時間：2022-10-02 21:39:45
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篇機電一體化設(shè)計，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。
因為要對植被進行處理，所以，園林設(shè)計機電一體化技術(shù)在實際應(yīng)用中面臨的問題，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類似。因此，園林設(shè)計機電一體化機械在很大程度上與農(nóng)業(yè)機械相似。現(xiàn)在，園林設(shè)計機電一體化機械在實際應(yīng)用中還存在許多缺陷，具體來說，包括以下幾點。
1.1種類比較少
現(xiàn)在市場上常見的有各種修剪機、灑水機等，這些比較單一，還有許多機電一體化機械并不常見，如移植機等。在許多發(fā)達國家，其園林設(shè)計機電一體化設(shè)備更加多樣化，在美國、歐洲等國家，其園林設(shè)計設(shè)備種類就更多，用途也更廣泛。國內(nèi)也有許多知名品牌的銷售，如綠友、東方園林等，在國內(nèi)還有許多生產(chǎn)園林機械的著名廠家，在淮安、揚州等地就有許多知名廠家。
1.2普及率低
與數(shù)十年前相比，園林設(shè)計中采用機電一體化機械的頻率雖然有所升高，但就目前來講，機械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發(fā)達地區(qū)相比，我國大部分地方還在用半自動化機械工作，距離全自動機械工作還有一定距離。
1.3利用率較低
部分園林機電設(shè)備會投入使用，但機電設(shè)備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問題，錯誤的操作規(guī)程對機電設(shè)備造成很嚴重的破壞，導(dǎo)致維修費用升高，使成本不降反增；二是沒有將機電設(shè)備的利用效率最大化，導(dǎo)致資源浪費，增加了管理與維護的成本，阻礙了機電設(shè)備在園林設(shè)計方面的投入和使用。
1.4保管和維護不到位
機械是易損耗的，使用過程中難免會出現(xiàn)故障，但有些企業(yè)由于缺乏技術(shù)人員維修不到位，有的根本不進行定期維修，故障的機器多數(shù)被棄置倉庫，卻利用人力完成作業(yè)，這成為園林設(shè)計中機電一體化的缺點。不懂得機械結(jié)構(gòu)和原理，不熟悉機械的操作，不知道如何保養(yǎng)機械，導(dǎo)致機械使用壽命降低。對上述問題，企業(yè)必須制定相關(guān)的操作規(guī)程，讓員工認真學(xué)習(xí)操作規(guī)范以及正確的使用方法。另外，在大規(guī)模使用園林機電一體化機械時引起的噪音、環(huán)境污染等問題也有待解決。機電一體化的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，專業(yè)化是必不可少的。由于各類科技學(xué)科發(fā)展及相互滲透，促使了機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)、部門的飛速發(fā)展。其中機電一體化在園林設(shè)計中也得到了應(yīng)用。
2機電一體化在園林設(shè)計中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)也逐漸滲透進了園林設(shè)計。經(jīng)過兩千多年的發(fā)展，中國古典傳統(tǒng)園林所講究的意境已經(jīng)到了爐火純青的地步，雖然可能會有更好的園林出現(xiàn)，但是機電化已經(jīng)成了一個重要的發(fā)展趨勢，這是大勢所趨。園林設(shè)計中會融入更多的機電一體化等元素。沿著這個思路走，創(chuàng)造園林的科技文明和傳統(tǒng)意境對園林現(xiàn)代化的普遍需求相結(jié)合，是成就上流園林的必要條件之一。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：可編程序控制器;發(fā)展歷程;重要作用
前言
隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械控制生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足人們對生產(chǎn)生活的需求，因此現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)摒棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，取而代之的是集成化、規(guī)模化的生產(chǎn)為模式。可編程序控制器是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，并且這種新型控制模式已經(jīng)深入到了工業(yè)生產(chǎn)控制的各個模塊，可編程序控制器在機電一體化的設(shè)計中也越來越得到了廣泛的應(yīng)用，PLC的應(yīng)用也將是機電一體化設(shè)計發(fā)展的趨勢。
1.PLC的定義和發(fā)展歷程
PLC（可編程序控制器）是隨著工業(yè)發(fā)展應(yīng)運而生的一種以數(shù)字運算操作為基礎(chǔ)的電子裝置，其工作原理是采用可以編制程序的存儲器來儲存在控制器內(nèi)部的各種運算及指令，其中包括計算機技術(shù)中的順序運算、邏輯運算、算術(shù)運算等。
并通過轉(zhuǎn)換器將人們輸入指令轉(zhuǎn)換成機器能夠識別機器語言，轉(zhuǎn)換完成后將指令輸出最終達到控制機械生產(chǎn)的目的[1]。
上個世紀六十年代可編程序控制器的雛形就已經(jīng)產(chǎn)生，進入七十年代后PLC技術(shù)在國外已經(jīng)得到了發(fā)展，一些中小型的企業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，全球經(jīng)濟一體化進程加快的同時，發(fā)達國家更加注重了對可編程序控制器知識產(chǎn)權(quán)的保護。對于我國PLC技術(shù)來說，沒有一個從研制開發(fā)到生產(chǎn)的過程，而是成套的設(shè)備引進來使得可編程序控制器得到廣泛的應(yīng)用。
2.PLC技術(shù)在機電一體化設(shè)計中的運用
PLC技術(shù)與其他的控制器相比，其操作更簡單、抗干擾性強、穩(wěn)定性和可靠性高。基于以上的優(yōu)點，使得其在化工、電子、交通、機械等工業(yè)控制領(lǐng)域的機電一體化設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。
2.1 PLC技術(shù)在機電一體化設(shè)計中對運動控制的應(yīng)用
在機電一體化設(shè)計中，PLC主要是實現(xiàn)控制功能，在運動控制方面，它可以有效的控制機械的直線運動和曲線運動甚至是圓周運動。在不同的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)可以體現(xiàn)其不同的應(yīng)用特點，在電氣生產(chǎn)中，PLC技術(shù)可以很大程度上提升機械生產(chǎn)的性能，并可將自動化水平大大的增加。在設(shè)計運動控制的混凝土攪拌生產(chǎn)中，運用了PLC技術(shù)可以在很大程度上保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，經(jīng)過實際研究分析，PLC技術(shù)可以有效的控制機械設(shè)備故障的發(fā)生率，為生產(chǎn)減少了能源的消耗，并提高了生產(chǎn)效率[2]。
2.2 PLC技術(shù)在機電一體化設(shè)計中對數(shù)據(jù)控制的應(yīng)用
在機械加工的生產(chǎn)過程中，PLC會與計算機數(shù)據(jù)控制器組成一個整體，在控制機械加工運算方式的同時實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的控制，通過窗口軟件，技術(shù)人員可以自由的對設(shè)備間的數(shù)據(jù)進行共享并控制，從已有的PLC技術(shù)發(fā)展趨勢來看，在今后的機電一體化系統(tǒng)中，基于PLC技術(shù)的控制將會占據(jù)主導(dǎo)地位。
2.3 PLC技術(shù)在機電一體化設(shè)計中對生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用
對于PLC技術(shù)能否在機電一體化設(shè)計中勝任重要的工作，要看PLC技術(shù)能否很好的對工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)過程進行很好的控制，在控制的過程中，技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)系數(shù)做為判定控制是否合格的重要標準，例如電壓、電流、溫度、壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)的系數(shù)。經(jīng)過對相關(guān)數(shù)據(jù)系數(shù)的當(dāng)前值和歷史值的對比可以在第一時間得知機械生產(chǎn)過程中是否出現(xiàn)了故障及差錯，從而保證生產(chǎn)的效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益。在機械控制方面，PLC技術(shù)應(yīng)用最廣泛的控制方式就對生產(chǎn)過程控制[3]。
3.PLC技術(shù)在機電一體化設(shè)計中應(yīng)用實例
3.1 PLC技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
PLC技術(shù)在各個領(lǐng)域的到了廣泛的應(yīng)用，例如供水控制系統(tǒng)。隨著城市居民對供水的大量需求，供水管網(wǎng)的流量必須要隨用水量的變化而隨機變化才能滿足人們不同時間段對水量需要，傳統(tǒng)的控制方式不能夠控制的相對準確。因此水務(wù)企業(yè)在供水系統(tǒng)中應(yīng)用了PLC技術(shù)。PLC技術(shù)可以保證管網(wǎng)的壓力變化不會因為水量的變化而對供水系統(tǒng)產(chǎn)生影響。其工作原理為：當(dāng)供水設(shè)備啟動后其中一臺水泵在控制器的控制下設(shè)定一定的速率升速運行，運行一段時間后，管網(wǎng)壓力不斷升高以后，可以將當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一值，當(dāng)用水量增大時電機轉(zhuǎn)速可以隨著水量的增加提高到一個新值并穩(wěn)定。經(jīng)過控制器的一些列控制可以在一定程度上減少供水過程中的資源浪費，還可以保證供水管道不會因為供水壓力的不規(guī)律而產(chǎn)生的損害。
3.2 PLC技術(shù)在閘門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
我國大多數(shù)的水庫閘門控制仍然采用的是相對陳舊串阻啟動控制柜，由于近些年技術(shù)和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，串阻啟動控制柜已經(jīng)不能體現(xiàn)其控制優(yōu)勢，相反的在串阻啟動控制柜越來越展現(xiàn)了其接線工藝復(fù)雜、設(shè)備占地面積大的劣勢。相關(guān)技術(shù)人員對原有系統(tǒng)的工作原理進行認真研究和現(xiàn)場實際考察，考察結(jié)果發(fā)現(xiàn)運用PLC技術(shù)的 控制器不僅可以改善原有控制器的缺點，還能使閘門升降過程中的動作更加簡單，方便操作。其工作原理很簡單，只需保證抱閘與電機同步運行
并同時監(jiān)測變頻器故障等信號，將內(nèi)部指令結(jié)合閘位傳感信號做成控制軟件即可。
4.結(jié)語
經(jīng)過本文以上的研究和論證分析，筆者可以得出以下結(jié)論，在機械控制領(lǐng)域PLC已經(jīng)展現(xiàn)了其優(yōu)勢，并為機電一體化設(shè)計做出了貢獻，但是在現(xiàn)實的成產(chǎn)生活中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)可編程序控制器的強大功能，發(fā)揮真正的作用，還需要大家做進一步的努力，首先應(yīng)該深入的了解控制器所控制的對象，其次應(yīng)該將PLC技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用在機電一體化設(shè)計中。近年來我國機電一體化成為工業(yè)發(fā)展新亮點，隨著我國工業(yè)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，PLC已經(jīng)展現(xiàn)了其強有力的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展空間，并且將會為我國的機電一體化進程做出巨大的貢獻。
參考文獻：
[1]武文佳，丁廣鑫，趙明艷，等.基于Solid Works&LabVIEW的虛擬原型機電一體化設(shè)計技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2012.
