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)有機地聯(lián)系到一起,從而發(fā)揮機械電子的優(yōu)勢,提高機電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用性能。而接口是機電一體化產(chǎn)品的重要組成部分,它是連接機械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)各個模塊的重要組件,具有調(diào)節(jié)、匹配、緩沖等性質(zhì),可以有效地轉(zhuǎn)換電平、增加功率,使機電一體化產(chǎn)品的性能得到提高;一些技術(shù)人員將接口加設(shè)抗干擾材料,可以將電子系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間相互隔離,防止兩個系統(tǒng)之間的信號受到干擾,影響電子系統(tǒng)與控制系統(tǒng)運行的可靠性;接口的運用,還可以進行電路轉(zhuǎn)換,保證機電一體化產(chǎn)品中各個系統(tǒng)之間電流量的匹配,進而提高機電一體化產(chǎn)品的運行效率。
不同的機電一體化產(chǎn)品,其性能、工作原理等都存在差異,自然接口也不完全相同。也就是說,在運用接口技術(shù)連接子系統(tǒng)的各個模塊時,需要運用到不同的接口。技術(shù)人員根據(jù)實際情況將接口分成兩類,即機電接口與人機接口。機電接口是指執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)與傳感器之間的接口,它可以模擬信息的輸入與輸出,并為機電一體化系統(tǒng)提供平穩(wěn)的電流,以保證機電一體化產(chǎn)品能夠保持一個有序的運行狀態(tài);人機接口是指工作人員或者技術(shù)人員與計算機之間的接口,這種接口可以將工作人員的指令,利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行編碼形成有效的信息數(shù)據(jù),并通過接口在各個子系統(tǒng)之間相互傳遞信息,以滿足實際需要。
2 接口技術(shù)在機電一體化中的運用
2.1 概述接口技術(shù)
在機電一體化技術(shù)發(fā)展的過程中,接口技術(shù)是隨之發(fā)展起來的新型技術(shù)。顧名思義,它是將機電一體化中各個組件、系統(tǒng)相互連接,使其發(fā)揮最佳效用的技術(shù)。接口技術(shù)在機電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用,可以更加有效地使機電一體化產(chǎn)品中各個復(fù)雜的子系統(tǒng)模塊之間有效地連接起來,促進其數(shù)據(jù)、信息的傳遞與轉(zhuǎn)換,使機電一體化產(chǎn)品的性能得到提高。而隨著接口技術(shù)的發(fā)展,機電一體化技術(shù)也將得到更快的發(fā)展,并將向著網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化、模塊化方向發(fā)展,機電一體化產(chǎn)品的性能也將越來越高,為人們生產(chǎn)、生活提供更多的便利。
2.2 接口技術(shù)在機電一體化中的運用
眾所周知,接口技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用,大大提高了機電一體化系統(tǒng)的性能,同時也促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展。那么,接口技術(shù)到底是怎樣運用到機電一體化系統(tǒng)中的呢？
第一,連接機電一體化系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)模塊,充當“開關(guān)通道”。在機電一體化系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)模塊相互連接,再通過電子系統(tǒng)進行智能化控制,將信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、信息進行傳遞與轉(zhuǎn)換,使各個系統(tǒng)模塊都能夠在電子系統(tǒng)的控制下運作。要想實現(xiàn)以上功能,就必須有連續(xù)的電流,而在接口技術(shù)運用下的接口可以充當“開關(guān)通道”,工作人員只需正確操作開關(guān)執(zhí)行器,為系統(tǒng)模塊之間的連接提供連續(xù)的、平穩(wěn)的電流,就可以有效實現(xiàn)以上功能。
第二,工作人員可以根據(jù)需要手動接口,滿足工作需求。工作人員在操作監(jiān)控機電一體化系統(tǒng)運作時,通過人機接口使系統(tǒng)按照工作人員的需要進行運作,這種被稱為人機接口。人機接口主要分成輸入與輸出接口,工作人員只需按照需要將指令通過硬件輸入系統(tǒng),系統(tǒng)就會按照需要將指令編碼成信息數(shù)據(jù),并通過接口傳遞給各個系統(tǒng)模塊,輸出相應(yīng)的狀態(tài)、運行參數(shù)等,以實現(xiàn)工作人員監(jiān)控機電一體化系統(tǒng)的目的,滿足工作需要。
