時(shí)間：2023-08-14 17:28:13
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(jī)電一體化定義，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(jìn)步。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；仿真技術(shù)；發(fā)展趨勢；現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)是很多技術(shù)的融合，如果能夠有效的利用這項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠提高工作效率，還能減少消耗，因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)最重要的特點(diǎn)就是功能強(qiáng)、質(zhì)量好、準(zhǔn)確度好以及消耗低，因此發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)對我國未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用，為此，筆者就機(jī)電一體化系統(tǒng)的仿真發(fā)展趨勢進(jìn)行探討。
一、機(jī)電一體化定義
我們所說的機(jī)電一體化也通常被稱作機(jī)械電子學(xué)。通常情況下，學(xué)者都認(rèn)為機(jī)電一體化是一種將各種技術(shù)融入在機(jī)電產(chǎn)品中的學(xué)科，這是種學(xué)科需要機(jī)械學(xué)以及信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的。從這個(gè)簡單的定義中，我們可以總結(jié)三點(diǎn)：第一，機(jī)電一體化學(xué)科并不是獨(dú)立存在的，它是電子學(xué)科等相互融合的結(jié)果；第二，機(jī)電一體化的定義會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展，以前的機(jī)電一體化技術(shù)注重的是機(jī)械與電子的融合，而現(xiàn)代社會(huì)的機(jī)電一體化，是機(jī)電產(chǎn)品與很多學(xué)科的融合，所以我們有理由相信，科技的進(jìn)步會(huì)使機(jī)電一體化與更多的學(xué)科相融合，發(fā)展出更強(qiáng)大的技術(shù)；第三，機(jī)電一體化并不是各個(gè)學(xué)科之間的簡單相加，它是各種學(xué)科有機(jī)融合的產(chǎn)物，注重的是學(xué)科技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中有效的結(jié)合，從而使機(jī)電產(chǎn)品發(fā)揮最大的效用。
二、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
制造業(yè)是應(yīng)用機(jī)電一體技術(shù)最為廣泛的行業(yè)，這個(gè)行業(yè)同時(shí)也是很多國家的支柱產(chǎn)業(yè)，因?yàn)闊o論是軍事，還是政治都需要制造行業(yè)提供機(jī)電產(chǎn)品，因此各國都在機(jī)電一體化技術(shù)上投入了大量的資金，希望本國這項(xiàng)技術(shù)在世界上能取得領(lǐng)先地位。
日本的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的成果很顯著，尤其是在工業(yè)機(jī)器人方面，他們將計(jì)算機(jī)芯片等技術(shù)與機(jī)電產(chǎn)品有機(jī)的融合起來，制造成功了能與人進(jìn)行視頻，并且擁有觸覺的智能機(jī)器人，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生故障時(shí)，智能機(jī)器人能夠監(jiān)測到故障并且及時(shí)的處理，不僅減少了故障發(fā)生的概率，還節(jié)約了人力物力成本的支出，最為關(guān)鍵的是，避免了相關(guān)人員因?yàn)榫S修設(shè)備而出現(xiàn)意外事故。西歐國家也出臺(tái)了相關(guān)的政策來支持這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，希望工廠能夠?qū)崿F(xiàn)全面的自動(dòng)化，而美國在這方面也加快了研究的步伐，希望通過這項(xiàng)技術(shù)能夠減少產(chǎn)品生產(chǎn)周期，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。
而我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，在技術(shù)水平方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于上述的發(fā)達(dá)國家，但也因此說明了我國在機(jī)電一體化技術(shù)方面有更大的發(fā)展空間。近些年來，因?yàn)榻鹑谖C(jī)的影響，是我國充分意識(shí)到了發(fā)展機(jī)電一體化的重要性，并且意識(shí)到了機(jī)電一體化技術(shù)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著不可替代的作用，國家和企業(yè)都加快了研究的步伐。針對我國目前發(fā)展?fàn)顟B(tài)，國家提出了優(yōu)先研發(fā)機(jī)電一體化的6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如今我國已經(jīng)取得了顯著的成效，比如數(shù)控技術(shù)經(jīng)過多年的研究發(fā)展，我國幾乎完全掌握了這些技術(shù)的要領(lǐng)，并且建立了數(shù)控開發(fā)與生產(chǎn)為一體的基地，最為關(guān)鍵的是培養(yǎng)很多數(shù)控技術(shù)方面的人才，在數(shù)控技術(shù)這一領(lǐng)域，已經(jīng)形成了屬于自己的產(chǎn)業(yè)，成果很顯著。這些成果也為我國未來發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，提供了參考。
三、仿生硬件的容錯(cuò)技術(shù)新思路
基于仿生硬件的容錯(cuò)研究，對建立借鑒生物進(jìn)化機(jī)制的硬件容錯(cuò)新理論，提高硬件系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。
1、胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)原理
仿生硬件可以分為進(jìn)化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也稱為胚胎電子系統(tǒng)，是模仿生物的多細(xì)胞容錯(cuò)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的硬件。胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)，主要由胚胎細(xì)胞、開關(guān)陣和線軌組成開關(guān)陣，根據(jù)可編程連線的控制信號(hào)完成開關(guān)閉合，控制線軌內(nèi)各線段的使用，胚胎細(xì)胞包含存儲(chǔ)器、坐標(biāo)發(fā)生器，換向塊、功能單元、直接連線、可編程連線、控制模塊等存儲(chǔ)器用于保存配置數(shù)據(jù)位串，并根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)和坐標(biāo)發(fā)生器計(jì)算出的結(jié)果，從配置位串中提取段經(jīng)譯碼后，對胚胎電子細(xì)胞的換向塊和功能單元進(jìn)行配置，坐標(biāo)發(fā)生器根據(jù)4個(gè)細(xì)胞最近兩側(cè)（左側(cè)和下側(cè)）鄰居細(xì)胞的坐標(biāo)為其分配坐標(biāo)。
2、胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的策略
為了實(shí)現(xiàn)對故障細(xì)胞的容錯(cuò)，常用的容錯(cuò)策略有兩種：行（列）取消和細(xì)胞取消策略，通過記錄有錯(cuò)的單元位置，重新布線，用其他各用的單元來代替但是對于連線資源故障，這此策略并未給出相應(yīng)的對策，在深入研究胚胎仿生硬件容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文提出種針對線軌故障的容錯(cuò)策略：
2.1行（列）取消策略在行（列）取消中，若個(gè)細(xì)胞出錯(cuò)，則它所在行（列）的所有細(xì)胞都將被取消，而該行（列）細(xì)胞的功能將被其上行（右列）的細(xì)胞所代替，即當(dāng)一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò)時(shí)，細(xì)胞所在行（列）上移（右移）到 一個(gè)備用行（各用列）來代替它當(dāng)前的工作。
2.1細(xì)胞取消策略在細(xì)胞取消中，用各用細(xì)胞代替故障細(xì)胞分兩個(gè)階段當(dāng)某行的出錯(cuò)細(xì)胞數(shù)超過各用細(xì)胞數(shù)時(shí)，整行被取消，行細(xì)胞上移，用備用行取代出錯(cuò)行的功能
四、新時(shí)期機(jī)電一體化技術(shù)展望
機(jī)電體化是多學(xué)科的交叉融合，綜合了機(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)、光學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)等技術(shù)，其發(fā)展進(jìn)步依賴并促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，新時(shí)期機(jī)電體化技術(shù)呈現(xiàn)智能化、系統(tǒng)化、微型化等發(fā)展趨勢。伴隨著智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電體化技術(shù)也呈現(xiàn)智能化發(fā)展的趨勢智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力，如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/0接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。
五、結(jié)語
綜上所述，我國的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展，國家的重視以及科技的進(jìn)步使得這項(xiàng)技術(shù)擁有更大的發(fā)展空間。雖然我國技術(shù)水平總體上落后于發(fā)達(dá)國家，但是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)全球化不斷深入，各國在技術(shù)領(lǐng)域也必然會(huì)加強(qiáng)合作，共同促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，再加之，我國已經(jīng)培養(yǎng)出很多機(jī)電一體化專業(yè)的人才，這為我國機(jī)電一體化未來的發(fā)展儲(chǔ)備了充足的人才。本文是筆者多年的機(jī)電一體化系統(tǒng)操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望為機(jī)電一體化系統(tǒng)的仿真技術(shù)研究人員提供借鑒，為我國機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的更好提供參考。■
參考文獻(xiàn)
[1] 陳輝，王磊. 機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù). 2009（S4）
關(guān)鍵詞:煤礦;機(jī)電一體化;發(fā)展與應(yīng)用
1機(jī)電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1．1機(jī)電一體化的定義
機(jī)電一體化(Mechatronics)是1971年由日本學(xué)者在日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》中提出的，是由機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等多學(xué)科形成的一門交叉學(xué)科，目前已經(jīng)發(fā)展成為部分學(xué)校的專門專業(yè)。但對于機(jī)電一體化的具體內(nèi)涵和概念學(xué)術(shù)界并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。VanBrussel教授認(rèn)為，機(jī)電一體化是跨領(lǐng)域的并行工程，它包括機(jī)械、微電子、控制工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科，而機(jī)電一體化的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)上述多門學(xué)科和技術(shù)的綜合應(yīng)用。德國Isermann的教授認(rèn)為機(jī)電一體化屬于交叉學(xué)科的綜合領(lǐng)域，機(jī)電一體化包含的交叉學(xué)科可以分為機(jī)械系統(tǒng)和與其相關(guān)的控制系統(tǒng)，而其控制系統(tǒng)又包括信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)主要用于服務(wù)機(jī)械系統(tǒng)，便于工程師在遠(yuǎn)程對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行操控。國內(nèi)曾慶良等［1］定義機(jī)電一體化是一個(gè)包含機(jī)械、電子電氣、信息等功能模塊的技術(shù)系統(tǒng)，是多學(xué)科技術(shù)的綜合作用，各個(gè)功能模塊之間存在著密切的交互關(guān)系，其中起決定作用的不是某一單獨(dú)的技術(shù)，而是這些技術(shù)的聯(lián)合作用，這些技術(shù)的聯(lián)合作用使系統(tǒng)具有更優(yōu)秀的性能或?qū)崿F(xiàn)了新的功能。
1．2機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)
目前，國內(nèi)外學(xué)者在機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方面已經(jīng)進(jìn)行了大量研究工作，按照研究方向可以將機(jī)電一體化設(shè)計(jì)分為三大類。1)側(cè)重于概念設(shè)計(jì)過程和相關(guān)軟件的研究。機(jī)電一體化的概念提出后，國外大量學(xué)者進(jìn)行了大量嘗試。如德國的R．Iserrmann教授及其團(tuán)隊(duì)以機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)為核心進(jìn)行了嘗試，但缺乏驅(qū)動(dòng)器、傳感器和機(jī)械部分的融合，難以達(dá)到機(jī)電一體化的完善設(shè)計(jì)。JurgenGausemeier教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行以半規(guī)則式計(jì)算機(jī)語言為核心的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，但并未實(shí)現(xiàn)理想的機(jī)電一體化系統(tǒng)。法國的PSA所進(jìn)行了以機(jī)電一體化模型庫為核心的設(shè)計(jì)，通過模型庫的查找和存儲(chǔ)簡化機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，但并未達(dá)到理想效果。英國的Lancaster大學(xué)嘗試了以鍵合圖理論、方框圖為基礎(chǔ)的功能模塊的混合建模，但主要以機(jī)電一體化的控制為主，執(zhí)行構(gòu)件部分研究又不夠深入。在國內(nèi)，機(jī)電一體化的起步較晚，但經(jīng)過大量專家學(xué)者的不懈努力也取得了豐碩的成果［2］。如上海交通大學(xué)的鄒慧君教授將機(jī)電一體化的主要研究對象轉(zhuǎn)向以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能為主，并對系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)了較為理想的功能求解模型。山東大學(xué)的黃克正團(tuán)隊(duì)以功能分析和重構(gòu)理論為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，提出了機(jī)電一體化概念系統(tǒng)的過程模型。華中科技大學(xué)的楊家軍團(tuán)隊(duì)以機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案和傳感器設(shè)計(jì)為研究基礎(chǔ)，加之計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助功能，完成了機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2)側(cè)重于開發(fā)過程的研究。主要代表是德國工程師協(xié)會(huì)2004年的VDI2206系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)過程如圖1所示，根據(jù)用戶需求提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)(面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì))，包括機(jī)械領(lǐng)域、電氣領(lǐng)域和信息領(lǐng)域，在完成系統(tǒng)集成后再通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，最終得到客戶需要的產(chǎn)品。但這種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)僅提供了一個(gè)設(shè)計(jì)思路，缺乏具體的設(shè)計(jì)過程。3)協(xié)同仿真技術(shù)。仿真技術(shù)在20世紀(jì)初期開始應(yīng)用于其他領(lǐng)域，在20世紀(jì)末被引入機(jī)電一體化領(lǐng)域，目前國內(nèi)外學(xué)者就機(jī)電一體化的機(jī)電仿真技術(shù)已經(jīng)開展了大量的研究工作。在國外，VanBrussel和VanBeek開展了協(xié)同仿真的參數(shù)設(shè)計(jì)，解決了系統(tǒng)仿真參數(shù)的優(yōu)化問題。荷蘭Twente大學(xué)的JobVanAmerongen教授及其團(tuán)隊(duì)開展了機(jī)電一體化模型的仿真工作，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域機(jī)電一體化的仿真研究。在國內(nèi)，鐘掘院士等［3］學(xué)者從機(jī)電系統(tǒng)耦合及各耦合參數(shù)間的關(guān)系入手對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)功能優(yōu)化的物理模型，該課題已經(jīng)突破早期研究存在的難題，該研究方法在機(jī)電一體化系統(tǒng)研究方面十分深入，研究的重點(diǎn)是系統(tǒng)的后期設(shè)計(jì)。而李伯虎院士和清華大學(xué)熊光楞教授在協(xié)同仿真方面也開展了大量工作，開出了基于協(xié)同仿真技術(shù)的復(fù)雜產(chǎn)品。
2煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