關(guān)鍵詞：機電一體化設(shè)計PLC 提升機電控技術(shù)
中圖分類號： TU85 文獻標識碼： A
前言：
當(dāng)前，隨著計算機、電力電子技術(shù)及自動控制理論等的發(fā)展，機電一體化正在大踏步走進煤礦，其中礦井提升是機電一體化在煤炭行業(yè)最完美的結(jié)合之一。它是通過PLC這種先進的控制器轉(zhuǎn)化并充分實現(xiàn)在提升過程中提升要完成的啟動加速、等速、減速、及爬行等階段，其拖動力及速度將隨之變化，每個階段控制方式也不完全相同。
1、電控系統(tǒng)中PLC應(yīng)用的必要性
PLC即可編程邏輯控制器，它具有邏輯控制、模擬量閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制。如今PLC都配有A／D、D／A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運算功能，有的還有PID功能，這些功能使PLC在模擬量閉環(huán)控制。運動控制、速度控制等方面具有了硬件基礎(chǔ)；許多PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服設(shè)備，PLC可實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程序終端設(shè)備，可實時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為系統(tǒng)分析、研究工作提供依據(jù)，利用PLC自檢信號可以實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強有力通信功能，可以與計算機或其他智能裝置進行通信機聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制。PLC的應(yīng)用通常可分為順序控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)。它具有抗干擾能力強，可靠性高；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、應(yīng)用靈活；編程方便、易于使用；功能完善、擴展能力強；PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便、維修方便、維修工作量小；結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化。
提升機是煤礦生產(chǎn)過程中十分重要的設(shè)備，高度可靠、安全第一、使用便利、功能強大是對提升機電控設(shè)備的基木要求。近年來，計算機控制技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，在提升機電控系統(tǒng)中引入計算機控制技術(shù)已經(jīng)成為時代的趨勢。PLC是一種專門應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的計算機，因其具有大量的處理開關(guān)，故不需改變外部接線，只需通過程序改變就可修改控制程序。編程簡單、操作容易、省時省力，且PLC本身功耗低，故障率低，抗干擾能力強，可靠性高，性價比高，集成化、自動化程度高，維護簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜程度較高的邏輯運算。可以說，在提升機電控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，是提升機運行安全性提高、維護工作量減少、提升時間縮短、生產(chǎn)效率提高的有效措施。
2 、 PLC技術(shù)的功能與應(yīng)用原理
PLC技術(shù)是一種較為完善的數(shù)字運算操作系統(tǒng)，在工業(yè)環(huán)境系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PLC的貯存器可依靠多種方式來就生產(chǎn)過程或各類型機器進行控制，如模擬的、數(shù)字的輸入與輸出等。PLC技術(shù)特性眾多，如使用便利、通用性強等。隨著國內(nèi)計算機技術(shù)發(fā)展的日益深入，其于工業(yè)控制領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用越加完善。此外，PLC技術(shù)還具備自診斷和監(jiān)控功能，即系統(tǒng)異常情況卜的運行自動終止和報警信號的發(fā)出，且能夠借助軟件來監(jiān)測故障和校驗程序。依靠先進PLC技術(shù)替換了傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制方式，其作為工作計算機，微處理功能十分獨特，通過對外部信號的采集來做出邏輯判斷，進而對各個執(zhí)行原件進行指令傳輸，從而實現(xiàn)對提升機控制的自動化。
3 、 PLC在提升機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用
基于PLC技術(shù)的礦井交流提升機電控系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)如圖所示，要由以下5部分組成：高壓主電路(包括高壓換向器、電動機、啟動柜、動力制動電源)、主控PLC電路、提升行程檢測與顯示電路、提升速度檢測、提升信號電路，其中高壓主電路部分仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路。
圖1電控系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)圖
工作過程：當(dāng)井口或井底通過信號通信電路發(fā)出開車信號后，開車條件具備。司機將制動手柄向前推離緊閘位置。主電動機松閘。司機將主令控制器的操作手柄推向正向(或反向)極端位置，主控PLC通過程序控制高壓換向器首先得電，使高壓信號送入主電動機定子繞組，主電動機接人全部轉(zhuǎn)子電阻啟動，然后依次切除8段電阻，實現(xiàn)自動加速，最后運行在自然機械特性上。交流提升機運行時，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電動機轉(zhuǎn)動，輸出2列a／b相脈沖，分別接到主控PLC的高速計數(shù)器HSC0的a／b相脈沖輸入端，由主控PLC根據(jù)a／b脈沖的相位關(guān)系，自動確定HSC0的加、減計數(shù)方式。根據(jù)HSC0的計數(shù)值，就可以計算出提升行程并顯示。同時只根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的a相脈沖，主控PLC進行加計數(shù)。根據(jù)HSC1在恒定間隔時間內(nèi)的計數(shù)值，就可以計算出提升速度。
下面是PLC控制軟件主程序流程圖如圖所示。
圖2PLC控制軟件主程序流程圖
(1)初始化子程序用于對高速計數(shù)器HSC0和HSC1進行以下操作：寫控制字、定義工作模式、清零、寫設(shè)定值、設(shè)置定時中斷、連接中斷、啟動計數(shù)。
(2)制動油泵、油泵、動力制動電源、五通閥電磁鐵、四通閥電磁鐵和安全閥電磁鐵等的控制屬于交流提升機安全運行所需輔助設(shè)備的控制。
(3)制動油過壓信號、制動油過熱信號和油過壓信號的顯示控制用于交流提升機工作狀態(tài)的顯示控制。
(4)調(diào)繩閉鎖回路是在調(diào)繩過程中起安全保護作用。雙卷簡提升機換水平調(diào)繩時，調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)1hk－3斷開，使調(diào)繩連鎖環(huán)節(jié)串入安全回路。正常運行時，1hk－3接通，調(diào)繩連鎖不起作用。
(5)提升信號回路用于對交流提升電動機啟動或減速作好準備。
(6)位置測量子程序用于測量提升機在礦井中的位置。
(7)行程顯示子程序根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個數(shù)來顯示當(dāng)前的行程位置。
(8)減速信號回路和減速信號鈴用于減速控制并且發(fā)出鈴聲提示信號。
(9)自動換向工作回路和手動正反轉(zhuǎn)工作回路分別用于自動和手動方式下對交流提升電動機進行正反轉(zhuǎn)控制。
(10)安全回路用于防止和避免交流提升機發(fā)生意外事故。
(11)定時器控制回路和轉(zhuǎn)子電阻通斷控制用于交流提升電動機啟動或減速時的轉(zhuǎn)子電阻切換控制。
(12)動力制動回路用于動力制動電源的投入與切除控制。
(13)腳踏制動聯(lián)鎖和工作閘繼電器用于交流提升電動機制動控制。
下面簡述PLC在提升機運行過程中的重要環(huán)節(jié)(梯形圖略)；
(1)安全回路通過連鎖功能保證了提升機安全、可靠運行，當(dāng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時PLC輸出斷電信號，安全回路運行指示燈熄滅，安全閩電磁鐵不得電，提升機進行安全制動。其中安全回路由主令控制器手柄零位連鎖觸電、工作閘制動手柄連鎖觸點、測速回路斷線監(jiān)視繼電器KV的動合觸點、過速保護繼電器動合觸點、常速保護繼電器動合觸點、高壓油過壓輔助動合觸點、制動油過壓輸出動斷觸點、過卷開關(guān)松繩保護開關(guān)、閘瓦磨損保護開關(guān)、調(diào)繩開關(guān)調(diào)繩閉鎖賄賂觸電等觸電、元件完成安全保護。
(2)控制回路工作過程。
開車前的準備條件：將制動手柄至全抱閘位置(通電)，主令控制器處于中間位置(接通)，個轉(zhuǎn)換開關(guān)板至所需位置；主回路和輔助回路送電；啟動油泵；如果安全回路正常，安全回路指示燈亮，解除安全制動。
提升機啟動加速：當(dāng)井口發(fā)來開車信號，將制動手柄至于松閘位置，電機啟動并完成8級啟動運行。
(3)等速階段。
(4)正力減速階段。
(5)低速爬行階段。
(6)停車：當(dāng)達到停車點時，換向開關(guān)被撞開，使工作閘繼電器斷電，自動實現(xiàn)工作制動，同時使提升機控制只能選擇反向運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動換向，防止過卷。
4、提升機電控系統(tǒng)PLC的應(yīng)用效果
首先，在提升機電控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，表現(xiàn)出十分顯著的優(yōu)越性，不但減小了控制系統(tǒng)體積，也簡化了提升控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)故障率得到了很大程度上的減少;其次，在提升機電控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，使得系統(tǒng)木身按照程序邏輯指令嚴格執(zhí)行，協(xié)調(diào)了各程序間的動作配合，使體止時間得以縮短，提升機生產(chǎn)能力大幅度提高，從而表現(xiàn)出十分顯著的經(jīng)濟效益;最后，在提升機電控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，從而將提升信號與提升機控制有效地結(jié)合在一起，嚴格閉鎖了提升機的操作與信號發(fā)送，避免了人為因素所帶來的運行隱患，提高了提升機電控系統(tǒng)自動化程度，便利了安全生產(chǎn)，維護工作量和耗電量明顯減少，節(jié)能效果十分顯著。
結(jié)束語：