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第三,運用接口技術(shù),可以有效提高系統(tǒng)輸出信號的質(zhì)量。傳統(tǒng)的機電一體化技術(shù)中,接口的運用還不是很成熟,導(dǎo)致系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)、信息等質(zhì)量不高。隨著接口技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的機電一體化系統(tǒng)在運用接口技術(shù)之后,有效地提高了數(shù)據(jù)、信息輸出的質(zhì)量。工作人員能夠有效控制輸出的數(shù)據(jù)、信息等運行參數(shù),對這些數(shù)據(jù)、信息等進行有效的調(diào)整,就可以實現(xiàn)監(jiān)控生產(chǎn)過程的目的。
2.3 運用接口技術(shù)需要注意的問題
接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)上發(fā)展起來的,所以在運用接口技術(shù)的時候,需要注意以下問題。技術(shù)人員在運用接口技術(shù)將接口連接于各個子系統(tǒng)模塊之間,需要注意接口技術(shù)是否與機電一體化技術(shù)相匹配,是否能夠符合機電一體化產(chǎn)品在性能上的要求,這些都是技術(shù)人員需要思考的問題。只有合理選擇、運用接口技術(shù),才能為機電一體化產(chǎn)品的性能正常發(fā)揮起到基礎(chǔ)的作用;任何技術(shù)在運用過程中,都需要進行調(diào)試,以確保技術(shù)運用的科學性、合理性與可靠性。同樣,接口技術(shù)的運用也需要進行智能調(diào)試。一般來說,技術(shù)人員在運用接口技術(shù)連接各個子系統(tǒng)模塊之后,就要及時地進行系統(tǒng)測試與接口的智能調(diào)試,這樣才能在第一時間發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,保證機電一體化產(chǎn)品的可靠運行,也可以為以后接口技術(shù)的發(fā)展提供參考;接口在使用過程中,人機接口是比較常見的,它是根據(jù)實際生產(chǎn)需要而進行的人工調(diào)整的接口,也就是說,這種接口是可調(diào)的。因此,技術(shù)人員運用接口技術(shù)必須積極思考機電一體化產(chǎn)品的實際生產(chǎn)效能,并注重接口技術(shù)的各項指標能夠按照要求合理調(diào)控,結(jié)合實際情況運用接口技術(shù)。這樣的接口技術(shù)才能保證機電一體化系統(tǒng)可以按照需要隨時進行調(diào)控,實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化,提高接口技術(shù)的運用效果。
1基于MCD機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的意義
隨著我國信息技術(shù)、科學技術(shù)等的發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展成為一種必然的發(fā)展結(jié)果，而信息技術(shù)支持下的機電一體化，促進了傳統(tǒng)產(chǎn)品朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化等生產(chǎn)方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品是機電一體化技術(shù)的承載者，同時也是機電一體化信息技術(shù)的體現(xiàn)者，在產(chǎn)品概念設(shè)計中，MCD機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，有重要的意義。產(chǎn)品概念設(shè)計的設(shè)計方法，對產(chǎn)品設(shè)計非常重要，概念設(shè)計也是產(chǎn)品設(shè)計中的關(guān)鍵，將機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用在產(chǎn)品概念設(shè)計中，可以提高產(chǎn)品設(shè)計的理論化、規(guī)范化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等。在產(chǎn)品概念設(shè)計中，因為機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計具有復(fù)雜性，很多產(chǎn)品設(shè)計理論雖然可以對產(chǎn)品概念設(shè)計起到一定的作用，但是這些設(shè)計理論也為產(chǎn)品概念設(shè)計的機電一體化進行了限制。