近年來，全球制造業(yè)始終面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。2013年4月，德國開啟了“工業(yè)4．0”，即第四次工業(yè)革命。“工業(yè)4．0”主要包括兩個(gè)主題，即“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”。我國機(jī)電一體化經(jīng)過多年的發(fā)展和積累，機(jī)電一體化取得了巨大進(jìn)步，但發(fā)展并不完善。因此，在2015年5月，我國了“中國制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)［4］。該綱領(lǐng)提出在2025年之前邁入制造強(qiáng)國行列;在2035年以前，與中等制造強(qiáng)國的水平持平;在2049年，成為世界的制造強(qiáng)國。因此，煤礦機(jī)電一體化未來的發(fā)展進(jìn)程必然與“工業(yè)4．0時(shí)代”和“中國制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)存在一致性關(guān)系，所以筆者認(rèn)為，未來煤礦機(jī)電一體化未來的發(fā)展趨勢主要有高度自動(dòng)化、高度智能化、高度網(wǎng)絡(luò)化。
3機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀
1970年我國大同礦務(wù)局首先試驗(yàn)自行設(shè)計(jì)的第一套綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代，隨著國際綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展，我國綜合機(jī)械化采煤也得到了空前的發(fā)展;到90年代中期，采、掘、機(jī)、運(yùn)、通基本完成了機(jī)械化，大大提高了采煤效率，減少了煤炭災(zāi)害的發(fā)生;進(jìn)入本世紀(jì)后，我國礦業(yè)機(jī)電一體化又有了突破性的進(jìn)展，完善的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、大型固定采煤機(jī)械等在煤礦投入使用，但仍與世界先進(jìn)的采煤機(jī)電一體化存在差距。
3．1液壓支架電液控制系統(tǒng)
相比西方發(fā)達(dá)國家，我們在液壓支架電液控制系統(tǒng)的研究較晚。1995年第一臺(tái)自主研制的液壓支架電液控制系統(tǒng)至今，出現(xiàn)了不同型號(hào)的多種電液控制系統(tǒng)液壓支架，但實(shí)際國產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)在國內(nèi)煤礦的應(yīng)用仍不太樂觀，目前礦井綜采工作面采用的液壓支架電液控制系統(tǒng)仍以國外的設(shè)備為主，部分軟弱頂板支護(hù)采用的單體液壓支架系統(tǒng)也存在類似的情況。這一方面是由于國產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)未能突破技術(shù)瓶頸，而國外的液壓支架電液控制系統(tǒng)(以美國和德國為主)具有完善的故障診斷預(yù)警裝置，可實(shí)現(xiàn)液壓支架與采煤機(jī)、刮板機(jī)聯(lián)動(dòng)和遠(yuǎn)程控制。
3．2電牽引采煤機(jī)
國內(nèi)電牽引采煤機(jī)的研制工作從20世紀(jì)80年代末期開始，經(jīng)歷了近十年的研究才取得了突破性的進(jìn)展，目前電牽引采煤機(jī)也是煤礦機(jī)電一體化的重點(diǎn)研究方向。國內(nèi)比較先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)包括山東能源機(jī)械集團(tuán)公司研發(fā)的MG150/345－WOK交流電牽引采煤機(jī)和太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司研發(fā)的MGTY307/10－1．1D電牽引采煤機(jī)。這兩種采煤機(jī)目前都能實(shí)現(xiàn)1．8m以上的薄煤層開采，同時(shí)可以完成煤層傾角在25°以下的綜合機(jī)械化開采工作。我國電牽引采煤機(jī)的發(fā)展大大加快了我國煤炭機(jī)電一體化的發(fā)展。但目前煤礦機(jī)電一體化(機(jī)械化)率約70%，而綜采率僅為40%，對比世界國家發(fā)達(dá)國家超過80%的綜采率，仍存在很大的發(fā)展空間。目前電牽引采煤機(jī)具有的優(yōu)勢有:①牽引特性較好，世界先進(jìn)的電牽引和液壓牽引技術(shù)都具有良好的調(diào)速特性，但國內(nèi)的液壓牽引系統(tǒng)穩(wěn)定性不如電牽引系統(tǒng)，因此采用電牽引可以有效地保證電牽引采煤機(jī)的牽引特性;②機(jī)械傳動(dòng)效率高(＞90%);③牽引力可以滿足大傾角煤層開采;④工作可靠性高;⑤易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制;⑥機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)較簡單。
4結(jié)語
本文對國內(nèi)外機(jī)電一體技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，特別指出了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢和目前機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀。目前在煤礦中機(jī)電一體化技術(shù)主要應(yīng)用在液壓支架電液控制系統(tǒng)、電牽引采煤機(jī)、煤礦安全控制系統(tǒng)等，而隨著“工業(yè)4．0”時(shí)代的開啟，以及我國了“中國制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)，筆者認(rèn)為未來煤礦機(jī)電一體化未來的發(fā)展趨勢主要有高度自動(dòng)化、高度智能化、高度網(wǎng)絡(luò)化。
參考文獻(xiàn):
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［2］鄒慧君，廖武，郭為忠，等．機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的基本原理［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，1999(3):14－17．
［3］鐘掘，胡志剛．基于耦合問題的多智能主體協(xié)作模型［J］．中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1998(2):165－168．
【關(guān)鍵詞】企業(yè)；技術(shù)改造；經(jīng)濟(jì)分析
機(jī)電的一體化系統(tǒng)并未形成具體的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的定義，從機(jī)械的角度上認(rèn)為機(jī)電一體化系統(tǒng)的本質(zhì)特征就是機(jī)械，是在機(jī)械的系統(tǒng)的主功能和相應(yīng)的信息以及控制功能的實(shí)現(xiàn)上引進(jìn)了相應(yīng)的電子技術(shù)，使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與軟件的有機(jī)結(jié)合，是一種特殊的機(jī)械系統(tǒng)。從機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能上考慮，完成了機(jī)械類、運(yùn)動(dòng)和信息等多任務(wù)的機(jī)械和相應(yīng)部件聯(lián)系起來，形成了機(jī)電系統(tǒng)的一體化模式以及形成了完整的機(jī)電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)和功能的協(xié)調(diào)和良好結(jié)合，從而形成相應(yīng)的機(jī)電的自動(dòng)化系統(tǒng)。
一、機(jī)電系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)中的信息一體化
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和相應(yīng)的技術(shù)革命，各學(xué)科的基礎(chǔ)理論由于研究基礎(chǔ)的發(fā)展和技術(shù)的相互滲透實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展和完善，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)逐步走向自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)的自動(dòng)化和科學(xué)化、知識(shí)化。通過相應(yīng)的計(jì)算公式和模型設(shè)計(jì)和比對實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的方案設(shè)計(jì)模式，機(jī)械概念設(shè)計(jì)的發(fā)展也逐步向現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)模式靠近。通過計(jì)算設(shè)計(jì)的分析和綜合，實(shí)現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)的信息流動(dòng)和管理控制，從而使相應(yīng)的信息流更好地為機(jī)電系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)服務(wù)。計(jì)算機(jī)與機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了信息載體的轉(zhuǎn)換，通過更為新穎和快捷的設(shè)計(jì)方式和信息交流實(shí)現(xiàn)了信息的極大交流，從而使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)和選擇達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
二、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)中的功能結(jié)構(gòu)一體化
功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵，一般說來機(jī)電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為功能設(shè)計(jì)和功能映射兩個(gè)模塊，然而這樣分塊的設(shè)計(jì)模式使機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程建立在抽象的概念基礎(chǔ)之上，難以實(shí)現(xiàn)形象化和具體化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中易出現(xiàn)信息的模糊和殘缺，致使這樣的設(shè)計(jì)模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應(yīng)的機(jī)械制造的理論層面進(jìn)行推理控制，這樣的設(shè)計(jì)方式不利于機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的一體化模式的形成和協(xié)調(diào)。在相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在建立了信息交流模式的基礎(chǔ)之上增強(qiáng)概念系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性和可操作性。在建立相應(yīng)的信息交流模式基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)。
三、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的機(jī)電技術(shù)一體化
傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)將機(jī)械與電子技術(shù)結(jié)合起來，從而通過機(jī)械、電子技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，同時(shí)改變了人工的操作和判斷，形成機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)化模式，并通過相應(yīng)的程序協(xié)調(diào)機(jī)電系統(tǒng)的任務(wù)模式。然而傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難以滿足現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性要求，從而要實(shí)現(xiàn)一體化和自動(dòng)化、智能化的發(fā)展模式。實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)和電子技術(shù)的良好結(jié)合，從整體的系統(tǒng)功能上進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的協(xié)調(diào)組合，共同構(gòu)成機(jī)電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。
四、機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的人機(jī)交互系統(tǒng)一體化
機(jī)電系統(tǒng)的一體化和信息化設(shè)計(jì)的最終目的是形成人機(jī)一體化的交互模式，形成智能化和科學(xué)化的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用的智能化模式逐步成為機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用的發(fā)展模式，人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了更為方便快捷的系統(tǒng)操作和應(yīng)用模式，同時(shí)也提高了相應(yīng)的生產(chǎn)的效率，提高了設(shè)計(jì)的科學(xué)化程度。在機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)以人為本建立機(jī)電系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展決策，從而使相應(yīng)的機(jī)電系統(tǒng)充分使用于相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化，發(fā)展，意義
一、選題背景
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。
二、機(jī)電一體化的定義
機(jī)電一體化是在大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算 機(jī)為代表的微電子技術(shù)高度發(fā)展，向傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展?jié)B透，機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號(hào)轉(zhuǎn)變等技術(shù)以及軟件編程等群體技術(shù)，合理配置機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、傳感測試元件、控制元件、微電子技術(shù)、加工、線路以及接口元件等硬件元素，并使之在軟件程序和微電子電路邏輯的有序規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高可靠性、低功耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值的系統(tǒng)功能技術(shù)。
三、機(jī)電一體化發(fā)展簡介
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：
（1）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。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。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)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
（2）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)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
（3）20世紀(jì)90年代后期，開始了機(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)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。
四、機(jī)電一體化的專業(yè)優(yōu)勢
目前，機(jī)電一體化技術(shù)已廣泛參透到各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)電一體化這個(gè)尚未被確認(rèn)的專用術(shù)語在十年之前并不為人們所注意，不過以此而取名的設(shè)備很旱就有了。隨著機(jī)械設(shè)備的電子化機(jī)械部件逐浙減少，這已有十多年的歷史了。 所謂機(jī)電一體化，即是機(jī)電一體化技術(shù)，或機(jī)電信息一體化技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成或者作為更復(fù)雜的系統(tǒng)，則構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。
五、本課題內(nèi)容及意義
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(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)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，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)。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，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)以及其它新技術(shù)的簡單組合、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)有純技術(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力。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，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、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。
我國用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。 我國在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開啟我國機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。
六、結(jié)論
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，有利實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時(shí)，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京： 電子 工業(yè)出版社.2006.