PLC技術(shù)在提升機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性和前瞻性，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)需求的有機融合，依靠PLC技術(shù)應(yīng)用，來建設(shè)、優(yōu)化提升機電控系統(tǒng)，對于電控系統(tǒng)的性能提升十分關(guān)鍵，極具推廣意義。隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展和PLC應(yīng)用經(jīng)驗的沉淀積累，我們有理由相信，PLC技術(shù)必將在提升機電控系統(tǒng)乃至整個工業(yè)大環(huán)境中得到更好的應(yīng)用，從而發(fā)揮出更為全面、穩(wěn)定的作用。
參考文獻：
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(xué)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(xué)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(dāng)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(xué)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(xué)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:中國制造2025；機電一體化；現(xiàn)狀；展望；863計劃
1當(dāng)前機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國機電一體化的研究主要伴隨著“863項目計劃”而開展，我國的智能機器人等項目也在該計劃的支持下取得突飛猛進的發(fā)展，目前我國的工業(yè)化整體處于“工業(yè)3.0”左右的階段。（1）數(shù)控技術(shù)方面：截止2016年，我國數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷58年，目前國產(chǎn)數(shù)控機床可供品種達2000左右多種，船舶制造、航空航天等行業(yè)的發(fā)展拉動高端數(shù)控機床的發(fā)展，進而推動機電一體化進程。（2）工業(yè)機器人方面:目前，國內(nèi)機器人銷量以百分之四十五以上速度增長，并且我國計劃有系統(tǒng)地攻關(guān)，在原有的良好基礎(chǔ)上更上一層，后期能立于世界先進行列之中。（3）激光術(shù)方面：近年來，激光技術(shù)發(fā)展很快，我國自1985年以來，更以每年25%以上速度增長，最近又擴大了緊湊型的高功率激光器的應(yīng)用的范圍，例如，用于激光制造、汽車發(fā)動機的發(fā)展或用于空間探索的推進器系統(tǒng)改造。（4）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面：推行互聯(lián)網(wǎng)思維下的智能制造，蘇州紐威閥門有限公司和三一集團有限公司分別運用CAX系統(tǒng)和SPC工具進行智能制造，提高了效率，建立了一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。通過這幾方面可以看出機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計有著很大發(fā)展，但是離德國、美國等歐美國家還有一定的差距。
1.2國外研究現(xiàn)狀
機電一體化的相關(guān)研究在國外最早在上個世紀60年代開始，在九十年代后期機電一體化進入深入發(fā)展階段，并出現(xiàn)了“機電液”和“機電光”等一些新的分支，現(xiàn)階段以德國和美國為代表的發(fā)達國家工業(yè)化發(fā)展已經(jīng)達到了“工業(yè)4.0”，并在國際上處于領(lǐng)先地位。
2未來建立機電一體化的產(chǎn)品概念設(shè)計理論與方法的意義
未來建立機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計理論與方法意義深遠，在新的技術(shù)不斷沖擊下，機電一體化會不斷提高，能提高我國的機械工業(yè)化水平，也是社會生產(chǎn)力的必然要求，能在追求特定價值功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，能很好地代表當(dāng)今機械工業(yè)主要趨勢。
3未來機電一體化的發(fā)展展望
未來，隨著微電子技術(shù)和機械電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化必將注入更多新的內(nèi)容，各個學(xué)科將繼續(xù)相互交叉、相互支持和互相發(fā)展，并且機電一體將朝著更加智能化、微型化、系統(tǒng)化和環(huán)保化方向發(fā)展，總理在政府工作報告中指出，實施“中國制造2025”計劃，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，智能轉(zhuǎn)型，強化基礎(chǔ)，綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國，并且我國今年推出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，并且在一些高等院校舉辦“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新比賽，并取得不錯的效果，讓機電一體概念設(shè)計理論與方法化不斷升級，加強了工業(yè)化與信息化的緊密結(jié)合，下一階段我們將運用信息—物理融合系統(tǒng)（CPS）,實現(xiàn)大型大型工程系統(tǒng)實時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)，更好利用機電一體化解決實際問題，不斷促進中國工業(yè)化發(fā)展。
4結(jié)語
在“中國制造2025”計劃的推動下，機電一體化的研究和相關(guān)領(lǐng)域必將出現(xiàn)突飛猛進的發(fā)展，當(dāng)然，與機電一體化相結(jié)合的技術(shù)（機電液和機電光）很多，相信未來在機電一體化的促使下中國工業(yè)將邁向“工業(yè)4.0”。
作者:于志業(yè) 單位:太原科技大學(xué)
參考文獻：
[1]孫彥廣。工業(yè)智能控制技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2007.
[2]李建勇。機電一體化技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，2004.
關(guān)鍵詞:機電一體化 系統(tǒng) 目標 實現(xiàn)
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(b)-0106-01
機電一體化起源于上世紀八十年代的日本,它融合了機械、自動控制、伺服傳動、電子、信息處理、傳感檢測、系統(tǒng)總體等多種技術(shù),并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。它不是上述技術(shù)的簡單疊加,而是在從系統(tǒng)理論出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標,對各組成部分及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質(zhì)運動,能量變換進行研究,組成有機的系統(tǒng),集成各種技術(shù),并在系統(tǒng)軟件程序和微電子的有序控制信號的作用下,使物質(zhì)和能量形成有規(guī)律運動的軌跡,在多功能性、高精度、高安全性、高可靠性、低能耗等諸多方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能融合成最優(yōu)效果的系統(tǒng)工程技術(shù)。
1 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的目標
機電一體化系統(tǒng)的總體目標就是中和利用機械、電子、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢,使系統(tǒng)的效果最優(yōu)化,從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。具體可以分為以下幾條。
1.1 提高系統(tǒng)的精度
機電一體化系統(tǒng)采用了大量的電子裝置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械傳動裝置,消除了原來的機械損耗、彈性形變所引起的誤差,簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),采用電子裝置實現(xiàn)自動檢測和控制,從而縮小了動態(tài)誤差,使工作精度得到大幅度的提升。
1.2 增強系統(tǒng)的功能
由于采用了多種新型的技術(shù),從而使傳統(tǒng)的機械裝置擁有了電氣產(chǎn)品的功能,比如系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展,在自動控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和動力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類的功能,使它具有自動判斷、邏輯推理、自主決策等能力,以求獲得更高的控制性能。使原來的機械裝置,擁有了人工智能的功能。
1.3 提高系統(tǒng)的安全行和可靠性
機電一體化系統(tǒng)由于采用了多種新型的技術(shù),從而使系統(tǒng)具有自動檢測的功能,當(dāng)運行的設(shè)備中出現(xiàn)潛藏的故障時,系統(tǒng)可以實時進行在線檢測和修復(fù),從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
1.4 降低能耗、節(jié)約能源
機電一體化系統(tǒng)采用了一些低能耗的電子裝置,有些裝置的材料是可以重復(fù)利用的,這些綠色材料在使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后還能回收利用。這些低能耗的裝置在使用的過程中節(jié)約了能源,符合現(xiàn)在建設(shè)資源節(jié)約型社會的要求。
1.5 提高效率、降低成本
由于使用了機電一體化系統(tǒng),在產(chǎn)品的研發(fā)過程中,縮短了準備時間,減少了產(chǎn)品的開發(fā)時間,使不合格產(chǎn)品的數(shù)量大大減少,提高了生產(chǎn)效率,降低了成本。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,機電一體化系統(tǒng)可以使用計算機、數(shù)控機床等輔助設(shè)備,把人們從一些復(fù)雜、危險的勞動環(huán)境中解放出來,同時生產(chǎn)過程又可以實現(xiàn)過程控制,提高了生產(chǎn)效率。
1.6 簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)的產(chǎn)品大都采用笨重的電氣結(jié)構(gòu)和機械變速裝置,這不但阻礙了生產(chǎn)的效率,而且也增加了系統(tǒng)的體積和重量,在使用和維護的過程中帶來了諸多的不便。現(xiàn)在采用微電子和集成電路構(gòu)成的系統(tǒng),不但大幅提高了生產(chǎn)的效率,還減小了系統(tǒng)的體積,簡化了結(jié)構(gòu),減輕了重量。