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中最為重要的環(huán)節(jié)，影響著產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量，為了提高設(shè)計質(zhì)量，需要建立產(chǎn)品概念設(shè)計機電一體化設(shè)計理論，在良好的產(chǎn)品概念設(shè)計方案下，完成產(chǎn)品的機電一體化概念設(shè)計。公理化設(shè)計理論、PFD理論等，在產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計中，發(fā)揮著巨大的作用，從MCD機電一體化自身的特性進行分析，在產(chǎn)品概念設(shè)計中，建立完成的、系統(tǒng)的產(chǎn)品概念設(shè)計的理念、方法、方案，可以促進產(chǎn)品概念設(shè)計的進行，實行產(chǎn)品的機電一體化創(chuàng)新設(shè)計。在產(chǎn)品概念設(shè)計中，MCD機電一體化設(shè)計，為產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計提供理論、方案等，促進產(chǎn)品概念設(shè)計創(chuàng)新等。
2基于MCD機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的可操作性
科學技術(shù)的發(fā)展推動了機電一體化的進行，也為工程信息技術(shù)行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。在機械生產(chǎn)、加工、制造等行業(yè)中，機電一體化的形成和應(yīng)用，使其發(fā)生了翻天覆地的變化，機電一體化主要是將主功能、動力功能、處理功能等有效的結(jié)合在一起，并引入電子信息技術(shù)，實現(xiàn)電子設(shè)計、軟件、設(shè)備等的結(jié)合。當前的機電一體化并沒有形成一個統(tǒng)一的定義，這主要是因為機電一體化自身具有復(fù)雜性，涉及到很多領(lǐng)域的知識、技術(shù)等，MCD機電一體化，主要是機電一體化方案，在產(chǎn)品的設(shè)計中，應(yīng)用MCD機電一體化系統(tǒng)，結(jié)合機械工程、電子技術(shù)、計算機技術(shù)等，形成科學性、復(fù)雜性、融合性等特點為一體的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，充分的利用它的功能，完成產(chǎn)品概念設(shè)計。為了研究基于MCD機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的可操作性，我們針對產(chǎn)品的MCD機電一體化概念設(shè)計的內(nèi)涵進行分析。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中最復(fù)雜、重要的部分，是實現(xiàn)從無到有、從模糊到清晰的一個過程，在信息技術(shù)、智能技術(shù)等的支持和應(yīng)用下，概念設(shè)計取得了新的發(fā)展成果。應(yīng)用MCD機電一體化進行產(chǎn)品概念設(shè)計，主要分為產(chǎn)品概念設(shè)計的規(guī)劃、概念設(shè)計、詳細設(shè)計、改進設(shè)計等，不同的環(huán)節(jié)中，有不同的子模塊組成部分，例如在概念設(shè)計中，分為功能設(shè)計、原理設(shè)計、功能分析等等。將MCD機電一體化應(yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計中，需要借助各種信息庫確定MCD機電一體化方案，然后進行產(chǎn)品概念設(shè)計。MCD機電一體化系統(tǒng)的交換頻率非常高，抗干擾能力強，在進行產(chǎn)品概念設(shè)計中，系統(tǒng)誤差小，結(jié)構(gòu)功能非常強，將其應(yīng)用在產(chǎn)品概念設(shè)計中，可以保證產(chǎn)品設(shè)計的實用性、可靠性、穩(wěn)定性、規(guī)范性、經(jīng)濟性，同時也有安全性和可操作性。為了研究研究MCD機電一體化在產(chǎn)品概念設(shè)計中的可操作性，我們以其在傳感器概念設(shè)計中的應(yīng)用進行分析。在進行產(chǎn)品概念設(shè)計時，先進行系統(tǒng)的劃分，對傳感器的功能、性能等進行分析，然后檢驗傳感器子系統(tǒng)的傳感器的功能載體，了解傳感器的類型和用途，最后采用MCD機電一體化中的信息處理系統(tǒng)，對傳感器設(shè)計中的相關(guān)信息進行處理和控制，完成信息的分析、處理之后，進行MCD機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計。