關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化；機(jī)械電子工程專業(yè)
中圖分類號(hào)：G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671―7597（2013）031-163-02
在電子技術(shù)和機(jī)械化程度日益提高的現(xiàn)代，人為控制機(jī)器已經(jīng)難以滿足日常生產(chǎn)生活效率的需要，電腦對機(jī)械的控制成為了主流。并且在電腦控制機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，機(jī)械的整個(gè)生產(chǎn)過程也由電腦控制，這就是機(jī)電一體化。給予機(jī)械一體化的進(jìn)程，對機(jī)械一體化的人才需求也就越來越大，于是機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。本文將詳細(xì)論述什么是機(jī)電一體化、什么是機(jī)械電子工程專業(yè)以及這兩者之間的關(guān)系。
1 機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)器與電子的有機(jī)結(jié)合，他有著不同的要素構(gòu)成，和結(jié)構(gòu)組成。電子與機(jī)械的有機(jī)結(jié)合即克服了傳統(tǒng)機(jī)械的操作程序復(fù)雜也節(jié)省了人力物力，是一個(gè)傳統(tǒng)機(jī)械的替代品，有著非常好的發(fā)展前景。本部分將介紹機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)電一體化的發(fā)展空間。
1.1 機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)
機(jī)電一體化大體上是由傳統(tǒng)機(jī)械的機(jī)器本體構(gòu)成及其工作的主要系統(tǒng)，他起著連接、傳送這些基本功能；機(jī)電一體化工作運(yùn)行的推動(dòng)元素是他的動(dòng)力部分，動(dòng)力部分為機(jī)械的工作提供活動(dòng)力支持與保障是機(jī)械一體化的重要有機(jī)組成部分。
機(jī)械一體化的傳感部分起到分析并傳送信息的作用，他將機(jī)械與電子結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加以分析，最終確定工作的方式與進(jìn)程；驅(qū)動(dòng)部分是在電子系統(tǒng)的指導(dǎo)下完成機(jī)械的工作內(nèi)容；執(zhí)行部分是由電腦下達(dá)命令，機(jī)械機(jī)型完成的有機(jī)部分；機(jī)電一體化最重要的組成部分就是控制以及處理信息的部分，這部分決定著機(jī)械的工作進(jìn)度以及以何種方式工作。這就是機(jī)電一體化的各個(gè)組成部分，和各個(gè)部分在工作中的作用。
1.2 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
目前機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快，其發(fā)展趨勢如下。1）機(jī)電一體化在向智能化的方向發(fā)展，智能化就是在原本電腦控制的基礎(chǔ)上更具備合理性和效率性，機(jī)電一體化的智能化發(fā)展就像最初的硬件手機(jī)與現(xiàn)在的智能手機(jī)的區(qū)別一樣。總體說來就是智能化更人性化，更能解決操作中的突發(fā)狀況或者說是提前就設(shè)定了應(yīng)對解決突發(fā)狀況的解決措施。2）機(jī)電一體化更加環(huán)保，機(jī)電一體化進(jìn)程使原本的柴油發(fā)電帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的情況得到改善，現(xiàn)在的機(jī)電一體化是電腦操控，解決了其中一些污染環(huán)境的問題，響應(yīng)環(huán)保的口號(hào)，機(jī)電一體化也朝著更環(huán)保的方向發(fā)展。3）機(jī)械一體化朝著微機(jī)模式發(fā)展，顧名思義就是機(jī)械的規(guī)模與形式越來越小，這就要求機(jī)械的精密程度。這樣的發(fā)展趨勢有利于解決原始機(jī)械龐大的占地面積問題，可以使同一片場地發(fā)揮更大的效果。機(jī)械以替換的發(fā)展趨勢是更加進(jìn)步與人性化，它是朝著一個(gè)操作簡單、綠色無害、精密程度高的趨勢更好的發(fā)展。
這就是機(jī)電一體化，它是機(jī)械與電子的有機(jī)結(jié)合，有著密不可分的有機(jī)組成部分，有著良好的發(fā)展趨勢。在這兩者的定義下，筆者希望日后機(jī)電的結(jié)合能夠更加密切，其各個(gè)組成部分能日漸精密完善使得整個(gè)機(jī)電一化得到優(yōu)化；機(jī)電一體化能夠在屬于它的發(fā)展趨勢下日益發(fā)展完善，更好的滿足機(jī)電一體化進(jìn)程的需要。
2 機(jī)械電子工程專業(yè)
在科技發(fā)展與時(shí)代進(jìn)步的大背景下，機(jī)電一體化的進(jìn)程日益加快，重要程度日益提升，人才需要也越來越大，接下來筆者將介紹機(jī)電一體化的人才來源――機(jī)械電子工程專業(yè)。
上文中我們論述了什么是機(jī)電一體化與機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢，根據(jù)上文我們不難發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化已經(jīng)在生產(chǎn)生活中日益重要，為了供應(yīng)機(jī)電一體化所需要的人才，機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，上個(gè)世紀(jì)九十年代后期，一些高校開始設(shè)置了機(jī)械電子專業(yè)。機(jī)械電子工程專業(yè)的出現(xiàn)是為了響應(yīng)現(xiàn)階段和日后的電子控制機(jī)械的主流趨勢，為了使自動(dòng)化方面有更多可用人才。在機(jī)械電子工程專業(yè)設(shè)置上要注意很多的問題：第一要考慮新課程的課程設(shè)置方面，要在傳統(tǒng)的機(jī)械上有所發(fā)展又要估計(jì)學(xué)生的負(fù)擔(dān)，不能是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感到吃力或者是電子與機(jī)械兼顧的拖沓。第二就是機(jī)械電子專業(yè)是機(jī)械和電子的有機(jī)結(jié)合，電子與機(jī)械的側(cè)重點(diǎn)問題，在教授的過程中要二者兼顧，因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械是整個(gè)機(jī)械一體化的基礎(chǔ)而電子的計(jì)入是一個(gè)良性發(fā)展，很多新生代的同學(xué)更加重視電子方面，這是不科學(xué)的做法。總之機(jī)械電子工程專業(yè)是一個(gè)時(shí)代要求的必要專業(yè)，要安排好課程，明確側(cè)重點(diǎn)，最終達(dá)到滿足機(jī)電一體化進(jìn)程下人才的需要。
3 機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)
介紹過機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)以后，接下來明確機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)之間的關(guān)系。
根據(jù)上文我們不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)有著非常密切的關(guān)系，可以說機(jī)械電子專業(yè)是機(jī)電一體化的前身，以為機(jī)械電子專業(yè)所培養(yǎng)的正是機(jī)電一體化專業(yè)的對口人才，也就是說機(jī)械電子專業(yè)為機(jī)電一體化提供了人才來源。機(jī)械電子專業(yè)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是機(jī)電一體化的具體內(nèi)容。其中包括理論知識(shí)與具體操作，也就是什么是機(jī)電一體化、幾點(diǎn)一體化需要我們做些什么、在操作中會(huì)遇見什么問題并且該怎樣解決等。機(jī)械電子專業(yè)是為機(jī)電一體化培養(yǎng)人才的搖籃，在機(jī)械電子專業(yè)中學(xué)習(xí)的同學(xué)畢業(yè)后的前景就是在機(jī)電一體化應(yīng)用的地方工作。而機(jī)電一體化在日常操作中所遇見的難以解決的問題和需注重問題就是機(jī)械電子專業(yè)研究的課題和研究方向。總之機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)二者之間密不可分，互補(bǔ)互助，機(jī)電一體化的發(fā)展要求了機(jī)械電子專業(yè)的學(xué)科內(nèi)容、機(jī)械電子專業(yè)為機(jī)電一體化提供了人才來源。
4 結(jié)束語
在工業(yè)化和科技化日益發(fā)展的現(xiàn)在，工業(yè)與科技二者的有機(jī)結(jié)合也就是機(jī)電一體化已經(jīng)成為科技進(jìn)步和時(shí)展的必然。這時(shí)，機(jī)電一體化對人才的需求也就越來越多，從而導(dǎo)致機(jī)械電子專業(yè)的出現(xiàn)發(fā)展和人們。筆者在介紹什么是機(jī)電一體化、其組成部分和發(fā)展趨勢后介紹了機(jī)械一體化專業(yè)，意在使得機(jī)械一體化專業(yè)在培養(yǎng)人才時(shí)能夠根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和發(fā)展趨勢合理培養(yǎng)。同時(shí)筆者也期望機(jī)電一體化發(fā)展前景更廣闊的，機(jī)械電子工程專業(yè)能夠?yàn)闄C(jī)電一體化培養(yǎng)出更多人才使其為機(jī)電一體化更好的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微技術(shù)和機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的特征
1、機(jī)電一體化技術(shù)具備較高的安全性
在整個(gè)工作過程中，一旦電力發(fā)生了超載與過流等故障時(shí)，可以采取自動(dòng)化保護(hù)措施，最大限度地避免和減少人員、機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)事故，加強(qiáng)了機(jī)械設(shè)備的安全性能。此外，機(jī)電一體化有關(guān)產(chǎn)品具備了自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化診斷、警報(bào)與自動(dòng)化保護(hù)等功能。
2、機(jī)電一體化具備了較強(qiáng)生產(chǎn)能力
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控目的，所以提高了設(shè)備的生產(chǎn)能力。此外，機(jī)電一體化產(chǎn)品多數(shù)具備自動(dòng)處理信息和信息控制等能力，其檢車控制的精確度、靈敏性和應(yīng)用范圍得到了很大程度的提升，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以保障機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行情況能夠根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，從而保障了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3、機(jī)電一體化具備了較高的使用性能
機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以重復(fù)大量的動(dòng)作，更先進(jìn)的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。
4、機(jī)電一體化具備了較大的適用范圍機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能，不具有單技術(shù)、單功能的局限性，這使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高，也深化了自動(dòng)化的程度。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有的自動(dòng)和智能功能可以輕松應(yīng)對用戶的需求。
二、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用
1、數(shù)控機(jī)床
數(shù)控技術(shù)已經(jīng)有40年的發(fā)展史了，它在多個(gè)方面都有明顯的提高，比如結(jié)構(gòu)、功能和控制精度，具體表現(xiàn)為：1）結(jié)構(gòu)為多CPU、多主總線形式，具有緊湊、模塊化的特點(diǎn)。2）設(shè)計(jì)具有開放性，硬件系統(tǒng)和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3）系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真二、三維加工過程，通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術(shù)。4）存儲(chǔ)器采用了大容量同時(shí)軟件設(shè)計(jì)為模塊化，這種改變使得數(shù)控的功能變得更加豐富，也使得CNC系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的控制功能。5）一個(gè)機(jī)床可以通過多過程和多通道控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立任務(wù)同時(shí)完成，并且系統(tǒng)中還集成了刀具破損檢測等。
2、工業(yè)機(jī)器人
第一代機(jī)器人對工作對象和環(huán)境的適應(yīng)性較低、靈活性較差，也被稱為示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們在進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)只能根據(jù)示教內(nèi)容進(jìn)行。在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上改進(jìn)的第二代機(jī)器人擁有了先進(jìn)的傳感設(shè)備，它和計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切，可以通過計(jì)算機(jī)來對工作進(jìn)行處理和分析，從而做出自己的判斷進(jìn)而控制動(dòng)作，這表明工業(yè)機(jī)器人開始變得實(shí)用化，表現(xiàn)出了低級(jí)智能。第三代機(jī)器人即是我們所稱的智能機(jī)器人了，它的工作離不開第五代計(jì)算機(jī)，通過傳感元件和計(jì)算機(jī)的作用來達(dá)到復(fù)雜的邏輯、判斷和決策能力。
3、計(jì)算機(jī)的集成系統(tǒng)
全局動(dòng)態(tài)最有綜合幫助實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，它并非是由各分散系統(tǒng)簡單組合而成的。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)打破了原有部門間的界限，制造是它的基干，通過這個(gè)基干達(dá)到對“物流”和“信息流”的控制，最終將經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)等有機(jī)結(jié)合起來。一個(gè)企業(yè)如果具有很高的集成度將會(huì)更好地優(yōu)化各種生產(chǎn)要素的配置關(guān)系，更大程度地開發(fā)出各生產(chǎn)要素的潛力。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、數(shù)字化：微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。如不斷發(fā)展的數(shù)控設(shè)備，利用計(jì)算機(jī)生產(chǎn)過程進(jìn)行機(jī)種監(jiān)視、操作、管理和控制。
2、網(wǎng)絡(luò)化：20世紀(jì)90年代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機(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。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3、模塊化：模塊化是一項(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，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