1.7 降低了產(chǎn)品的價格
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,新型的電力電子器件層出不窮,新的生產(chǎn)工藝不斷出現(xiàn),而且電子器件的價格也在不斷地下降,電子器件日益平民化,極大地擴展了使用的范圍。而且功能越來越完善,維護越來越方便,使用壽命在不斷地延長。所有這些因素相加導(dǎo)致產(chǎn)品的價格在不斷地下降,從而反過來擴大其應(yīng)用范圍。
1.8 增加特殊的應(yīng)用功能
隨著用戶對產(chǎn)品要求的多樣性,系統(tǒng)可以通過軟件編程或者是數(shù)控加工中心等來實現(xiàn)客戶的產(chǎn)品的特殊要求,生產(chǎn)出個性化的產(chǎn)品,使其滿足用戶的要求及不同現(xiàn)場的需求。系統(tǒng)對這些功能的實現(xiàn),形成了控制系統(tǒng)的智能化的發(fā)展趨勢。
2 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方法
2.1 機電互補法
機電互補法也就是我們常說的取代法,這種方法的特點是:為了逆補傳統(tǒng)機械裝置或者子系統(tǒng)的不足,而采用新型的電子元件來代替機械裝置。該方法就是改造舊產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進行技術(shù)改造常用的方法,也是改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的常用方法。比如用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機械式變速結(jié)構(gòu)等。
2.2 融合法
融合法就是將具有一定功能的部件或者子系統(tǒng)按照他們的功能有機的融合在一起,構(gòu)成一些具有更高性能的系統(tǒng)。比如激光打印機的激光掃描鏡,它就是電機的轉(zhuǎn)子軸,這是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)融合的一個具體實例。機電一體化系統(tǒng)強調(diào)技術(shù)的融合和學(xué)科的交叉作用,各單元相互輔助、相互促進、相互提高,使整體的功能遠大于各單元的簡單相加。
2.3 組合法
組合法就是將融合法所形成的標準功能部件或者子系統(tǒng),按照功能分類,采用搭積木的方式組合成各種機電一體化系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的種類繁多,生產(chǎn)廠家眾多,他們的產(chǎn)品也就五花八門,導(dǎo)致使用時不能通用,無形中浪費了大量的資源,因此,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、通信接口、控制接口的機電一體化系統(tǒng)單元子系統(tǒng)就顯得尤為重要。比如研制集減速、智能調(diào)速、電機控制于一身的動力單元模塊,具有遙感、圖像處理、路徑識別等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。利用這些標準單元模塊就可以迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品,同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這樣可以節(jié)約生產(chǎn)的成本,也便于后期的維修和護理。
3 結(jié)語
綜上所述,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是一項非常復(fù)雜的工程,不是單一部門能夠獨自完成的,它需要眾多行業(yè)合作才能實現(xiàn)。在設(shè)計系統(tǒng)時,應(yīng)根據(jù)機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來確定電氣參數(shù),綜合運用多學(xué)科知識,充分體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。
參考文獻
[1] 武藤一夫.機電一體化[M].北京:科學(xué)出版社,2007.
關(guān)鍵詞：高職；機電；一體化模塊
一、一體化模塊教學(xué)概述
一體化教學(xué)模式是指在企業(yè)里學(xué)習(xí)實際操作和在職業(yè)學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識平行進行，是企業(yè)訓(xùn)練與學(xué)校教育密切結(jié)合起來。接受雙元制職業(yè)教育的學(xué)生，70%的時間在企業(yè)，30%的時間在學(xué)校。一體化教學(xué)是順應(yīng)當(dāng)前職業(yè)技術(shù)教育發(fā)展而產(chǎn)生的一種教學(xué)模式，理論一實踐一體化，即將課堂教學(xué)搬到實際操作室，把理論教學(xué)與實際操作融為一體，通過一體化教師的講解、演示、巡回輔導(dǎo)等教學(xué)手段，讓學(xué)生通過聽、看、練等手法全面調(diào)動大腦的學(xué)習(xí)動機，使學(xué)生更快，更牢固地掌握所學(xué)知識。其主要特征是強調(diào)學(xué)生參與教學(xué)全過程，強調(diào)學(xué)生互相合作解決實際問題，強調(diào)以模塊為基礎(chǔ)的經(jīng)驗性知識培養(yǎng)。一體化模塊教學(xué)模式要求理論教學(xué)與實踐教學(xué)內(nèi)容的一體化，課程以模塊的形式組織，教師在知識、技能、教學(xué)能力上的一體化，同時還包含教學(xué)場所的一體化、教材教案的一體化、教學(xué)組織過程的一體化。
（一）機電一體化模塊教學(xué)的內(nèi)涵
一體化模塊教學(xué)模式要求理論教學(xué)與實踐教學(xué)內(nèi)容的一體化，課程以模塊的形式組織，教師在知識、技能、教學(xué)能力上的一體化，同時還包含教學(xué)場所的一體化、教材教案的一體化、教學(xué)組織過程的一體化。因此，一體化模塊教學(xué)絕不是理論教學(xué)和實習(xí)教學(xué)在形式上的簡單組合，而是從學(xué)生技能技巧形成的認知規(guī)律出發(fā)，實現(xiàn)理論與實踐的有機結(jié)合。
通過一體化模塊教學(xué)，實現(xiàn)了理論和實踐的高度統(tǒng)一，教學(xué)更加直觀、更加易學(xué)，突出操作技能的訓(xùn)練，使學(xué)生既具備必要的理論知識，又具備熟練的操作技能，還具有較強的發(fā)展?jié)撃埽瑢W(xué)生畢業(yè)后能很快適應(yīng)生產(chǎn)崗位，體現(xiàn)技工學(xué)校教育的特色，為社會輸送高素質(zhì)的技能型人才。
（二）機電一體化模塊教學(xué)的基本特征
一體化模塊教學(xué)具有很多明顯的特征，它與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比較主要具有職業(yè)定向性，情境性，互動性，實用性，高效性等基本特征。
1.職業(yè)定向性
一體化模塊教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)與專業(yè)培養(yǎng)目標的一致性。一體化模塊教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容是以模塊的形式來劃分的，它不僅能滿足學(xué)校教學(xué)大綱的要求，還能根據(jù)實際情況與企業(yè)生產(chǎn)實踐相對應(yīng)，有的甚至可以與工作崗位相吻合，因此課程的職業(yè)定向性十分明確。一體化模塊教學(xué)的教學(xué)形式，以及課程內(nèi)容都體現(xiàn)出很好的職業(yè)定向性。
2.情境性
一體化模塊教學(xué)把理論教學(xué)與技能訓(xùn)練融為一體，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過對課程，對生產(chǎn)，對社會實踐創(chuàng)設(shè)有挑戰(zhàn)性的問題情境，實現(xiàn)教學(xué)與現(xiàn)實情境的溝通與融合。一體化模塊教學(xué)能使學(xué)生在真實的現(xiàn)場來感知所學(xué)的內(nèi)容，能在現(xiàn)實的操作過程中學(xué)習(xí)專業(yè)技能知識，進一步理解消化專業(yè)理論知識。
3.互動性
一體化模塊教學(xué)的學(xué)習(xí)不是既定的，而是動態(tài)變化的，是由模塊教學(xué)內(nèi)容和研究方式交互作用而生成的。一方面，學(xué)習(xí)者不斷地從模塊課程內(nèi)容中感知、提取信息，進行“交互”，正確理解事物運動狀態(tài)與規(guī)律的表征，形成自己的心智結(jié)構(gòu)；另一方面，不同學(xué)習(xí)者具有不同的經(jīng)驗世界，從而對某個問題有不同的看法，通過相互爭辯，討論，交流，實踐，共同解決問題，可以形成更豐富、深刻的理解，從而獲取更多的知識與經(jīng)驗。
4.實用性
“一體化模塊教學(xué)”可以實現(xiàn)理論與實踐的一體化，課程內(nèi)容是經(jīng)過教師反復(fù)篩選編制的，課程內(nèi)容的深度和廣度以實際工作需要為尺度的，課程重點在于職業(yè)技能的學(xué)習(xí)和養(yǎng)成，突出“寬基礎(chǔ)”和“雙融合”的原則。一體化模塊教學(xué)的課程以能力為導(dǎo)向，能合理的處理專業(yè)基礎(chǔ)知識與專業(yè)技能之間的關(guān)系，產(chǎn)學(xué)結(jié)合，突出實踐，從而形成連貫的、全面的、完整的教學(xué)體系，具有很強的實用性。
5.高效性
“一體化模塊教學(xué)"的課程設(shè)置打破了原有課程的模式，對知識和技能體系重新組合，刪除了那些交叉重復(fù)的內(nèi)容，可以有效的避免講授知識的重復(fù)和理論實訓(xùn)課程的脫節(jié)，使學(xué)生的專業(yè)知識學(xué)習(xí)和專業(yè)技能的掌握相輔相承。
二、確立機電專業(yè)一體化教學(xué)采取的措施
（一）機電理論和實踐一體化教學(xué)體系
樹立綜合職業(yè)能力的課程觀，確立適合地域經(jīng)濟發(fā)展的機電專業(yè)的培養(yǎng)目標現(xiàn)代職業(yè)教育課程觀的主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，課程目標由“知識主體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生主體”。教學(xué)目標是學(xué)生個體以及他們心理和行為的變化。為此要研究學(xué)生的認識和學(xué)習(xí)規(guī)律，要使學(xué)生的各種學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律保持一致。第二，教育導(dǎo)向要逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌髽I(yè)專家導(dǎo)向”。傳統(tǒng)的課程的設(shè)計通常由教育部門來決定，由于角色和角度的約束，課程往往側(cè)重學(xué)科知識的系統(tǒng)性，易脫離市場實際。一體化本位課程則要求更多地聽取、吸收、采納機電行業(yè)專家們的意見和建議，以更好地把握職業(yè)崗位現(xiàn)在和將來對從業(yè)人員的能力要求。第三，綜合職業(yè)教育能力課程的中心是學(xué)生，教師將成為學(xué)習(xí)的促進者和組織者。為適應(yīng)個體差異，學(xué)生可以有不同的課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)進度。