互感器等產(chǎn)品的MCD機電一體化設(shè)計制造，是一個復(fù)雜的過程，其中包含了很多的子系統(tǒng)和子環(huán)節(jié)，每一個過程都比較的繁瑣，稍有差錯和偏差，就會造成設(shè)計制造的失敗，而且產(chǎn)品的設(shè)計需要很長的時間，設(shè)計制造中使用的材料價格很高，所以在產(chǎn)品的概念設(shè)計中，如果出現(xiàn)差錯，就會造成嚴重的損失。在使用MCD機電一體化進行產(chǎn)品概念設(shè)計中，一定要對產(chǎn)品的概念設(shè)計理論、方法、方案等進行仔細的審核。概念設(shè)計是中最為重要的是方案設(shè)計，要確定MCD機電一體化產(chǎn)品方案，需要將前面的各項工作的理論等加入其中形成一個邏輯思維，在計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的支持下，基于MCD機電一體化的產(chǎn)品概念設(shè)計，具有可行性。
3小結(jié)
社會在發(fā)展，科技在進步，經(jīng)濟等取得了顯著的發(fā)展成績，科學技術(shù)、經(jīng)濟的發(fā)展，推動了機電一體化的發(fā)展，促進傳統(tǒng)機械生產(chǎn)發(fā)生變化。在產(chǎn)品概念設(shè)計中，使用MCD機電一體化，需要結(jié)合很多的理論、方案、信息知識等，完成各方面、環(huán)節(jié)的有效結(jié)合，可以實現(xiàn)產(chǎn)品概念中MCD機電一體化的應(yīng)用。MCD機電一體化為產(chǎn)品、軟件等的信息化的發(fā)展和設(shè)計，提供了可能性，在今后的發(fā)展，不斷的完善自身發(fā)展，為產(chǎn)品的概念設(shè)計等提供良好的保障。
作者：馬進 單位：沈陽出入境檢驗檢疫局
[關(guān)鍵詞]機電一體化；故障診斷；診斷技術(shù)
中圖分類號：TH165.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）03-0349-01
機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)也越來越多的得到了社會的廣泛關(guān)注和研究，機電一體化設(shè)備的診斷技術(shù)與機電一體化設(shè)備的發(fā)展是分不開的，先進的故障診斷技術(shù)能夠保證機電一體化設(shè)備的正常運行。
1、機電一體化設(shè)備的故障分析
機電一體化設(shè)備中包括動力控制部分、機械本體和執(zhí)行單元等，系統(tǒng)中涉及到電、氣、磁和光等。其中計算機起到控制設(shè)備動作的作用，而機械本體負責執(zhí)行動作，只有兩者協(xié)調(diào)合作，才能保障設(shè)備正常工作。機電一體化設(shè)備的故障特性有：（1）機械零件多并且易被磨損；（2）缺乏自動診斷能力；（3）沒有明顯的報警提示，部分故障有提示，而一些故障沒有提示；（4）缺乏有經(jīng)驗的技術(shù)人員。
機電一體化設(shè)備在企業(yè)機械加工中發(fā)揮著十分重要的作用，這種設(shè)備價格較高，機床的壽命是十分關(guān)鍵的因素。如果機電一體化設(shè)備出現(xiàn)故障，將給企業(yè)帶來重大的損失。但是很多企業(yè)的管理者只看到該設(shè)備的效能，對于如何合理操作設(shè)備并不關(guān)注，部分設(shè)備甚至經(jīng)常處于超負荷運作狀態(tài)，因此經(jīng)常發(fā)生由于設(shè)備故障而停工的情況。因此，要想充分發(fā)揮機電一體化設(shè)備的效能，合理操作設(shè)備并定期進行故障診斷是十分必要的。
2、常見的機電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)
目前我國機電一體化設(shè)備中比較常用的故障診斷技術(shù)有以下幾種。
2.1 振動故障診斷技術(shù)
通過設(shè)置相關(guān)檢測設(shè)備的振動參數(shù)，并根據(jù)檢測設(shè)備的信息特點對機電設(shè)備進行故障診斷的技術(shù)就是振動故障診斷技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用于機械設(shè)備的故障檢測，由于機械設(shè)備在運行過程中會有劇烈的震動，使用振動檢測設(shè)備可以檢測到振動數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括加速度和速度等。在檢測過程中要想獲取充足的檢測數(shù)據(jù)，并對機械設(shè)備的運作狀況進行準確判斷，就需要對測量點的位置進行正確選擇。這種故障診斷技術(shù)操作較為簡單，檢測得出的設(shè)備運行狀況報告清晰明了，也增加了檢測和診斷故障的準確率。
2.2 油液磨屑分析故障診斷技術(shù)
機械零件的磨損失效約占設(shè)備失效的80%，是設(shè)備最主要最常見的失效形式，而對其起決定性作用的兩大因素為：摩擦副的性質(zhì)和所用劑（油脂）。
2.2.1 油液磨屑分析技術(shù)原理