4、人性化：各類產(chǎn)品的生產(chǎn)都是為了方便于人類，故機(jī)電一體化向人性化是個(gè)必然的趨勢。機(jī)電一體化產(chǎn)品要求除了能夠達(dá)到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結(jié)構(gòu)包括形狀及顏色等從而使產(chǎn)品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。
5、微型化：機(jī)電一體化的新目標(biāo)是向著微型化轉(zhuǎn)化。機(jī)電一體化的微型化又稱為微型機(jī)電一體化系統(tǒng)，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。微型機(jī)電一體化系統(tǒng)主要特點(diǎn)為具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等，由于微型化的特點(diǎn)，其可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故非常受生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域的歡迎。
6、綠色環(huán)保化：工業(yè)不斷發(fā)展、我們的生活舒適度不斷提升的同時(shí)環(huán)境污染缺越來越嚴(yán)重，資源也越來越緊缺。人們都在強(qiáng)烈呼吁保護(hù)環(huán)境、節(jié)約社會(huì)資源，所以機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢就是綠色環(huán)保。在新的時(shí)代背景下機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品必須要無害或者對生態(tài)環(huán)境的危害極小，必須符合人類健康要求，必須有極高的資源利用率，回收利用率也要很高，這就是綠色環(huán)保化在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)。
7、系統(tǒng)化：其特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開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。特征之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系當(dāng)然，機(jī)電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。
結(jié)語
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多技術(shù)的結(jié)晶，是生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)：
[1]袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2006
關(guān)鍵詞：高職；機(jī)電一體化；課程體系
機(jī)電一體化技術(shù)是建立在機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器與測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)群體基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。而高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)與我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)的，掌握本專業(yè)必備的基礎(chǔ)理論和專門知識(shí)，具有從事本專業(yè)實(shí)際工作的全面素質(zhì)和綜合職業(yè)能力，在生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線工作的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性人才。以學(xué)術(shù)為中心的學(xué)科課程理論來構(gòu)建高職機(jī)電一體化專業(yè)的課程體系不符合高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)；“以機(jī)為主，機(jī)電結(jié)合”、“以電為主，機(jī)電結(jié)合”或“機(jī)械課程和電子課程的堆砌”的課程體系，也不能滿足社會(huì)對高職機(jī)電一體化專業(yè)培養(yǎng)規(guī)格的要求。為此，探索高職教育教學(xué)規(guī)律，創(chuàng)新高職機(jī)電一體化專業(yè)的課程體系，創(chuàng)新機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式，對提高辦學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生職業(yè)技術(shù)能力具有重要意義。
一、 機(jī)電一體化專業(yè)課程體系存在的不足
通過對重慶部分學(xué)校高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系考察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系存在以下不足：
（1）一些反映當(dāng)今新技術(shù)的課程沒有納入高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系，不夠突出使用與課程相關(guān)的應(yīng)用軟件的能力培養(yǎng)，特別是有些公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，如數(shù)學(xué)軟件和CAE軟件等，課程結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步完善，使培養(yǎng)出來的學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)更加完整。
（2）課程交叉內(nèi)容多，特別是專業(yè)課，例如《數(shù)控加工工藝》與《制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)控機(jī)床》和《數(shù)控技術(shù)》、《數(shù)控機(jī)床維修》和《電氣控制與電機(jī)拖動(dòng)》有大量內(nèi)容重復(fù)，課程體系不夠精練，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高。
（3）高職機(jī)電一體化課程體系，有強(qiáng)調(diào)操作而排斥知識(shí)的重要性的傾向，學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能沒能充分發(fā)揮，基本功不夠扎實(shí)，技術(shù)實(shí)踐能力較差。現(xiàn)行課程體系力求在培養(yǎng)操作工，而不利于培養(yǎng)高級(jí)機(jī)電一體化應(yīng)用性人才。
（4）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)脫離工廠真實(shí)環(huán)境，一些實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備由于缺乏技能型教師和真實(shí)的工廠生產(chǎn)環(huán)境，沒有充分發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力的作用。
二、高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系構(gòu)建的基本思路
高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系構(gòu)建的基本原則是：以課程理論為指導(dǎo)，借鑒國內(nèi)外職業(yè)教育課程模式，突出“新、精、實(shí)用、高效”的特點(diǎn)，以能力為中心，創(chuàng)建一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)完整，具有應(yīng)用性、實(shí)用性和崗位針對性的課程體系。所謂課程體系的新就是指要反映職業(yè)教育的新理念、反映機(jī)電一體化專業(yè)新技術(shù)；課程體系的精指課程設(shè)置簡捷而無冗余；實(shí)用指課程設(shè)置能滿足職業(yè)崗位的要求；高效指要求學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)效率要高。其思路如下：
第一， 高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系應(yīng)注重基礎(chǔ)，強(qiáng)化基礎(chǔ)課程的應(yīng)用。隨著科學(xué)技
術(shù)的發(fā)展，給產(chǎn)業(yè)工人和技術(shù)人員的工作性質(zhì)帶來了很大的變化，主要表現(xiàn)為：知識(shí)型工作大量增大，工作的完成更多的依賴個(gè)體的知識(shí)、判斷力、問題的解決能力，以及對工作的積極態(tài)度，而不是機(jī)械、重復(fù)的動(dòng)作技能；固定工作減少，部分時(shí)間制工作增加，工作流動(dòng)加快，更換職業(yè)成了非常普通的事情；技術(shù)革新造成許多工作合并，使得工作范圍拓寬，在現(xiàn)代工作生活中，同一崗位上的個(gè)體相對以前來說要做更多的工作；技術(shù)更新速度加快，導(dǎo)致工作類型和工作內(nèi)容更新速度加快；現(xiàn)代的工作更多地是一種團(tuán)隊(duì)組織的工作，要依靠群體合作來完成，而不是靠個(gè)體來完成。工作性質(zhì)的這些變化要求高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系的知識(shí)結(jié)構(gòu)要新、要完整，有利于再學(xué)習(xí)能力、轉(zhuǎn)崗能力培養(yǎng)和滿足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的需要，為此對現(xiàn)行課程作以下調(diào)整： “注重基礎(chǔ)，強(qiáng)化應(yīng)用”，英語和數(shù)學(xué)由兩學(xué)期增加到三學(xué)期，增加專業(yè)英語、復(fù)變函數(shù)和積分變換、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代控制理論課程，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)軟件（如MATLAB）的應(yīng)用； AutoCAD與機(jī)械制圖融合，通過AutoCAD為工具進(jìn)行機(jī)械制圖的教學(xué)，這樣就不用把AutoCAD單獨(dú)設(shè)置為一門課程；工程力學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程應(yīng)增加軟件的應(yīng)用內(nèi)容（如ANSYS和ADAMS的應(yīng)用）。
第二， 高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系應(yīng)突出學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)。在構(gòu)建高職機(jī)電
一體化課程體系時(shí)，存在把能力本位理解為操作本位和把強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)理解為反復(fù)操作訓(xùn)練的誤區(qū)。學(xué)生見習(xí)的多，實(shí)習(xí)的少，重復(fù)的操作訓(xùn)練多，綜合的技術(shù)實(shí)踐少。什么是“技術(shù)”？技術(shù)是一個(gè)歷史的范疇。技術(shù)最初被看作是勞動(dòng)者的技巧、技能和操作方法，即人類在生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上獲得的主觀能力，這種看法反映了手工工具時(shí)代技術(shù)的形象。近代科學(xué)興起后，技術(shù)主要表現(xiàn)為，依據(jù)自然規(guī)律，運(yùn)用一定的手段、方法，特別是以機(jī)器的使用為中介，對物料、能量、信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換或加工，以滿足人類需要的實(shí)踐活動(dòng)。在當(dāng)代，人們通常把技術(shù)定義為：“人類為了滿足社會(huì)需要，利用自然規(guī)律，在改造和控制自然的實(shí)踐中所創(chuàng)造的勞動(dòng)手段、工藝方法和技術(shù)體系的總和” 。技術(shù)實(shí)踐指的是人們的技術(shù)活動(dòng)，技術(shù)實(shí)踐能力不僅包括操作能力，還包括技術(shù)設(shè)計(jì)的能力等，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)不僅包括設(shè)備的操作與維修，還應(yīng)包括設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)以及設(shè)備制造技術(shù)。所以高職機(jī)電一體化專業(yè)不能僅僅強(qiáng)調(diào)操作技能的培養(yǎng)，應(yīng)該突出技術(shù)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和滿足社會(huì)對應(yīng)用性人才的需要。
第三，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的投資方式，充分發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)實(shí)踐能力的作用。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)企業(yè)化，以學(xué)校企業(yè)雙贏的方式，將學(xué)校實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)投資與企業(yè)的技術(shù)改造相結(jié)合，將有些實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)基地建立在企業(yè)。如果是這樣的話，一則為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境，二則促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，三則盤活學(xué)校的實(shí)驗(yàn)投資，四則鞏固了“校企結(jié)合”的共同利益基礎(chǔ)。
第三， 以“基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的模式夠建高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系。“三段式課程模式”
通常把職業(yè)教育課程劃分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課三類，其中公共基礎(chǔ)課指語文、數(shù)學(xué)、外語等通用課程；專業(yè)基礎(chǔ)課主要是一些由抽象程度較高的專業(yè)原理性知識(shí)所構(gòu)成的課程；專業(yè)課是由一些較為具體、適用的單項(xiàng)技術(shù)的理論知識(shí)構(gòu)成的課程。現(xiàn)行高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系的結(jié)構(gòu)由公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和操作訓(xùn)練四部分組成，本質(zhì)上是弱化了基礎(chǔ)，強(qiáng)化了操作的“三段式課程模式”。該課程體系結(jié)構(gòu)除了削弱了基礎(chǔ)外，課程交叉內(nèi)容多，專業(yè)課程內(nèi)容空泛、針對性不強(qiáng)。鑒此，我們通過強(qiáng)化基礎(chǔ)，取消專業(yè)課，提出了高職機(jī)電一體化專業(yè) “基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的 課程模式。基礎(chǔ)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)素養(yǎng)和基本的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，項(xiàng)目（訓(xùn)練）旨在培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能和崗位工作能力。基礎(chǔ)課以課堂教學(xué)加實(shí)驗(yàn)的形式授課，項(xiàng)目（訓(xùn)練）是以工作任務(wù)為引領(lǐng)，根據(jù)崗位的要求開發(fā)訓(xùn)練項(xiàng)目，由學(xué)生根據(jù)擇業(yè)意向和興趣選擇他（她）所需的項(xiàng)目，從而保證按學(xué)生和社會(huì)的需要設(shè)計(jì)教學(xué)。項(xiàng)目的選擇以能力為主線，項(xiàng)目的主要來源是職業(yè)崗位，一個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容應(yīng)該涵蓋一個(gè)工作崗位所需的基本技術(shù)、基本技能要求，如旨在培養(yǎng)數(shù)控車工的數(shù)控車削加工項(xiàng)目應(yīng)在數(shù)控車床結(jié)構(gòu)認(rèn)知、數(shù)控車床的維修、車削工藝、車削刀具、夾具、量具和數(shù)控編程與操作等方面都得到訓(xùn)練。再如機(jī)床設(shè)計(jì)項(xiàng)目要涵蓋機(jī)床制造廠設(shè)計(jì)崗位的基本技能和技術(shù)內(nèi)容。項(xiàng)目以工作為本位（指在工作現(xiàn)場進(jìn)行學(xué)習(xí)）的形式實(shí)施，由技師、工程師、專業(yè)老師擔(dān)任指導(dǎo)教師。