（二）構(gòu)建一體化實訓(xùn)教學(xué)場所
（1）在實訓(xùn)基地仿真實訓(xùn)。校內(nèi)實訓(xùn)基地應(yīng)滿足機電仿真實訓(xùn)f的需要，加大軟、硬件設(shè)施投入，再造校內(nèi)實習(xí)、實訓(xùn)真實工作場景，使學(xué)生在校內(nèi)基地進行仿真實踐，切實培養(yǎng)其職業(yè)素養(yǎng)和技能。機電專業(yè)教師進行相應(yīng)實訓(xùn)指導(dǎo)，實現(xiàn)職業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)一體化培養(yǎng)。
（2）在校外實訓(xùn)基地現(xiàn)場實訓(xùn)。校外實訓(xùn)基地主要是企業(yè)，為高職院校學(xué)生提供包括基本技能和綜合能力兩方面的真實的實踐環(huán)境。由于學(xué)生在校外實訓(xùn)基地是頂崗培訓(xùn)，在各個實訓(xùn)項目中均安排了技能訓(xùn)練。通過有關(guān)設(shè)備及工具的使用，掌握本專業(yè)儀器設(shè)備的操作技能并熟悉其原理、結(jié)構(gòu)和性能等，為學(xué)生今后工作打下基礎(chǔ)。另外，學(xué)生在實習(xí)期間不僅能取得實際工作經(jīng)驗，還能培養(yǎng)團隊協(xié)作精神、群體溝通技巧、組織管理能力和領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)才能等個人綜合素質(zhì)。
參考文獻：
[1]陶曉峰.高職機電實訓(xùn)一體化教學(xué)改革研究.南昌大學(xué)，2010-2
【關(guān)鍵詞】空間站；機械臂；關(guān)節(jié)；機電一體化
1前言
隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展，空間機械臂在空間站建造、設(shè)備維護和科學(xué)實驗中起到了積極的作用，是空間站實現(xiàn)在軌組裝和維護的關(guān)鍵設(shè)備。由于太空殊環(huán)境和我國科技水平的制約，對空間機械臂的設(shè)計與控制問題的研究一直是該領(lǐng)域的熱點問題。其中機電一體化關(guān)鍵作為機械臂的關(guān)鍵組成部分，對空間機械臂的控制精度有著重要的影響。根據(jù)空間站的建設(shè)要求，基于機電一體化技術(shù)對為機械臂的關(guān)節(jié)進行設(shè)計，對滿足機械臂的可靠性、集成性和智能性特點具有積極的意義。
2機電一體化關(guān)節(jié)的總體設(shè)計
2.1機械臂的構(gòu)成
空間機械臂主要包括地面控制臺、在軌控制系統(tǒng)、末端作業(yè)工具系統(tǒng)、移動基座系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、末端效應(yīng)器系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與機構(gòu)系統(tǒng)、關(guān)節(jié)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)八個部分。其中，關(guān)節(jié)、臂桿等結(jié)果與末端的效應(yīng)器連接，然后通過關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)機械臂的空間運動。
2.2機械臂和關(guān)節(jié)的功能要求
根據(jù)空間站的設(shè)計要求，機械臂需要完成如下功能：（1）協(xié)助空間站的維護、建設(shè)和維修，保證空間站的正常運轉(zhuǎn)；（2）為航天員提供援助以增強其行動能力和安全性，減少其出艙次數(shù)；（3）最大限度降低航天員作業(yè)風(fēng)險，進行環(huán)境的安全檢查。
關(guān)節(jié)是機械臂的重要組成部分，通過關(guān)節(jié)的速度、位置和力閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)機械臂的旋轉(zhuǎn)運動和多自由度運動，關(guān)節(jié)的功能要求包括：（1）為機械臂提供操作負載與驅(qū)動能力；（2）為機械臂提供緊急制動功能，以及結(jié)構(gòu)保護和運動角度限制等功能；（3）實現(xiàn)機械臂的高精度測量和控制；（4）實現(xiàn)機械臂與中央控制系統(tǒng)間的信息交互功能；（5）關(guān)節(jié)局部損壞或功能失效時，提供方便的在軌拆卸安裝接口。
2.3機電一體化關(guān)節(jié)設(shè)計方案
因為機電一體化關(guān)節(jié)需要實現(xiàn)傳動、制動、驅(qū)動、驅(qū)動控制、溫度信號采集、位置和速度信號采集和通訊等多種功能，同時關(guān)節(jié)的重要和體積也受到嚴格的限制，因此在設(shè)計過程中要克服在滿足功能要求的前提下盡可能的小型化、輕量化特點，并要求關(guān)節(jié)具備足夠的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。為了克服這些難點，機電一體化關(guān)節(jié)的集成設(shè)計步驟主要包括如下幾步：（1）以調(diào)研為基礎(chǔ)，確定機電一體化關(guān)節(jié)的整體設(shè)計方案，主要包括零部件和傳感器的選型、中心孔走線以及冗余設(shè)計方案等；（2）首先根據(jù)實際的功能要求和性能參數(shù)分配零件的性能指標，要仔細核對關(guān)節(jié)內(nèi)所有位置零部件的尺寸和接口；（3）進行關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣控制硬件的設(shè)計；（4）設(shè)計關(guān)節(jié)的控制算法，并編寫相應(yīng)的控制軟件；（5）完成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)軟件的生產(chǎn)后，要對關(guān)節(jié)的性能和功能進行測試。
3機電一體化關(guān)節(jié)控制研究
3.1關(guān)節(jié)控制模式
根據(jù)中央控制器的指令，關(guān)節(jié)控制主要實現(xiàn)如下三種模式：
3.1.1位置控制
進行位置控制時，關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)會從中央控制器位接收位置指令，然后使用速度、電流和位置三閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對速度、電流和位置控制器進行環(huán)路設(shè)置，最后再通過傳感器得到關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速、電機等效電流和末端位置等信息，以此作為控制環(huán)路的閉環(huán)反饋。
3.1.2速度控制
進行速度控制時，關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)會從中央控制器接收速度指令，然后使用電流、速度雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對速度和電流控制器進行環(huán)路設(shè)置，然后再通過傳感器對關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速與電機等效電流進行采集和計算，以此作為控制環(huán)路的閉環(huán)反饋。
3.1.3力矩控制
力矩控制是系統(tǒng)柔順控制的一種備份模式，關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)會從中央控制器接收力矩指令，然后使用電流和力矩雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對力矩和電流控制器進行環(huán)路設(shè)置，最后通過傳感器對關(guān)節(jié)的輸出力矩和電機等效電流進行采集和計算，以此作為控制環(huán)路的閉環(huán)反饋。
3.2關(guān)節(jié)控制方法
3.2.1關(guān)節(jié)模型
機電一體化關(guān)節(jié)包括伺服電動機與諧波減速器兩部分，其中，減速器柔輪與具有一定剛度的扭轉(zhuǎn)彈簧等效。由于系統(tǒng)控制會受到摩擦和外界干擾的影響，因此首先建立關(guān)節(jié)系統(tǒng)的力學(xué)模型。根據(jù)該模型，可以對后續(xù)矢量控制等參數(shù)進行計算設(shè)置。
其中，表示關(guān)節(jié)的輸出軸位置，表示電機軸的位置，表示負載慣量，表示扭轉(zhuǎn)彈簧的剛度系數(shù)，表示減速比，表示非線性摩擦力矩，表示電機慣量，電機的阻尼系數(shù)；表示驅(qū)動力矩。
3.3.2矢量控制過程
關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)包括速度環(huán)、電流環(huán)和位置環(huán)三部分，是一個三閉環(huán)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。關(guān)節(jié)運動的控制過程要保證運動在不同負載和變負載擾動下都保持平穩(wěn)性，鑒于關(guān)節(jié)運動較低的速度和對關(guān)節(jié)位置動態(tài)響應(yīng)能力的較低要求，其控制算法要重點解決關(guān)節(jié)的柔性影響，以實現(xiàn)振動的抑制控制，即降低振動的幅值和次數(shù)。
柔性關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)振動抑制涉及到級聯(lián)動力特性、高精度定位控制設(shè)計和低速非線性摩擦補償?shù)葐栴}。另外，機械臂的位型和負載變化也會造成機械臂關(guān)節(jié)空間的轉(zhuǎn)動慣量出現(xiàn)時變的特性。運動控制算法主要包括狀態(tài)空間反饋、計算力矩前饋和PID控制加柔性補償?shù)取Ｆ渲校琍ID技術(shù)能夠根據(jù)經(jīng)驗對參數(shù)進行設(shè)置，靈活性較高，因此控制性能良好，目前很多成型產(chǎn)品都采用了經(jīng)典的線性PID增量控制算法。如果對動態(tài)響應(yīng)的要求不高，則可以使用PI控制方式對轉(zhuǎn)速、電流和位置閉環(huán)進行控制，摩擦模型一般使用動態(tài)模型進行模擬，并在控制器上進行補償。除此之外，考慮到諧波減速器的剛度要求，需要進行柔性扭轉(zhuǎn)控制補償，并使用變參數(shù)PI設(shè)計，尤其是在負載面對大范圍變動的情況下，控制系統(tǒng)要先根據(jù)實際情況對多個控制參數(shù)進行設(shè)定，然后在線切換調(diào)整，以保證機械臂的運動平穩(wěn)性要求。
4結(jié)論
本文從設(shè)計和控制兩個方面對機電一體化的空間機械臂關(guān)節(jié)進行了介紹。關(guān)節(jié)是機械臂的重要組成部分之一，隨著我國空間技術(shù)的發(fā)展，基于機電一體化技術(shù)的空間機械臂關(guān)節(jié)設(shè)計和控制技術(shù)必將得到進一步的完善和拓展。
【參考文獻】
[1]張慧芳.空間機械臂鎖緊裝置設(shè)計與分析[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2006.