運動副的表面磨損會產(chǎn)生磨屑顆粒，以懸浮狀態(tài)和灰塵等雜物一起進入并存在設(shè)備的系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中，而這些磨損顆粒為設(shè)備故障和失效提供很重要的信息。磨損顆粒的不同特性（形狀、尺寸、表面樣貌、數(shù)量以及顆粒的分布）反映了設(shè)備不同的磨損失效形式（粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損、磨料磨損等）。
2.2.2 油液磨屑分析故障診斷技術(shù)實用性
油液磨屑分析故障診斷技術(shù)一般用于機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中，是對設(shè)備運行過程中的油液磨屑進行識別分析，通過了解油液的成分以及油液磨屑顆粒的形態(tài)來對設(shè)備的運行狀況進行判斷。該故障診斷技術(shù)可以根據(jù)油液顆粒的尺寸對機械設(shè)備的磨損情況進行判斷，而磨損的類型可以根據(jù)油液顆粒的形狀進行判斷，也可以根據(jù)微粒的成分來判斷機械磨損發(fā)生的具置。
2.2.3 油液磨屑理化性能的分析
根據(jù)油液磨屑顆粒的特性可以判斷設(shè)備運行的情況，如表1：
2.3 射線掃描故障診斷技術(shù)
Y射線掃描診斷技術(shù)屬于一種新興的設(shè)備故障診斷技術(shù)，它一般用于檢測工藝設(shè)備。該檢測技術(shù)對設(shè)備運行狀況進行判斷的方法主要是對掃描圖譜的特點進行分析。
3、影響機電一體化設(shè)備故障診斷可靠性的因素
3.1 元器件失效
機電一體化設(shè)備中的基本構(gòu)成單元之一就是元器件，而單個元器件的可靠性為整個設(shè)備的可靠性打下了基礎(chǔ)。根據(jù)概率運算的準則，機械設(shè)備各組成部分的失效率之和構(gòu)成了整個機械設(shè)備的失效率。因此，應(yīng)該選擇失效率較低的元器件產(chǎn)品，以降低機電一體化設(shè)備故障診斷的失效率。
3.2 元器件的組裝和連接
機電一體化設(shè)備中有十分復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并且元器件縱橫交錯連接在一起，要想提高整個設(shè)備的可靠性，就需要正確進行元器件的組裝和連接。設(shè)備如果某個插件出現(xiàn)接觸不良，可能導(dǎo)致信號傳輸失靈，這也是設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因之一。同時，機電設(shè)備中的溫度或者濕度有很大的變化，設(shè)備運行過程中粉塵的污染或者機械振動等都可能影響到故障檢測的可靠性。
3.3 電磁影響
機電一體化設(shè)備在運行過程中主要依靠電能工作，設(shè)備中必然會出現(xiàn)電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，這種電磁不僅影響到周圍的環(huán)境，也影響到設(shè)備的制動、電源負載等多個方面。
4、機電一體化設(shè)備的故障診斷遇到的問題以及措施
4.1 缺少設(shè)備故障檢測的精確度
機電一體化設(shè)備的診斷技術(shù)在我國的發(fā)展已經(jīng)有很長的時間了，我們已經(jīng)掌握了機電一w化設(shè)備的診斷的相關(guān)技術(shù)和診斷方法。但是仍然缺少一套完整的機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)的理論體系和方法，我國國內(nèi)的診斷技術(shù)大多是針對設(shè)備的某一部分或者是某一具體類型的設(shè)備來說的，沒有形成科學完整的診斷技術(shù)的方法和理論；我們現(xiàn)在的當務(wù)之急就是做好診斷的精確度問題，處理好設(shè)備故障和檢測信息之間的關(guān)系，提高診斷技術(shù)的精確度和準確性，使機電一體化設(shè)備能夠正常的運行。
4.2 缺少檢測的實際經(jīng)驗和方法
我國的機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)在一些領(lǐng)域里仍然處于理論階段，缺少相關(guān)的實踐經(jīng)驗。在設(shè)備診斷的模糊理論、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能方法這些領(lǐng)域，沒有豐富的實踐經(jīng)驗和豐富的操作經(jīng)驗，只有一些相關(guān)的理論作為設(shè)備故障檢驗的支撐和研究。我們應(yīng)該加大設(shè)備故障診斷技術(shù)的理論研究，在實際的工作生產(chǎn)過程中，積累故障診斷和修復(fù)的實際經(jīng)驗，能夠使理論和經(jīng)驗完整的結(jié)合，形成機電一體化設(shè)備的完整理論和方法。
4.3 缺少設(shè)備故障的專業(yè)技術(shù)人才
目前我國有很多操作機電一體化設(shè)備的專業(yè)技術(shù)型人才，但是缺乏相應(yīng)的設(shè)備故障檢測人員。我們針對這個問題，可以建立專家智力支持系統(tǒng)，形成專業(yè)的機電一體化設(shè)備故障診斷隊伍，專業(yè)地維護設(shè)備的運行，實時進行設(shè)備故障的監(jiān)督。還要培養(yǎng)設(shè)備故障診斷的專業(yè)技術(shù)人才，可以定期對人員進行培訓和教育，提高技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)和水平。