三、高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系的內(nèi)容
（1）基礎(chǔ)（學(xué)時(shí)：共4學(xué)期）：基礎(chǔ)英語，專業(yè)英語， 高等數(shù)學(xué)（上、下），線性代數(shù)，復(fù)變函數(shù)及積分變換，法律基礎(chǔ)，小平理論，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，機(jī)械制圖，工程力學(xué)，公差配合，工程材料及熱處理，液壓傳動(dòng)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械制造基礎(chǔ)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，電工基礎(chǔ)，電子技術(shù)基礎(chǔ)，電力電子技術(shù)，匯編語言，微機(jī)原理與接口技術(shù)，傳感器與檢測技術(shù)，電氣控制與PLC技術(shù)，數(shù)控原理與系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論。
（2）項(xiàng)目（學(xué)時(shí)：共2學(xué)期）:數(shù)控車削加工，機(jī)床設(shè)計(jì)，數(shù)控機(jī)床的電氣控制設(shè)計(jì)，刀具設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)等。
培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)過硬的應(yīng)用性人才，是社會(huì)對高等職業(yè)教育的客觀要求，為了構(gòu)建“新、精、實(shí)用、高效”，以技術(shù)實(shí)踐能力為中心，知識(shí)結(jié)構(gòu)完整，具有應(yīng)用性、實(shí)用性和崗位針對性的高職機(jī)電一體化專業(yè)課程體系，“基礎(chǔ)+項(xiàng)目”的 課程模式是一個(gè)較好的解決方案。
作者單位：重慶三峽學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電控制系統(tǒng)；自動(dòng)控制技術(shù)；一體化設(shè)計(jì)
機(jī)電控制系統(tǒng)被制造業(yè)普遍運(yùn)用，由于制造業(yè)不斷的發(fā)展，如今對機(jī)電控制系統(tǒng)的要求也就越發(fā)的高，為了跟得上這種高要求的發(fā)展，設(shè)計(jì)者需要將更廣泛的高科技元素融入其中，從而產(chǎn)生了自動(dòng)化與一體化技術(shù)。
1 機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的含義
1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)內(nèi)涵
機(jī)電控制系統(tǒng)的含義是指在無人參與情況下，運(yùn)用控制設(shè)備將設(shè)備機(jī)器按照生產(chǎn)流程進(jìn)行自動(dòng)化預(yù)定設(shè)計(jì)運(yùn)行操作。通過全方位的系統(tǒng)控制將控制對象和控制器相連接完成規(guī)定的目標(biāo)。在機(jī)電控制系統(tǒng)中核心環(huán)節(jié)就是控制。在技術(shù)層面上來講，機(jī)電控制運(yùn)用了傳感檢測、伺服傳動(dòng)、通信以及自動(dòng)控制等多項(xiàng)綜合性技術(shù)手段，在信息處理和計(jì)算機(jī)微電子等技術(shù)領(lǐng)域上也有相關(guān)的應(yīng)用和涉及。通過涵蓋各方面的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)理論最終形成四位一體的綜合性系統(tǒng)技術(shù)。機(jī)電控制系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程操控，管理人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行異地網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的實(shí)時(shí)操控。
1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)控制系統(tǒng)是指讓被控制對象按照預(yù)定的運(yùn)行原理通過控制器的控制來進(jìn)行自動(dòng)的規(guī)律性運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的核心是它所具有的實(shí)用性以及協(xié)調(diào)有效性等特征。自動(dòng)控制系統(tǒng)依照控制內(nèi)容分為不同的方面，高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷和校正控制等方面。
2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)構(gòu)想
作為機(jī)械制造業(yè)的大國，我國對機(jī)械產(chǎn)品的需求越來越高，在信息化發(fā)展的進(jìn)程中，機(jī)械制造業(yè)逐漸的融入了一體化的思想，使得機(jī)電設(shè)備更好的為制造企業(yè)服務(wù)。我國是機(jī)械制造業(yè)發(fā)達(dá)國家，對機(jī)械產(chǎn)品的要求是特別高的，在信息化發(fā)展的過程中，機(jī)械制造業(yè)正向一體化思想逐步邁進(jìn)，這就讓機(jī)電設(shè)備能夠在制造企業(yè)做出更多成就。機(jī)電一體化的理論起源日本，在這樣一理論指導(dǎo)下，日本設(shè)計(jì)出來功能一體化的設(shè)備，其中最為典型的就是軟件、電子以及裝卸三者有機(jī)結(jié)合，使得普通的機(jī)電設(shè)備供更為強(qiáng)大。機(jī)電一體化的理念逐漸的被世界各國所接受，并且在原有理論的基礎(chǔ)上融入了更多的動(dòng)力元素，進(jìn)而形成了目前的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。研究人員對該系統(tǒng)的進(jìn)行了基本的邏輯構(gòu)想，他們認(rèn)為現(xiàn)代的機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)該具備智能化、模塊化等功能，在這些功能的基礎(chǔ)上，加進(jìn)機(jī)械技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)，進(jìn)而使得機(jī)電一體化系統(tǒng)具備優(yōu)化配置項(xiàng)目的功能，使得系統(tǒng)的性能更加的優(yōu)越。在設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究分析，之后依據(jù)分析結(jié)果總結(jié)出設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)出最佳的方案，方案完成之后還需要經(jīng)過多次的考察，不斷的修改與完成，最后才算是真正的定稿。設(shè)計(jì)系統(tǒng)是否滿足要求，判定的標(biāo)準(zhǔn)就是該系統(tǒng)是否達(dá)到既定的目標(biāo)，如果沒有達(dá)到還需要進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)優(yōu)化。從某種程度上來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)就是設(shè)計(jì)人員意識(shí)形態(tài)最好的體現(xiàn)，在該系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員將自身的理念融入其中，最終形成實(shí)體。
3 機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案
機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)就是一項(xiàng)高難度的工作，所以機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的難度可想而知，其既是一項(xiàng)高精度的工作，同時(shí)也是一項(xiàng)綜合性要求高的工作，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員及要掌握機(jī)電產(chǎn)品的相關(guān)理念，同時(shí)還需要掌握機(jī)電技術(shù)，兩者相互配合，進(jìn)而完成最終的設(shè)計(jì)結(jié)果。此外，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)工作還要求設(shè)計(jì)人員了解機(jī)械產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)要求，比如產(chǎn)品造價(jià)、精度要求等，另外，還有一點(diǎn)設(shè)計(jì)人員必須考慮，即市場的反應(yīng)，設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化產(chǎn)品必須以市場需求為準(zhǔn)，否則難以在市場上立足，設(shè)計(jì)也會(huì)以失敗告終。一般情況下，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可以劃分為兩步：第一步是開發(fā)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是讓產(chǎn)品能夠達(dá)到性能要求；第二步是適應(yīng)性設(shè)計(jì)，這一步主要是依據(jù)現(xiàn)有要求標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品的細(xì)節(jié)以及功能進(jìn)行完善，以使其性能得到最佳的優(yōu)化。
4 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法
機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法多樣，具體選擇哪種設(shè)計(jì)方法，主要是根據(jù)產(chǎn)品類型而定，通常情況下，設(shè)計(jì)人員主要是用三種設(shè)計(jì)方法，筆者總結(jié)如下：
4.1 取代法
該種設(shè)計(jì)方法一般情況下應(yīng)用在電子線路中，其主要的功能就是代替機(jī)械式控制，以使機(jī)電產(chǎn)品更容易控制。傳統(tǒng)的產(chǎn)品控制系統(tǒng)通常時(shí)候機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，但是在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案中，將其用電子線路來替換，控制效果如何主要與電力線路設(shè)計(jì)是否完成有一定關(guān)系。如果機(jī)電產(chǎn)品只有單純的依靠機(jī)械來運(yùn)行，一般而言，只有單一機(jī)械能夠完成控制工作，而是用電子線路來控制之后，主要是應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備來完成控制任務(wù)，在控制中，傳統(tǒng)的接觸式控制企業(yè)逐漸的被取代，變?yōu)樽兯傺b備。這種設(shè)計(jì)既能夠是機(jī)電一體化產(chǎn)品質(zhì)量得到有效的提升，同時(shí)其實(shí)用性也明顯的增強(qiáng)，與此同時(shí)，原有的機(jī)械機(jī)構(gòu)也得到了相應(yīng)的簡化，使其結(jié)構(gòu)更加簡單易懂。這種設(shè)計(jì)方法與機(jī)電產(chǎn)品原有的結(jié)構(gòu)基本上相同，因此改善起來更加容易，但是因?yàn)樵械臋C(jī)械產(chǎn)品限制明顯，在設(shè)計(jì)時(shí)無法真正的做到全新的改革。
4.2 整體設(shè)計(jì)法
該設(shè)計(jì)方法主要針對的是機(jī)械產(chǎn)品的電力部分以及機(jī)械部分，通過合理的設(shè)計(jì)將兩者有效結(jié)合，使其成為一個(gè)有機(jī)整體。為了能夠使機(jī)電產(chǎn)品性能高，價(jià)格相對低廉，則需要將上述兩個(gè)部分進(jìn)行連接設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)方法是一種全新的設(shè)計(jì)理念，但是其并不摒棄所有的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，而是調(diào)出傳統(tǒng)思維，以一種全新的方式，設(shè)計(jì)出性能更加優(yōu)良，質(zhì)量更有保證的產(chǎn)品，這是該種設(shè)計(jì)方法所要達(dá)到的基本目標(biāo)。
4.3 組合法
該種設(shè)計(jì)方法主要是將機(jī)械產(chǎn)品中所涉及到的各種功能模塊進(jìn)行有效的組合，進(jìn)而使其成為一體化系統(tǒng)。但是在組合設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的是，不能采取單一組合的方式，這種方式無法完成預(yù)期的任務(wù)，必須整體組合，才能使各個(gè)功能模塊的性能更優(yōu)良，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)時(shí)間段，而且質(zhì)量也能夠有所保證，并且制造成本相對來說也比較低，后期使用期間，生產(chǎn)與維修更為方便。
5 結(jié)束語
綜上所述，可知對機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討非常必要，尤其是在技術(shù)高速發(fā)展的今天，一體化技術(shù)會(huì)成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的主流，成為未來機(jī)械設(shè)計(jì)的主導(dǎo)，因此需要對其進(jìn)行深入探討。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 自動(dòng)化 產(chǎn)品 發(fā)展方向
中圖分類號(hào)：TD404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
前言
早在1971 年日本的《機(jī)械設(shè)計(jì)》雜志副刊上就刊登了機(jī)電一體化這一名詞。之后， 機(jī)電一體化得到了不斷發(fā)展。美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)于1984 年為現(xiàn)代機(jī)械下了如下定義： 現(xiàn)代機(jī)械是“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的， 用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或） 機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。它與前面提及的機(jī)電一體化是一致的， 因此可以說現(xiàn)代機(jī)械就是指機(jī)電一體化系統(tǒng)。20 世紀(jì)90 年代國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會(huì)給出了這樣的定義， 機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的協(xié)同結(jié)合。因此又可以說機(jī)電一體化就是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化基礎(chǔ)上的發(fā)展。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體， 多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物， 是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)械自動(dòng)化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化， 使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電器化” 邁入了以“機(jī)械自動(dòng)化” 為特征的發(fā)展階段。