本文作者：郝娟、肖定國、賈玉平 單位：北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院
“機電一體化”是微電子技術(shù)向機械工業(yè)滲透過程中逐漸形成的，涉及機械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)的新興交叉學(xué)科[1]。作為機械類專業(yè)的一門重要課程，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和機電產(chǎn)品設(shè)計能力具有重要作用[2]。由于綜合了多門學(xué)科，該課程所涉及的知識點量多面廣，而且有些內(nèi)容學(xué)生在相關(guān)的課程中接觸過，如果在教學(xué)過程中不加注意，容易使本門課程變成“炒剩飯”，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。本文針對課程學(xué)習(xí)中存在的問題，結(jié)合作者多年的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式兩個方面提出了改革措施。
一、課程存在問題
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》的教學(xué)內(nèi)容各部分內(nèi)容差別很大，連續(xù)性差，教師在講授過程中，必須將各個章節(jié)的內(nèi)容有機聯(lián)系起來；此外，各部分內(nèi)容又相對獨立，若講授時一視同仁，不分主次，往往給學(xué)生造成是在重溫舊知識的感覺，甚至搞不懂學(xué)習(xí)這門課程的真正目的是什么[3]。《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》的主要任務(wù)是使學(xué)生樹立正確的系統(tǒng)設(shè)計思想，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、調(diào)查研究、刻意創(chuàng)新的能力，使學(xué)生掌握機電有機結(jié)合的理論、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本規(guī)律及基本方法，具備機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計能力。僅靠傳統(tǒng)的課堂授課是無法實現(xiàn)這個任務(wù)目標的，必須從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式上作出改革。
二、教學(xué)內(nèi)容改革
1.以系統(tǒng)設(shè)計思想為主線。機電一體化的目的是提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小化方向發(fā)展，從而不斷滿足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動化需求。因此，機電一體化的研究方法不能只是簡單拼湊，應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計方案開始到各元部件選擇到系統(tǒng)最終成形的全過程都要貫徹系統(tǒng)設(shè)計的思想。首先是從整體角度及可行性方面對系統(tǒng)進行多種整體方案設(shè)計；然后對其機械機構(gòu)、執(zhí)行元件、微機控制系統(tǒng)、檢測傳感裝置等組成部分及相關(guān)接口進行細節(jié)設(shè)計；最后對系統(tǒng)性價比進行衡量，得出優(yōu)化設(shè)計方案，選擇原則是在保證目的功能要求與適當(dāng)壽命的前提下不斷降低成本。以上三個環(huán)節(jié)相互影響，一般在緒論里講第一個環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)讓學(xué)生了解一個典型的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品整體上的五大功能構(gòu)成和五大功能要素，在進行系統(tǒng)整體方案設(shè)計時可能有多種選擇，需要結(jié)合系統(tǒng)的功能要求、技術(shù)指標和成本控制多方面因素進行綜合評價，優(yōu)化出最佳的方案。以設(shè)計精密數(shù)控機床為例，從總體上對其五大功能和功能要素進行分解，分解的結(jié)果可以用功能矩陣來表示[4]，最終設(shè)計方案的選擇取決于能否提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價值。第二個環(huán)節(jié)分別講述構(gòu)成機電一體化的功能要素，盡管每一功能要素在內(nèi)容上相對獨立，但它們作為機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品組成部分，通過廣義接口聯(lián)系在一起，彼此相互影響，學(xué)生只有認識了這一點，才能從總體上把握機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計思想。還以設(shè)計精密數(shù)控機床為例，為了達到高精度，可以選用精密機械，但這勢必造成系統(tǒng)成本的增加，而且，成本有可能隨著精度要求的提高成幾何倍數(shù)增加。另一個可行的方法是采用軟件補償來提高精度，但這會對微機控制系統(tǒng)和傳感檢測系統(tǒng)提出新的要求。第三個環(huán)節(jié)是對系統(tǒng)性能的綜合評價，評價的結(jié)果不符合要求時還有可能需要對整體方案或各個功能要素重新選擇，直至滿足要求為止。在課程講述過程中，僅僅介紹系統(tǒng)設(shè)計思想，既抽象又枯燥，若能結(jié)合實際案例，學(xué)生就會在潛移默化中逐漸領(lǐng)略機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法的精髓。一般教材在后面的章節(jié)中都會給出很多的案例，建議這些案例不要都放在最后講，找出一個或幾個典型案例，在講授每一部分內(nèi)容時都結(jié)合該案例，并將系統(tǒng)設(shè)計方法融于其中，既利于學(xué)生對知識的掌握，又能起到舉一反三的作用，便于學(xué)生分析和設(shè)計其他的機電一體化產(chǎn)品。
2.以理論聯(lián)系實際為導(dǎo)向。高等學(xué)校培養(yǎng)的是具有創(chuàng)新能力的高級應(yīng)用型人才，即具有較高的綜合素質(zhì)，寬厚扎實的專業(yè)理論，并能將理論應(yīng)用于解決實際問題，且有創(chuàng)新實踐能力的高級專門人才。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計綜合性較高，知識點量多面廣，并且內(nèi)容抽象，學(xué)生很難在有限的課時內(nèi)完全掌握；而對于從事該門課程教學(xué)的教師來講，不能只注重理論知識的講解，要以理論聯(lián)系實際為導(dǎo)向。為此，課前要做大量的準備，廣泛積累素材以豐富課堂教學(xué)效果，將抽象的道理通俗化、形象化，加深學(xué)生的印象。如有時教材上只介紹某些元部件的工作原理，學(xué)生即使明白其工作原理了，但對其長什么樣卻知之甚少，更談不上怎么用了。可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺下載很多產(chǎn)品樣本，產(chǎn)品樣本主要是推銷產(chǎn)品用，一般會詳細介紹產(chǎn)品的外形和應(yīng)用，將教材和樣本二者結(jié)合在一起講述，無形中就將理論和實際聯(lián)系在一起了。此外，還可以在授課過程中加強演示驗證內(nèi)容，俗話說百聞不如一見，有的知識應(yīng)用性較強，理論比較抽象，很難通過講的方式讓學(xué)生掌握，但通過實驗或者觀看視頻等，立刻就撥開云霧見晴天了。如在講光電編碼器時提到，光電編碼器的輸出信號可以經(jīng)過2倍頻或4倍頻以提高檢測分辨率，用語言描述時學(xué)生不容易理解，把光電編碼器信號引出來，用示波器一看，一目了然。當(dāng)然也可以通過《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計，讓學(xué)生利用所學(xué)親自參與機電一體化產(chǎn)品設(shè)計，在設(shè)計過程中通過查閱資料、技術(shù)調(diào)研、設(shè)計加工、組裝調(diào)試等可進一步加強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
三、教學(xué)方式改革
明確了教學(xué)內(nèi)容，還要通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⒅R傳授給學(xué)生。首先要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對某一學(xué)科有興趣，才會不知疲倦，才會有靈感，才會樂在其中，既能提高學(xué)習(xí)效果，又能成為創(chuàng)新的動力和源泉。如在講述第一章緒論時，在引出機電一體化的概念和內(nèi)涵后，不是把重點放在對概念的進一步解釋上，而是以圖片或錄像的方式列舉了大量機電一體化產(chǎn)品實例。這些實例中大部分來自生活或生產(chǎn)實踐，學(xué)生在觀看這些實例的過程中，對這些產(chǎn)品的神奇功能產(chǎn)生了濃厚的興趣，自然就會產(chǎn)生探個究竟甚至親自進行設(shè)計的愿望。其次，要重視學(xué)生的基礎(chǔ)知識，如果說興趣是前進的動力，那么基礎(chǔ)知識就是成功的基石，學(xué)生要想真正掌握這門技術(shù)，必須擁有牢固的基礎(chǔ)知識。在講數(shù)控部分內(nèi)容時，很多同學(xué)說參加過數(shù)控編程的實習(xí)活動，會用G代碼編程，當(dāng)問到編程的幾個坐標系時，卻沒有幾個人真正明白，但數(shù)控機床的坐標系是編程的基礎(chǔ)，是數(shù)控加工的參照，如果連參照都不知道在哪兒，怎么能真正掌握數(shù)控技術(shù)呢？最后，對授課內(nèi)容要“避輕就重”，機電一體化作為綜合學(xué)科，包含的內(nèi)容較多，不同專業(yè)培養(yǎng)目標不同，講課的重點也不應(yīng)一樣，在講述時要結(jié)合專業(yè)“避輕就重”。“避輕”就是對學(xué)生有一定基礎(chǔ)的內(nèi)容少講，“就重”就是對學(xué)生難以理解、接觸較少的內(nèi)容重點講。機械類專業(yè)的學(xué)生機械基礎(chǔ)較好，對機構(gòu)的力傳遞、運動傳遞容易掌握，對執(zhí)行元件的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較弱，但這部分內(nèi)容在機電一體化系統(tǒng)中有重要的地位，因此要重點講述。