5、結(jié)束語
機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的一門新的學科，這與社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展是離不開的。我們要做好設(shè)備故障的診斷工作，提高設(shè)備故障的診斷技術(shù)，積極探索新的更為有效的診斷方法，來提高國內(nèi)機電一體化設(shè)備的診斷技術(shù)的精確度，形成一套完整故障診斷理論，豐富實踐經(jīng)驗。以此來保證機電一體化設(shè)備的維護和正常運行。
【關(guān)鍵詞】船閘工程，機電一體化，機械；前景
1 概述
隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機控制技術(shù)與電氣控制技術(shù)結(jié)合起來，機電一體化自此進入了智能化和電子自動化的時代，機電一體化技術(shù)取得了前所未有的發(fā)展。而由于建立在智能化控制系統(tǒng)上的機電一體化，極大的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，使得原本人工化的加工過程轉(zhuǎn)為“無人”生產(chǎn)線，并結(jié)合計算機強大的計算能力，以網(wǎng)絡(luò)信息傳遞和集成化電子終端，實現(xiàn)動態(tài)化控制，形成了自動化的生產(chǎn)線。
2 船閘工程中的機電一體化
船閘工程的建設(shè)十分復(fù)雜，尤為突出的特點就是作業(yè)強度大、環(huán)境影響大、人為因素對質(zhì)量影響大等。而機電一體化的發(fā)展使得流程化的作業(yè)技術(shù)推廣到了工程機械上，利用機電一體化的技術(shù)移植，將多種作業(yè)功能不同設(shè)備組合在一起，從而構(gòu)建船閘施工的移動的“流水線”，這也是機電一體化在工程施工方面的重要貢獻。
船閘工程中的機電一體化實現(xiàn)的主要方式就是利用工程機械制造和電子控制系統(tǒng)相融合的思路，打造可在施工中自行作業(yè)、自行檢測的智能化施工機械。從某個方面看，船閘工程的機電一體化更像是對工程機械的自動化改造，并將某個施工工藝結(jié)合在一起，使之利用一組工程機械完成某些施工工藝。同時隨著控制模塊、微處理器技術(shù)的提高，尤其是一些工程機械的控制方式的電子化智能化轉(zhuǎn)變，推動了機電一體化在工程作業(yè)機械中的結(jié)合，使之成為適應(yīng)船閘施工的自動化，智能化機械，以此實現(xiàn)了施工的機電一體化。
下面就施工機械機電一體化的應(yīng)用作簡要介紹：
（1）電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)機械自檢。機電一體化的一個突出優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)機械設(shè)備的自我檢測，這就給工程機械的運行帶來動態(tài)化的監(jiān)控模式，并以此實現(xiàn)對工程機械的合理操作，提前發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。突出的功能就是在設(shè)備運行中對設(shè)備的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)等進行全面的動態(tài)化監(jiān)控，這里要的是電子技術(shù)中數(shù)據(jù)傳感的原理，這也是機電一體化在工程機械中應(yīng)用的最佳實例。這個監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控和信息處理、報警系統(tǒng)組成，一旦工程機械在作業(yè)中發(fā)生機械性工作或者工作異常就會向控制人員發(fā)出警報，并指明故障位置，幫助檢修人員進行核實和調(diào)整，避免更大的事故出現(xiàn)而影響施工作業(yè)。
（2）機電一體化的應(yīng)用提高了作業(yè)的精度。隨著我省航道等級不斷提高，對質(zhì)量的要求也不斷提高，因此一些施工工藝在人為的操作下很難滿足設(shè)計的高標準，而利用儀器反復(fù)檢測也相當?shù)暮馁M人力和物力，因此需要一種技術(shù)提高作業(yè)的精度，還可以隨時檢測問題。這時機電一體化就成功的解決了這樣的問題，首先，機電一體技術(shù)可以設(shè)定機械的作業(yè)模式，而且這種模式一旦確定，在各自機械的配合下，就會形成一個固定的作業(yè)順序和標準，而且不會輕易的發(fā)生變化，這樣保證了船閘施工的精確性。同時由于機械自動作業(yè)可以同參數(shù)的調(diào)整提高施工精度，這種精度的設(shè)定是可以看見的，因此可以實現(xiàn)高精度持續(xù)作業(yè)。