機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科， 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 它還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為： 機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)制造是從系統(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)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)， 根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)， 在多功能、高質(zhì)量、高可靠性和低能耗的意義上實(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)。
需要強(qiáng)調(diào)的是， 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合性技術(shù)， 而不是機(jī)械技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊， 這就是現(xiàn)代機(jī)械與機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造出的產(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， 智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化和傳統(tǒng)機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的符合設(shè)計(jì)原則
1.1 滿足對機(jī)器的功能要求
任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的， 都必須具有某種主要功能， 不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之， 都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息（即所謂工業(yè)三大要素） 進(jìn)行某種處理， 輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此， 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)也必須具有這樣的主功能， 即對輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理， 從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)功能如圖1 所示。
機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)綜合的概念， 包含了機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品兩個(gè)方面的內(nèi)容。
作為產(chǎn)品， 又包含著設(shè)計(jì)、制造和特定的功能以滿足使用要求， 而功能是由其內(nèi)部有機(jī)聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。
1.2 利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新
根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同， 可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行分類。
以物料搬運(yùn)、加工為主， 輸入物質(zhì)、能量和信息， 經(jīng)過加工處理， 主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)（或產(chǎn)品） 稱為加工機(jī)。如各種機(jī)床、交通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、輕工機(jī)械等。
以能量轉(zhuǎn)換為主， 輸入能量和信息， 輸出不同能量的系統(tǒng)（或產(chǎn)品） 稱為動(dòng)力機(jī)， 其中輸出機(jī)械能的為原動(dòng)機(jī)。如電動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。
以信息處理為主， 輸入信息和能量， 主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機(jī)。如各種儀器、儀表、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)以及各種辦公機(jī)械等。
機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外， 還應(yīng)具備其它內(nèi)部功能， 即動(dòng)力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。
基于上述的功能構(gòu)成原理， 既有利于設(shè)計(jì)或分析各種機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)品， 又有利于開拓思路， 便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如， 根據(jù)3 種不同的主功能及其不同的輸入， 組合起來可形成9 大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品， 如表1 所示。
此外， 對于不同主功能的加工機(jī)構(gòu)， 其運(yùn)動(dòng)方式不同， 也構(gòu)成不同用途的機(jī)械。例如， 金屬切削機(jī)床是根據(jù)工件與刀具相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生切削作用的原理進(jìn)行工作的。因此， 工件與刀具的運(yùn)動(dòng)方式不同， 便產(chǎn)生不同用途的機(jī)床。所以說機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展空間非常廣闊， 具有極大的想向空間， 需要我們利用先進(jìn)技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新， 設(shè)計(jì)制造出一流的自動(dòng)化產(chǎn)品。
2 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)過程中， 對各個(gè)工藝過程的物理量（或工藝變量） 有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程， 對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如， 精餾塔的塔頂或塔釜溫度， 一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定， 才能得到合格的產(chǎn)品； 加熱爐出口溫度的波動(dòng)不能超過允許范圍， 否則將影響后一工段的效果； 化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn)， 才能使效率達(dá)到指標(biāo)。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量， 然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。
2.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究
鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備， 幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的， 若水位過低， 則會(huì)影響產(chǎn)氣量， 且鍋爐易燒干而發(fā)生事故； 若水位過高， 生產(chǎn)蒸汽含水量高， 會(huì)影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險(xiǎn)的， 因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施。
2.1.1 單沖量控制系統(tǒng)
汽包水位控制手段是控制給水， 基于這一原理， 可構(gòu)成如圖2 所示的單沖量控制系統(tǒng)。
這里的“沖量” 一詞是指變量， 單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)是一種典型的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時(shí)， 由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量， 以維持鍋爐的物料平衡， 而是關(guān)小控制閥的開度， 減小給水量。等到假水位消失后， 由于蒸汽量增加， 送水量反而減小， 將使水位嚴(yán)重下降， 波動(dòng)很歷害， 嚴(yán)重時(shí)汽包水位降到危險(xiǎn)程度以至發(fā)生事故。
因此對于停留時(shí)間短、負(fù)荷變動(dòng)較大的情況， 這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)， 水位不能保證。然而對于小型鍋爐， 由于水在汽包中的停留時(shí)間較長， 在蒸汽負(fù)荷變化時(shí)， 假水位的現(xiàn)象并不顯著， 配上一些聯(lián)鎖報(bào)警裝置， 也可以保證安全操作， 故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。
2.1.2 雙沖量控制系統(tǒng)
在汽包水位的控制中， 最主要的擾動(dòng)是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)行校正， 不僅可以補(bǔ)償“虛假水位” 所引起的誤動(dòng)作， 而且使給水位控制閥的動(dòng)作十分及時(shí)， 從而減少水位波動(dòng)， 改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號(hào)引入， 就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)， 如圖3 所示。從本質(zhì)上看， 雙沖量控制系統(tǒng)是一個(gè)前饋（蒸汽流量） 控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動(dòng)態(tài)上的差異， 需引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。
圖3 所示的連接方式中， 加法器的輸出I 是：
式中 ———液位控制器的輸出；
———蒸汽流量變送器 （一般經(jīng)開方器）的輸出；
———初始偏置值；
———加法器系數(shù)， 的設(shè)置一般取1；
———加法器系數(shù)， 的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補(bǔ)償， 可現(xiàn)場湊試， 也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。
設(shè)置的目的是使其在正常負(fù)荷下， 控制器和加法器的輸出都有一個(gè)比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，和項(xiàng)接近而相互抵消。
根據(jù)以上分析可知： 自動(dòng)控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個(gè)沒有人直接參與的自動(dòng)化控制系統(tǒng)， 操作工坐在操作室里就能觀察到整個(gè)裝置的變化。這樣， 既能保證生產(chǎn)過程的安全， 又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
近二十年來， 工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展， 加劇了對人類生存環(huán)境的污染， 因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染也納入了過程控制的目標(biāo)范圍。綜上所述， 過程自動(dòng)化控制的主要目標(biāo)包括以
下幾個(gè)方面：
（1） 保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn)；
（2） 達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量；
（3） 盡可能地減少原材料和能源消耗；
（4） 把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。
3 結(jié)論
因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義， 所以機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造都是圍繞著機(jī)械自動(dòng)化來進(jìn)行的。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)所面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)是傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。所以說， 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)就是機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化的發(fā)展就是機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展。廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)制造只有向機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造方向發(fā)展， 才是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。設(shè)計(jì)人員不能只熱衷于技術(shù)引進(jìn)， 不能僅僅安心于作為新技術(shù)的傳播者， 而應(yīng)該作為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者， 為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟廣闊的天地。
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關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng)；機(jī)電一體化；產(chǎn)品設(shè)計(jì)
現(xiàn)代生產(chǎn)力的進(jìn)步越來越快，技術(shù)水平越來越高，產(chǎn)值數(shù)量也日益增大，使現(xiàn)在的機(jī)電控制系統(tǒng)的用途越來越廣泛，已經(jīng)成為現(xiàn)代科技水平發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志性技術(shù)。
一、機(jī)電控制系統(tǒng)的涵義
在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)里，所謂機(jī)電控制系統(tǒng)是指在無人控制的情況之下，利用自動(dòng)控制設(shè)備，讓生產(chǎn)設(shè)備或者機(jī)器按照預(yù)先編輯好的程序進(jìn)行動(dòng)作，還可以利用通訊設(shè)備組成一個(gè)完整的工作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)要求。其中機(jī)電控制系統(tǒng)里最主要的組成是控制方面。而從技術(shù)層面看，機(jī)電控制系統(tǒng)是單片機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)、通信與信息技術(shù)等技術(shù)的結(jié)合體，而且這些技術(shù)并非是孤立的，而是這些技術(shù)互相結(jié)合、互相利用的綜合性技術(shù)，并將這些技術(shù)整合而成，包括自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信與信息技術(shù)、伺服變頻技術(shù)。機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展其實(shí)是依靠微機(jī)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，以及相應(yīng)的軟件開發(fā)技術(shù)配套使用而慢慢發(fā)展的。現(xiàn)在這方面的技術(shù)已經(jīng)在航空航天、生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。