機電一體化是一門不斷發(fā)展、高技術(shù)密集的新型交叉學(xué)科，所涉及的知識量多面廣，本文針對課程存在的問題，基于作者的教學(xué)實踐經(jīng)歷，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式提出了改革措施，在教學(xué)內(nèi)容上強調(diào)以系統(tǒng)設(shè)計方法為主線，以理論聯(lián)系實際為導(dǎo)向，在教學(xué)方式中重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和基礎(chǔ)知識，對授課的內(nèi)容不是一刀切，而是避輕就重。通過這些改革措施，取得了較為滿意的教學(xué)質(zhì)量和效果。
【關(guān)鍵詞】高職；機電一體化；實踐教學(xué)；設(shè)計；
中圖分類號：G718.5
實踐教學(xué)包括實驗和實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)，是專業(yè)課程教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅能使學(xué)生進一步理解、驗證和鞏固所學(xué)的理論知識，也能使學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中進一步提高自己的學(xué)習(xí)能力、動手能力、解決問題的能力，而且對于工程意識的形成方面是其他環(huán)節(jié)所難以取代的。所以，如何有效設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力，就顯得十分必要。
一、合理設(shè)計實踐性課程體系
高職教育有別于本科教育，它培養(yǎng)的是技能型人才，不僅要求培養(yǎng)的學(xué)生具備專業(yè)知識，還必須具備對專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力。實踐環(huán)節(jié)在其中起到了至關(guān)重要的作用。學(xué)院以技術(shù)應(yīng)用能力為主體設(shè)計實踐教學(xué)計劃，協(xié)調(diào)理淪教學(xué)和實踐教學(xué)時間的比例，教學(xué)計劃中相對減少理論課教學(xué)時數(shù)，增加實踐教學(xué)時數(shù)，并將理論和實踐教學(xué)有機結(jié)合起來，做到先實踐后理論，邊實踐邊理論，理論與實踐同步同時教學(xué)。與此同時，強化實踐教學(xué)考核管理，制定完備的各類實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的大綱。實踐教學(xué)大綱是開展實踐教學(xué)的指導(dǎo)性文件，對每個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、項目的教學(xué)目標、內(nèi)容、要求、形式、手段、學(xué)時安排，與理論教學(xué)的銜接以及考核方式、方法等作出明確的規(guī)定，使實踐教學(xué)規(guī)范化。
二、加強校內(nèi)外實訓(xùn)基地建設(shè)，完善實訓(xùn)條件
實踐教學(xué)離不開優(yōu)良的實踐教學(xué)場地和設(shè)備。學(xué)院十分重視校內(nèi)外實訓(xùn)基地建設(shè)。經(jīng)過幾年的建設(shè)，學(xué)院內(nèi)已建成多媒體計算機實訓(xùn)機房、金工實習(xí)基地、電子電工實訓(xùn)室等實踐場所；同時，學(xué)院依托泰豪集團豐富的專業(yè)人才資源和設(shè)備，在泰豪集團內(nèi)建設(shè)多個實訓(xùn)中心：沖壓實訓(xùn)中心、數(shù)控編程加工中心、焊接實訓(xùn)中心、發(fā)電機實訓(xùn)中心、液壓與氣壓傳動等實訓(xùn)中心；并積極在校外拓展實訓(xùn)基地。以滿足學(xué)生的實踐教學(xué)需要。
三、專業(yè)技能訓(xùn)練
學(xué)院在實踐教學(xué)內(nèi)容上，形成了包括基本技能、專業(yè)技能和技術(shù)應(yīng)用或綜合能力訓(xùn)練課程的實踐教學(xué)體系。大一主要注重專業(yè)基本技能，大二主要提升專業(yè)技能，大三頂崗實訓(xùn)主要培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用綜合能力。大一在學(xué)院的金工實習(xí)基地主要進行鉗工、車削、銑削、磨削、鉆削、測量與裝配等實訓(xùn)，在學(xué)院的多媒體計算機實訓(xùn)機房主要進行AutoCAD繪圖實訓(xùn)，在學(xué)院的電子電工實訓(xùn)室主要進行電子電工實訓(xùn)；大二在泰豪集團實訓(xùn)中心主要進行數(shù)控編程加工、鍛壓、焊接、電機與拖動、液壓與氣壓傳動等實訓(xùn)，在校外實訓(xùn)基地主要進行PLC應(yīng)用實訓(xùn)、機電一體化綜合實訓(xùn)，在學(xué)院的多媒體計算機實訓(xùn)機房主要進行CAD/CAM實訓(xùn)，同時要進行《機械設(shè)計》與《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程設(shè)計。通過大一、大二的專業(yè)技能實訓(xùn)，掌握基本的專業(yè)技能，為適應(yīng)頂崗實習(xí)崗位打下堅實的基礎(chǔ)。
四、頂崗實習(xí)
按照國家"高等職業(yè)院校要保證在校生至少有半年時間到企業(yè)等用人單位頂崗實習(xí)"中的文件精神，學(xué)院將機電一體化專業(yè)大三學(xué)生安排到泰豪集團下屬的康富電機、電力電氣、電機電源等公司進行為期一年的頂崗實習(xí)。學(xué)院和實習(xí)單位共同制定和實施實習(xí)計劃，共同對學(xué)生實習(xí)進行考核管理。具體做法是：實習(xí)單位指定專人負責(zé)實習(xí)學(xué)生的日常管理工作，并隨時與學(xué)院保持聯(lián)系，單位挑選各個崗位上技能過硬的技術(shù)能手作為學(xué)生實習(xí)的指導(dǎo)老師，挑選經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師。學(xué)院則由負責(zé)實習(xí)的專業(yè)教師負責(zé)指導(dǎo)和跟蹤，定期到實習(xí)單位與學(xué)生交流，檢查學(xué)生實習(xí)課程完成情況，及時與實習(xí)單位溝通。在實習(xí)期間，實習(xí)單位給實習(xí)學(xué)生發(fā)一定的生活補貼，以緩解家庭經(jīng)濟比較困難學(xué)生的經(jīng)濟壓力，解除學(xué)生實習(xí)的后顧之憂。學(xué)生進入公司后，首先由實習(xí)單位對學(xué)生進行面試，合理安排實習(xí)崗位。實習(xí)共分三個階段，分別是實習(xí)適應(yīng)期、實習(xí)培養(yǎng)期、頂崗實習(xí)期。實習(xí)的每個階段，都制定了相應(yīng)的實習(xí)課程和要達到的能力目標，由企業(yè)和學(xué)校共同進行考核，只有考核合格，方能進入下一階段實習(xí)。各階段實習(xí)內(nèi)容為：
（1）實習(xí)適應(yīng)期：適應(yīng)由學(xué)校到企業(yè)環(huán)境的轉(zhuǎn)變，感受真實的工作環(huán)境。熟悉產(chǎn)品及工藝流程，并養(yǎng)成安全操作意識；初步掌握工作方法和技能，能在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下及時有效地完成相關(guān)工作。
（2）實習(xí)培養(yǎng)期：熟練掌握實習(xí)崗位工作技能和工作方法，能逐步適應(yīng)并獨立完成相關(guān)工作任務(wù)；建立良好的工作態(tài)度，具有正向積極的思維方式，培養(yǎng)團隊精神并善于協(xié)作、共享，有服務(wù)意識。
（3）頂崗實習(xí)期：不斷提升工作技能，獨立完成崗位職責(zé)。此階段公司組織學(xué)生參加技術(shù)職業(yè)等級考試，指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計。
學(xué)院大三學(xué)生在集團內(nèi)部企業(yè)頂崗實習(xí)，真正深入到產(chǎn)業(yè)一線進行現(xiàn)場體驗與實際操作，具備真設(shè)備、真環(huán)境、真氛圍、真生產(chǎn)的特性，不僅提高了學(xué)生的實用技能，更能讓學(xué)生提前感受企業(yè)文化與管理理念，對學(xué)生走上工作崗位，融入社會大有益處。
六、結(jié)語
實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高職教育中十分重要的環(huán)節(jié)，在教學(xué)中不斷探索行之有效的教學(xué)方法是每所院校和每個教師的使命。行之有效的實踐教學(xué)，學(xué)生在獲得畢業(yè)證書的同時亦可獲得職業(yè)資格證書，并在企業(yè)頂崗實習(xí)中成為合格的企業(yè)員工，真正實現(xiàn)了人才培養(yǎng)與就業(yè)零距離，這樣培養(yǎng)的人才深受企業(yè)歡迎。
主要參考文獻
[1]張忠福.高職教育實踐教學(xué)的思考[J].職教論壇，2004（8）.