另外，在施工中利用傳感器與電子控制技術(shù)的結(jié)合，可以在施工的同時對施工的成果進行及時的檢測，這樣既可以確保施工成果的質(zhì)量，而且一旦出現(xiàn)問題也可以就地解決，而無需等待后期檢測的結(jié)果出來后再進行補救，提高了施工的效率。
（3）機電一體化可以降低工程施工的能源消耗。傳統(tǒng)的工程機械在使用中往往是通過人的操作來調(diào)整工作的輸出功率，而這種調(diào)整是粗獷性的調(diào)整，就簡單的換擋或者轉(zhuǎn)速變化，可以選擇的變換工況很少，這樣就制約了對能源消耗的控制。在這樣的基礎(chǔ)上，一些機械生產(chǎn)廠商利用電子控制技術(shù)有效的降低了挖掘機的工作效率，使其工作中的燃油使用效率提高了一倍還多，所以機電一體化對降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。
（4）機電一體化可實現(xiàn)施工的自動化。機電一體化在工程中的應(yīng)用不僅僅局限在對某種機械的改造和工藝精度的提高上，而是向著某一施工工藝的自動化作業(yè)方向發(fā)展。即利用一臺機械的電子化控制來實現(xiàn)對一組機械的電子化控制，并使得這一組機械有機的結(jié)合起來，來完成某些施工作業(yè)。
3 機電一體化技術(shù)在船閘施工中的應(yīng)用前景
（1）系統(tǒng)的智能化程度將提高。智能化控制是機電一體化發(fā)展目標，即利用電子技術(shù)和機械控制技術(shù)實現(xiàn)機械的智能化的運行。所謂智能化就是機械可以在不同的情況下利用預(yù)先設(shè)計好的工況分析系統(tǒng)對當前的工況進行評估，并作出簡單的運行模式的變化，這就是智能化的基本需求。而隨著模擬智能、模糊數(shù)學、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)等學科的發(fā)展和結(jié)合，將推動機電一體化向智能化邁進，最終是對機械設(shè)備的智能化改造，并使之在施工中利用簡單的運行動作調(diào)整適應(yīng)復(fù)雜工況作業(yè)。
（2）模塊化作業(yè)。機電一體化在工程中的應(yīng)用前景廣闊還包括了其控制和操作模式的簡化，即智能模塊化控制的實現(xiàn)。這種模塊化的操作和實施就是利用某些固定的程序化模塊與特定機械設(shè)備組合相配合，以此進行特定工況下的作業(yè)，如在某個工段采用固定的速度、作業(yè)形式等，這樣在該標段就可進行無干擾的作業(yè)，同時在自動檢測系統(tǒng)的輔助下，可以將施工過程完全交給機械來完成。
（3）對環(huán)保的貢獻將不可估量。前面提到了利用機電一體化可以降低工程機械的能耗，在未來的機電一體發(fā)展中將進一步提高其對節(jié)能環(huán)保的貢獻。機械的高度智能化將帶來機械的多功能化，即利用較少數(shù)量的智能化施工機械就可以完成大量的工程量，這無疑是對資源的最大節(jié)約。同時高效的機械作業(yè)也減少了對環(huán)境的破壞，如減少機械存放的場地、減少人員生活對環(huán)境的影響等。
4 結(jié)語
本文對機電一體化以及其應(yīng)用前景和機電一體化技術(shù)在船閘工程方面的應(yīng)用加以分析，簡要的介紹船閘工程機電一體化的運用。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】 機電一體化 系統(tǒng) 設(shè)計 應(yīng)用
1 機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點
1.1 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。除一般性的機械強度、剛度、精度、體積和重量等指標外，機械系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的重點是模塊化、標準化和系列化，以便于機械系統(tǒng)的快速組合和更換。
1.2 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。
1.3 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。
2 機電一體化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 精密機械技術(shù)
機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，因為機電一體化產(chǎn)品的主功能和構(gòu)造功能大都以機械技術(shù)為主得以實現(xiàn)。在機械傳動和控制與電子技術(shù)相互結(jié)合的過程中，對機械技術(shù)提出了更高的要求，如傳動的精密性和精確度的要求與傳統(tǒng)機械技術(shù)相比有了很大的提高。在機械系統(tǒng)技術(shù)中，新材料、新工藝、新原理以及新結(jié)構(gòu)等方面在不斷的發(fā)展和完善，以滿足機電一體化產(chǎn)品對縮小體積、減輕重量、提高招度和剛度以及改善工作性能等方面的要求。
2.2 信息處理技術(shù)