機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展趨向于無線遠(yuǎn)程異地控制，可以使系統(tǒng)操作人員利用以太網(wǎng)絡(luò)或者其他通信網(wǎng)絡(luò)連接控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本地上位機(jī)的計(jì)算處理去控制異地的智能機(jī)電控制系統(tǒng)。在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，其中的一種系統(tǒng)是需要操作技術(shù)人員不斷進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行，且如果系統(tǒng)發(fā)生情況，則需要人員及時(shí)處置以恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這樣的系統(tǒng)我們稱為保持型遠(yuǎn)程控制。還有一種系統(tǒng)是不需要技術(shù)人員實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控操作的，只需要等到該系統(tǒng)運(yùn)行完成以后，通過網(wǎng)絡(luò)向技術(shù)人員通告，這樣的系統(tǒng)我們稱為完成型控制系統(tǒng)。如果系統(tǒng)在進(jìn)行的過程中，技術(shù)人員與系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行通訊，則技術(shù)人員可以監(jiān)控操作，也可以讓系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，這樣的系統(tǒng)我們稱為人機(jī)交互型控制系統(tǒng)。
二、自動(dòng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義是操作控制器，讓被控對象能夠按照預(yù)先設(shè)定的程序任務(wù)操作執(zhí)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類中按照被控參數(shù)可以分成這幾類：位移控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正控制等。自動(dòng)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性能，它的工作主要是通過自身系統(tǒng)中的各個(gè)機(jī)械電子等部件的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的程序任務(wù)，這是自動(dòng)控制技術(shù)的主要內(nèi)容。
自動(dòng)控制系統(tǒng)分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩類，其中經(jīng)典控制理論講的是在分析控制系統(tǒng)中利用拉普拉斯變換來建立自動(dòng)控制系統(tǒng)在復(fù)數(shù)域中的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析，一般來說，主要分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性三大性能，而且一般這樣的系統(tǒng)都是負(fù)反饋閉循環(huán)系統(tǒng)，采用比例、積分、微分等算法的調(diào)節(jié)器，所以，這種控制理論我們稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)原理。另一種現(xiàn)代控制理論主要研究的方式和前面所說的控制理論相比較，采用的分析方法是利用數(shù)學(xué)工具中的線性代數(shù)和矩陣，把自動(dòng)控制系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行的狀態(tài)采用狀態(tài)空間法在時(shí)間域內(nèi)用時(shí)域方程進(jìn)行客觀表述，可以利用這些方程和現(xiàn)在正在表現(xiàn)的狀態(tài)把系統(tǒng)將要出現(xiàn)的下一種狀態(tài)分析出來。其中分析的主要精髓就是最優(yōu)控制、隨機(jī)控制和自適應(yīng)控制這三類。其實(shí)綜合來看，以上介紹的這兩類控制理論都有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是對系統(tǒng)進(jìn)行精確的分析和控制，都必須建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)然數(shù)學(xué)模型的表述都是時(shí)域數(shù)學(xué)方程或者是復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)方程。
三、一體化的設(shè)計(jì)理念
我國經(jīng)過這些年的發(fā)展，在制造業(yè)已經(jīng)有了蓬勃發(fā)展，但是隨著改革的深入，中國面臨巨大挑戰(zhàn)，高耗能高污染的產(chǎn)業(yè)逐漸被淘汰，中國的改革要繼續(xù)就必須經(jīng)歷大的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。其中的一些行業(yè)，如電子信息產(chǎn)業(yè)、數(shù)控機(jī)床的電氣制造等都需要進(jìn)行機(jī)電一體化改造。在這一行業(yè)中，日本走在了前面，他們率先提出把機(jī)械系統(tǒng)中的動(dòng)力部分等其他部分與電子控制技術(shù)相結(jié)合，把機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電子設(shè)計(jì)完美地融合在一起，并且在不斷的發(fā)展過程中，不斷吸收新的材料、新的技術(shù)。而機(jī)電一體化目前已成為一個(gè)專業(yè)、一個(gè)學(xué)科，要求設(shè)計(jì)者們對機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，就把產(chǎn)品當(dāng)做一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，把機(jī)械、電子、自動(dòng)控制加入進(jìn)去以后完成的產(chǎn)品就是一個(gè)機(jī)電一體化的機(jī)電控制系統(tǒng)。當(dāng)然在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要對產(chǎn)品進(jìn)行不斷完善和補(bǔ)充修改，最終形成一個(gè)能夠高效運(yùn)行并完成任務(wù)的系統(tǒng)，同時(shí)讓該產(chǎn)品具有智能化、模塊化網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化和系統(tǒng)人格化等特點(diǎn)，這是機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
四、機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法
機(jī)電一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中需要非常高的準(zhǔn)確度，機(jī)電控制系統(tǒng)的任務(wù)實(shí)現(xiàn)必須依靠機(jī)械和電子的相互協(xié)調(diào)才可以實(shí)現(xiàn)。所以在設(shè)計(jì)中這兩者就需要緊密聯(lián)系，當(dāng)機(jī)械裝置無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)時(shí)，就需要融入電子電氣控制，讓更多的技術(shù)加入產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中，軟件硬件相配合。同時(shí)設(shè)計(jì)開發(fā)的過程要兼顧該產(chǎn)品的成本、準(zhǔn)確度、市場的需求等多個(gè)因素。根據(jù)以上開發(fā)過程，我們總結(jié)出機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般需要經(jīng)過兩個(gè)過程，開發(fā)階段和產(chǎn)品試運(yùn)行階段。開發(fā)階段的任務(wù)是達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，而產(chǎn)品試運(yùn)行階段的任務(wù)是對產(chǎn)品進(jìn)行修改，讓該產(chǎn)品更加適應(yīng)和滿足客戶的需求。對機(jī)電一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我們認(rèn)為可以采取以下幾種方法：
1.利用電子控制代替機(jī)械結(jié)構(gòu)控制
如果采用單獨(dú)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，則采用的控制方式一般是簡單的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，如果采用機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，則可以使用電子電氣控制對簡單機(jī)械控制進(jìn)行改進(jìn)，這樣可以改變機(jī)械運(yùn)行過程，還可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。首先可以使用可編程控制器件（PLC）或者單片機(jī)控制器件，將電子控制與機(jī)械控制相結(jié)合，其次可以使用變速器件替代機(jī)械控制中的接觸器等老式控制方式，這種設(shè)計(jì)理念，不但可以整體提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，而且可以提高該產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)理念。
2.讓電子控制部分與機(jī)械控制部分完美的結(jié)合
機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，非常重要的一步就是改變原先舊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，打造一種全新的設(shè)計(jì)思路。而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的原理性東西沒有動(dòng)，只是采用一個(gè)新的方法創(chuàng)造該產(chǎn)品，也就是讓電子控制部分與機(jī)械控制部分完美結(jié)合，兩者成為一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；一體化；監(jiān)測系統(tǒng)；優(yōu)化
中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）29-0078-02
加強(qiáng)工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)，對于提高工程機(jī)械的使用性能、操作效率，提高其自身運(yùn)行的安全性與可靠性具有十分重要的意義。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，對于工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步及優(yōu)化提供了新的物質(zhì)基礎(chǔ)和理論能量。本文將在探討工程機(jī)械一體化的基礎(chǔ)上，對于如何認(rèn)識(shí)目前工程機(jī)械一體化存在的各種問題，提高工程機(jī)械的使用效率和操作性能進(jìn)行深入的探討和分析。
1 工程機(jī)械一體化及監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化
1.1 工程機(jī)械一體化的定義
工程機(jī)械一體化是為了確保工程機(jī)械操作的舒適性、安全性以及可靠性而進(jìn)行的一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安排。工程機(jī)械一體化主要是為了工程機(jī)械自身每個(gè)設(shè)備和構(gòu)件的功能得到良好的發(fā)揮，在確保使用工程機(jī)械安全可靠的基礎(chǔ)上，通過一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從整體上最大程度的激發(fā)工程機(jī)械可以發(fā)揮的潛力和能量，從而使工程機(jī)械的使用效率和操作質(zhì)量得到最大程度的提升。工程機(jī)械一體化需要強(qiáng)有力的監(jiān)測系統(tǒng)來作為保障，實(shí)施工程機(jī)械一體化監(jiān)測是為了促進(jìn)工程機(jī)械一體化的有效展開，確保工程機(jī)械一體化的進(jìn)度和質(zhì)量，有效控制工程機(jī)械一體化過程中出現(xiàn)的各種問題。
1.2 實(shí)施工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的意義
將工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中，可以極大的改善工程機(jī)械的性能和質(zhì)量，使工程機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程機(jī)械的液壓技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合，就可以大大提高工程機(jī)械的操作效率和質(zhì)量。目前微機(jī)處理器在工程機(jī)械應(yīng)用到相當(dāng)普及，并且取得了不錯(cuò)的效果。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)的融合達(dá)到了前所未有的高度，電子監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)深入到工程機(jī)械的諸多領(lǐng)域，并且還有拓展和擴(kuò)大的趨勢。一體化監(jiān)測將確保工程機(jī)械使用的可靠性得到極大提升，同時(shí)也可以保證工程機(jī)械不出現(xiàn)安全事故，提高操作的效率和質(zhì)量。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)一體化監(jiān)測系統(tǒng)對于工程機(jī)械的使用性能、操作效率、安全與可靠性、節(jié)能、自動(dòng)化等多個(gè)方面都產(chǎn)生重要影響。但是需要指出的是使用工程機(jī)械的畢竟是人，因此在將一體化監(jiān)測系統(tǒng)引入到工程機(jī)械當(dāng)中的時(shí)候，不能忽略人的主體作用。要充分重視人的主動(dòng)能量，只有這樣才能更好的發(fā)揮一體化監(jiān)測系統(tǒng)的作用，提高工程機(jī)械的使用效率，推動(dòng)一體化監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步。
2 現(xiàn)有工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)常見的問題
現(xiàn)有的工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)和設(shè)備由于不具有通用性，因此經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的功能得不到良好的發(fā)揮，效率得不到提升。因此有必要認(rèn)識(shí)到目前監(jiān)測系統(tǒng)存在的各種問題，然后采取針對性的措施加以解決，目前工程機(jī)械監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2.1 系統(tǒng)監(jiān)測項(xiàng)目不夠齊全
由于應(yīng)用到工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的各種配件不夠齊全，型號(hào)不一，類型不同，因此各種測量型的儀表組合并不能完全滿足工程機(jī)械的監(jiān)測要求，從而造成對工程機(jī)械的一體化監(jiān)測無法發(fā)揮擁有的功能，存在諸多問題，其中一個(gè)突出表現(xiàn)就是監(jiān)測的項(xiàng)目不齊全。工程機(jī)械一體化監(jiān)測項(xiàng)目涉及的范圍和領(lǐng)域非常豐富，常見的監(jiān)測項(xiàng)目包含了電流、氣壓、電流、氣壓、油壓、油溫、水溫、轉(zhuǎn)速等，而對于這些項(xiàng)目僅僅依靠一個(gè)設(shè)備或者不同類型的設(shè)備組合是不行的，因此在系統(tǒng)監(jiān)測項(xiàng)目不夠齊全，直接影響了工程機(jī)械一體化監(jiān)測的效果和質(zhì)量，例如關(guān)于電壓的監(jiān)測設(shè)備就一般具有對油壓的監(jiān)測功能，無法計(jì)算相應(yīng)的流量和工作時(shí)間數(shù)等。