Abstract: Taking electromechanical integration control system as an example, this paper discussed the connection technology dividing it into man-machine connection and the mechanical and electrical connection, and based on this, it analyzed the impact of the mechanical and electrical connection technology to electromechanical integration and put forward that the mechanical and electrical connection technology promoted the development of electromechanical integration inevitably.
關(guān)鍵詞: 機電一體化;接口技術(shù);人機接口;機電接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等各種技術(shù)融合為一體的綜合系統(tǒng),其構(gòu)成要素與子系統(tǒng)之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)各種技術(shù)的復(fù)合過程中,接口技術(shù)很重要,機電接口技術(shù)是解決如何把機電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機地融為一體,從而設(shè)計出最優(yōu)的機電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域,其性能的好壞對整個系統(tǒng)的綜合性能起著決定性作用。
1機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計
在早期的機電一體化系統(tǒng)中,機械部分的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的中心。電能僅用于驅(qū)動,為系統(tǒng)提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu),但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計的主要目標。驅(qū)動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯(lián)結(jié)機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計已從“純”機械的設(shè)計延伸到控制領(lǐng)域。計算機、數(shù)字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計師不可或缺的知識基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計已經(jīng)成為表達系統(tǒng)設(shè)計思想和協(xié)調(diào)自動化工作的重要工具。機電一體化技術(shù)是一個不斷發(fā)展和完善的過程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對機電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進伺服驅(qū)動性能和發(fā)展控制算法的要求,而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動既拓展了機械系統(tǒng)的功能、簡化了傳統(tǒng)的機構(gòu),又要求機械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測確保了系統(tǒng)安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進控制理論的實現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計必須綜合考慮的重要內(nèi)容。機電接口技術(shù)作為機電一體化設(shè)計的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來越多的關(guān)注。
2機電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng),其子系統(tǒng)之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計就是接口的設(shè)計。但現(xiàn)在對于機電接口技術(shù)的研究較少,通過對機電一體化系統(tǒng)進行總結(jié)和歸納,我們提出了機電接口技術(shù)的概念,形成了如下幾點認識。
2.1 機電接口技術(shù)的內(nèi)涵機電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù),它研究機電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術(shù)之間的接口問題。研究這門技術(shù)是為了更有效地進行系統(tǒng)中信息能量的交互,融合各種技術(shù),實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計。
2.2 機電一體化系統(tǒng)接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量,并將機電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機電一體化系統(tǒng)之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過程,協(xié)調(diào)和綜合機電一體化組成技術(shù),使各子系統(tǒng)集成并融合為一個整體,實現(xiàn)新的功能。
2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統(tǒng)之間的接口,通過此接口,可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài),控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設(shè)備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅(qū)動系統(tǒng)的接口,為驅(qū)動系統(tǒng)提供相應(yīng)的動力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統(tǒng)到驅(qū)動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對比較復(fù)雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息,按照不同技術(shù)的要求改變信息形式,使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起,形成完整的系統(tǒng)。通常,智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。④機―電接口。執(zhí)行機構(gòu)與驅(qū)動系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)所需的信號,或?qū)?zhí)行機構(gòu)的機械信號轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號。
3機電接口技術(shù)對機電一體化發(fā)展的影響
社會需求推動機電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機械技術(shù)無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機電一體化技術(shù)就成了機械技術(shù)發(fā)展的必然。相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來越復(fù)雜。機電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。而機電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來進行系統(tǒng)研究,并將系統(tǒng)設(shè)計、集成和融合理論應(yīng)用到實際的設(shè)計當(dāng)中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發(fā)展方向?qū)C電接口技術(shù)的要求來看,機電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然,同時,機電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對機電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進作用。
4結(jié)論
機電一體化系統(tǒng)是機械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識發(fā)展起來的。因此,從機械技術(shù)發(fā)展起來的機電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點是各種技術(shù)在機械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機電接口技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機的結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。機電接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。同時機電接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展,促進機電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。
參考文獻:
[1]李運華等.機電控制.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.
關(guān)鍵詞：機電一體化；發(fā)展趨勢；應(yīng)用分析；
1 機電一體化概述
日本企業(yè)界在1970年左右最早提出“機電一體化技術(shù)”這一概念，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個新詞，取名為“Mechatronics”，意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合，機電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計算機技術(shù)迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機電一體化技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛。
2 機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的發(fā)展總共經(jīng)歷了3個階段。上世紀60年代以前是機電一體化發(fā)展第一階段（初級階段）。這個時期，人們主要利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。第二個階段是上世紀70-80年代（快速發(fā)展階段）。這一時期計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)都得到了快速發(fā)展，為后來的機電一體化發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路與微型計算機的迅猛發(fā)展，則為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。第三階段則是上世紀90年代后期至今，這一階段機電一體化技術(shù)開始向智能化方向邁進，進入深入發(fā)展時期。此時光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。我國則是從上世紀80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。
3 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用
（一）機床數(shù)控領(lǐng)域
機電一體化在數(shù)控機床領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)有40年的歷史，在技術(shù)領(lǐng)域有了進一步的提高，無論是在結(jié)構(gòu)上功能上還是在操作上都發(fā)展的比較完善。類型具有總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，在開放性設(shè)計中，這種設(shè)計硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性的，可以大大提高用戶的使用效益和智能化的。在機電一體化的系統(tǒng)研究中分出多級的網(wǎng)絡(luò)，這樣能使復(fù)雜加工系統(tǒng)的作業(yè)能力的運行。
（二）計算機集成制造系統(tǒng)的領(lǐng)域及工業(yè)機器人
計算機系統(tǒng)的組合不是分散的子系統(tǒng)的組合，它是由全局的實踐總結(jié)出最優(yōu)的系統(tǒng)的組合，它需要各個部門加強溝通，圍繞制造展開工作。當(dāng)產(chǎn)品的集成度越高，就能夠使各個生產(chǎn)要素間的配置更加合理和完善。工業(yè)機器人首先出現(xiàn)的是不夠靈活的半機器人，它根據(jù)示范的動作進行重復(fù)的運動，在工作中，不會考慮工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化。而現(xiàn)代的機器人，里面裝有不同的傳感元件，機器人可以作業(yè)環(huán)境和對象做出簡單的信息判斷，并能做出簡單的分析。這是機電一體化發(fā)展的新成果，也是其發(fā)展的前景所在。
4 機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向分析
機電一體化是機械工業(yè)發(fā)展的進步的表現(xiàn)，近年來，機電一體化在國內(nèi)外都有了全新的發(fā)展，并且廣泛的被人們用于各個行業(yè)，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。進入21世紀機電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展。
（一）機電一體化發(fā)展的智能化、數(shù)字化趨勢
首先機電一體化發(fā)展的智能化趨勢。機電一體化的發(fā)展打破了傳統(tǒng)機械自動化或者半自動化的局面，實現(xiàn)了智能化，這也是今后機電一體化的重要發(fā)展方向。嵌入式智能控制的算法運用，使機電一體化的產(chǎn)品發(fā)展為智能化，是模擬人腦的人工智能的產(chǎn)品，它可以根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置來做出判斷以及決策，可以取代人們的部分腦力勞動。其次機電一體化發(fā)展的數(shù)字化趨勢。奠定機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)是微控制器及其發(fā)展（如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人）；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起則為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路（如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等）；數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。
（二）機電一體化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化趨勢
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀90年代異軍突起，其興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片、企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)（CIAS），使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（三）機電一體化發(fā)展的微型化、模塊化趨勢
首先機電一體化將向微型化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)的廠家很多，但是如果統(tǒng)一開發(fā)標準機械、電氣、動力等方面的機電一體化產(chǎn)品并不是一件容易的事情，制定統(tǒng)一的標準，才能使各部件、單元匹配成功。機電一體化的生產(chǎn)商也可以根據(jù)自己產(chǎn)品的需要或者國外最新的產(chǎn)品的模型來進行創(chuàng)新，更新?lián)Q代自己的產(chǎn)品，并不斷地擴大生產(chǎn)規(guī)模，使機電一體化的發(fā)展走向正規(guī)化和統(tǒng)一化。其次機電一體化將向微型化方向發(fā)展。在20世紀80年代末機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物t療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
（四）機電一體化發(fā)展的綠色化、系統(tǒng)化趨勢
首先機電一體化發(fā)展的綠色化趨勢。所謂機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。工業(yè)經(jīng)濟給人們生活帶來了巨大變化。在人民物質(zhì)豐富、生活舒適的同時資源卻在減少，生態(tài)環(huán)境在不斷惡化。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品具有遠大的發(fā)展前途。其次機電一體化發(fā)展的系統(tǒng)化趨勢。系統(tǒng)具有隨時分解組合的功能，這種功能實現(xiàn)了多子系統(tǒng)互相調(diào)和以及整合的需要，機電一體化的系統(tǒng)功能，不但運用在通信系統(tǒng)以外，還運用在遠程通訊以及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，局域網(wǎng)也慢慢的采用。機電一體化在系統(tǒng)方面未來的發(fā)展，是會越來越考慮人的因素，模擬人的智能的，甚至可以模擬生物的結(jié)構(gòu)來發(fā)展。