信息處理技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產(chǎn)品中，實現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計算機。計算機技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機電一體化產(chǎn)品中，計算機信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產(chǎn)品的運行，因此，計算機應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
2.3 檢測與傳感器技術(shù)
在機電一體化產(chǎn)品中，工作過程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及與工作過程有關(guān)的相應(yīng)信息都要通過傳感器進行接收，并通過相應(yīng)的信號檢測裝置進行測量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實現(xiàn)產(chǎn)品工作過程的自動控制。機電一體化產(chǎn)品要求傳感器能快速和準確地獲取信息并且不受外部工作條件和環(huán)境的影響，同時檢測裝置能不失真地對信息信號進行放大和輸送及轉(zhuǎn)換。
2.4 自動控制技術(shù)
機電一體化產(chǎn)品中的自動控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補償?shù)取C電一體化產(chǎn)品中自動控制功能的不斷擴大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設(shè)備的有效利用率提高。由于計算機的廣泛應(yīng)用，自動控制技術(shù)越來越多地與計算機控制技術(shù)結(jié)合在一起，它已成為機電一體化技術(shù)中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)的難點在于現(xiàn)代控制理論的工程化和實用化，控制過程中邊界條件的確定，優(yōu)化控制模型的建立以及抗干擾等。
3 機電一體化產(chǎn)品設(shè)計方法
3.1 產(chǎn)品可行性研究
通過實際調(diào)查和研究，掌握對所設(shè)計產(chǎn)品的市場需求，并進行可行性論證，從而確定產(chǎn)品設(shè)計的基本方案，其中包括預(yù)測投資總額、組成部件價格、產(chǎn)品的性能價格比以及經(jīng)濟評價等。
3.2 基本設(shè)計階段
在基本設(shè)計階段要提出必需的主要技術(shù)，其中包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個方面。硬件包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件和控制元件，軟件包括操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在進行整個系統(tǒng)設(shè)計時，必須提出幾個方案進行比較，從中選出較優(yōu)的方案。
3.3 詳細設(shè)計階段
詳細設(shè)計包括業(yè)務(wù)分工、程序設(shè)計、操作系統(tǒng)設(shè)計、工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、總體設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、安全保護設(shè)計等。在開發(fā)性產(chǎn)品設(shè)計過程中，要擬定產(chǎn)品的各項性能指標參數(shù)，通過計算選定所用的設(shè)備，從而進一步完成機構(gòu)設(shè)計、運動和性能設(shè)計以及控制設(shè)計等。
3.4 實際運行試驗
這一階段的工作主要包括產(chǎn)品工作性能檢驗和改進以及產(chǎn)品性能評價。產(chǎn)品工作性能檢驗的目的是進行生產(chǎn)周期和生產(chǎn)率測定，進行故障分析和考察故障時間等。改進是指對產(chǎn)品存在的問題提出改進措施以提高產(chǎn)品的性能。產(chǎn)品的性能評價包括技術(shù)評價、經(jīng)濟評價兩個方面。這一階段是產(chǎn)品設(shè)計過程的總結(jié)階段，目的是通過對已確定的操作系統(tǒng)的具體使用，檢驗其實際的使用價值。
在實施機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的過程中，要正確處理好質(zhì)量與成本、市場需求與技術(shù)可能性、長期發(fā)展和短期利益之間的矛盾關(guān)系，在滿足市場需要的前提下，使產(chǎn)品具有足夠的競爭力，同時又要符合當前實際情況和技術(shù)可實現(xiàn)性，以保證產(chǎn)品獲得最大的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻：