2.2 監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常化
多數(shù)用于工程機(jī)械一體化監(jiān)測的設(shè)備在質(zhì)量上由于無法匹配工程機(jī)械的性能和操作系統(tǒng)，因此其監(jiān)測的儀表過多而且比較復(fù)雜，其面板的布置也相當(dāng)不方便。現(xiàn)有的監(jiān)測儀表大多是很多廠家外購的產(chǎn)品，其種類型號(hào)都是不同的，因此用于工程機(jī)械一體化監(jiān)測的儀表種類繁多，質(zhì)量上無法完全達(dá)到工程機(jī)械一體化工作的要求，而且由于大小，樣式存在差異，導(dǎo)致工程機(jī)械一體化的儀盤表看起來十分混亂，不容易觀察和監(jiān)測到數(shù)據(jù)，直接影響到了工程機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的正常化，影響工程機(jī)械一體化的工作效率和質(zhì)量。
2.3 工程機(jī)械一體化監(jiān)測設(shè)備容易損壞而出現(xiàn)故障
在工程機(jī)械一體化監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行過程中，由于種類、型號(hào)繁多，生產(chǎn)廠家不同導(dǎo)致其在工作中無法正常運(yùn)行。再加上在運(yùn)行中，如果工程機(jī)械的操作使用人員對于某個(gè)型號(hào)的設(shè)備的工作原理不能理解，或者理解不透，都會(huì)帶來種種問題。此外受到生產(chǎn)廠家技術(shù)水平的影響，監(jiān)測設(shè)備由于工作環(huán)境不合理，不恰當(dāng)，導(dǎo)致這些設(shè)備容易損壞和失效。
如果工程機(jī)械在使用與操作過程中，一些監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備不能經(jīng)常性的使用，就會(huì)導(dǎo)致這些設(shè)備在工程機(jī)械操作過程中失去作用，而操作人員只能在工程機(jī)械監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，完全依靠自身的經(jīng)驗(yàn)去判斷和操作，直接影響了工程機(jī)械的使用效率和質(zhì)量。
2.4 工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜不容易操作
對于工程機(jī)械一體化的監(jiān)測來說，提高其系統(tǒng)的操作性將是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前很多機(jī)械上的監(jiān)測系統(tǒng)都是安裝比較復(fù)雜的設(shè)備，在信息的傳遞上效率不高，傳遞所使用的方式也比較落后。例如有些監(jiān)測設(shè)備的信息傳遞主要依靠管路傳遞，這些管路的使用不但增強(qiáng)了監(jiān)測系統(tǒng)難度而且對于安全性以及信息傳遞的可靠性也造成影響。因此優(yōu)化工程機(jī)械一體化的監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。
3 工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容
3.1 工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的硬件準(zhǔn)備
本系統(tǒng)主要由傳感器、中央處理器、顯示裝置、控制裝置四大部分組成。由于工程機(jī)械監(jiān)測系統(tǒng)所要測量的參數(shù)較多，且類型不同，所以要采用的傳感器也就依具體情況來選用，但總體的原則是均采用現(xiàn)代電子式傳感器，即可提高測量精度，也有利于對信息的傳遞與處理。如電磁式速度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器、渦流流量傳感器、熱線流量傳感器等。中央處理器可采用目前比較成熟的單片機(jī)處理種功能的軟、硬件技術(shù)。以日本東芝公司生產(chǎn)的單片機(jī)TMP87CH46N/47U為例，其ROM為16 kB，RAM為512 kB，有8個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器，2個(gè)8位計(jì)時(shí)器和2個(gè)16位計(jì)時(shí)器等，且具有功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，其RAM可實(shí)時(shí)采集并存貯機(jī)械在一定時(shí)間內(nèi)的測量參數(shù)，需要時(shí)可通過處理器的輸出接口輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。顯示裝置可采用目前較為流行的彩色圖文液晶顯示屏，由于采用全固體器件，工作可靠，便于適應(yīng)工程機(jī)械的使用要求。目前常見的此種顯示屏可具有內(nèi)置國標(biāo)漢字庫、串行通訊速率20k/s、指令代碼編程、16種顏色、單一電源供電等功能，而且可以以模擬與數(shù)字共同顯示方式顯示所測數(shù)據(jù)，即直觀，又準(zhǔn)確，完全可以適應(yīng)工程機(jī)械監(jiān)測的顯示之用。控制裝置可隨時(shí)控制顯示模式，選定顯示參數(shù)，各測量參數(shù)即可固定顯示，也可按控制裝置的設(shè)定自動(dòng)輪流顯示。
系統(tǒng)開始工作后，各個(gè)傳感器直接將收集的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換然后發(fā)送至處理器，處理器通過專家系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行判斷，如果經(jīng)過分析判斷系統(tǒng)為正常狀態(tài)，那么則繼續(xù)監(jiān)測工作，如果判斷系統(tǒng)為異常，則開始報(bào)警。然后系統(tǒng)會(huì)自行開始對出現(xiàn)的故障和問題進(jìn)行診斷，以發(fā)現(xiàn)其故障原因，并提示出可以采取的維修方式和方法。如果通過診斷發(fā)現(xiàn)不了原因，則需要將發(fā)生故障時(shí)的各種技術(shù)參數(shù)記錄下來，然后借助專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將這些故障記錄下來，從而形成知識(shí)庫。
3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件利用中央處理器自身的控制指令，用匯編語言編寫，通過編程器輸入CPU，機(jī)械啟動(dòng)后，該系統(tǒng)自動(dòng)加電啟動(dòng)，經(jīng)對各端口及寄存器進(jìn)行初始化后，開始接收各傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并對各數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)端口檢驗(yàn)，將接收到的數(shù)據(jù)與該端口測量參數(shù)的故障極限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若超出正常數(shù)據(jù)值，則經(jīng)聲光方式給予報(bào)警，若所測數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，則不予報(bào)警，并將數(shù)據(jù)存入RAM，然后將數(shù)據(jù)送入顯示模塊進(jìn)行顯示。為有效利用該系統(tǒng)的功能，各測量數(shù)據(jù)由軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)存入其RAM內(nèi)，需要時(shí)可通過系統(tǒng)的輸出接口輸入到外部計(jì)算機(jī)內(nèi)，在計(jì)算機(jī)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，以進(jìn)一步了解其工作狀況及故障發(fā)生時(shí)的情況。從以上分析來看，關(guān)于工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)工程機(jī)械自身的特點(diǎn)來進(jìn)行，系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)基本目標(biāo)是要注重監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性有穩(wěn)定性，要在注重經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，采取一些相對簡單而又能應(yīng)付惡劣工作環(huán)境的設(shè)備，從而提高監(jiān)測系統(tǒng)的整體性能。
4 結(jié) 語
加強(qiáng)工程機(jī)械一體化的監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為改善工程機(jī)械一體化作業(yè)精確度和效率的重要途徑。針對目前監(jiān)測設(shè)備容易出現(xiàn)各種問題的實(shí)際情況，本文對于工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，可以在某種程度上解決當(dāng)前工程機(jī)械一體化操作帶來的問題，從而提高工程機(jī)械一體化運(yùn)行的效率和質(zhì)量。總之，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將微電子控制技術(shù)作為核心的機(jī)電一體化監(jiān)測技術(shù)必將在工程機(jī)械使用以及操作、改造中發(fā)揮重要的作用，極大推動(dòng)工程機(jī)械自身性能的改進(jìn)和技術(shù)的創(chuàng)新，這對于推動(dòng)工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，提高工程機(jī)械的使用效率，將產(chǎn)生重要的影響和價(jià)值。相信未來機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍將會(huì)更加的廣泛和深入，因此工程機(jī)械一體化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)作為一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究課題具有深遠(yuǎn)的意義。
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關(guān)鍵詞： 信息化教學(xué) 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 教學(xué)質(zhì)量
在以學(xué)生能力、職業(yè)行動(dòng)為主的先進(jìn)課程標(biāo)準(zhǔn)理念的引導(dǎo)下，在“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的推動(dòng)下，利用信息技術(shù)獲取信息資源，支持學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)勢在必行，是有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而優(yōu)化教學(xué)效果的新型教學(xué)模式。本文將以《定軸輪系》為例，探討基于信息化的教學(xué)設(shè)計(jì)，主要從教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)、教學(xué)資源整合、教學(xué)過程設(shè)計(jì)、教學(xué)特色四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)
1.1機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)
專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)主要面向工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、管理第一線，培養(yǎng)良好職業(yè)道德和敬業(yè)精神，掌握機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，能從事機(jī)電維修等崗位工作，德智體美全面發(fā)展的高素質(zhì)高技能專門人才。基于機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求和學(xué)生的認(rèn)知能力成長規(guī)律，從機(jī)械實(shí)際應(yīng)用角度，設(shè)計(jì)承載相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的項(xiàng)目載體，基于工作過程設(shè)計(jì)教學(xué)過程，采用教學(xué)做一體化教學(xué)方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)、掌握技能，提升職業(yè)素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。
1.2設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)
本次課程設(shè)計(jì)來自于項(xiàng)目五：多級(jí)減速器的分析中的輪系中的定軸輪系。其學(xué)習(xí)性工作任務(wù)是了解定軸輪系的定義和掌握定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算；學(xué)時(shí)為2；針對機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)高職二年級(jí)學(xué)生的教學(xué)對象；先修課程為機(jī)械產(chǎn)品測繪與識(shí)圖；以定軸輪系的定義為教學(xué)重點(diǎn)，以定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算為教學(xué)難點(diǎn)。
2.教學(xué)資源整合
由于工作原理抽象，結(jié)構(gòu)封閉不易觀察，運(yùn)動(dòng)過程復(fù)雜等單元特點(diǎn)，學(xué)生的現(xiàn)狀是形象思維強(qiáng)，抽象思維弱，對機(jī)械的學(xué)習(xí)興趣不濃；對此，集原有的教學(xué)文件、教學(xué)資源（整體設(shè)計(jì)、單元設(shè)計(jì)、精品課程網(wǎng)站）、我的課堂（理論課堂、實(shí)訓(xùn)課堂）、交流中心（QQ、微信）于一體，基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)創(chuàng)建動(dòng)畫、教學(xué)視頻、微課、QQ交流等理實(shí)一體化教學(xué)模式，通過教師引領(lǐng)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)等方式實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。
3.教學(xué)過程設(shè)計(jì)
本次課主要從三個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：教學(xué)預(yù)熱過程，教學(xué)實(shí)施過程，教學(xué)后續(xù)規(guī)范。
3.1教學(xué)預(yù)熱過程
回顧舊知識(shí)，導(dǎo)入新內(nèi)容。前期所學(xué)一對齒輪的嚙合，通過任務(wù)1的視頻看到主軸箱體的變速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況。由此提出問題：為什么改變拔叉位置可以實(shí)現(xiàn)變速呢？提出本次課學(xué)習(xí)任務(wù)：平面定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算；并用多媒體展示學(xué)習(xí)目標(biāo)、任務(wù)要求及考核效果。
3.2教學(xué)實(shí)施過程
3.2.1嘗試感知
老師用多媒體展示任務(wù)2（簡單的平面定軸輪系運(yùn)動(dòng)情況），結(jié)合多媒體動(dòng)畫展示和模型模擬演示，同時(shí)教師提出相應(yīng)的問題，學(xué)生仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)情況。
3.2.2新知識(shí)點(diǎn)的提煉
結(jié)合任務(wù)2，分析動(dòng)畫并提煉對應(yīng)的內(nèi)容：定軸輪系的定義、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算、確定首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。從任務(wù)中得出新知識(shí)點(diǎn)，這種方法便于學(xué)生接受，同時(shí)讓學(xué)生明白本單元的新知識(shí)點(diǎn)及應(yīng)用方法。
3.2.3嘗試應(yīng)用
教師用多媒體動(dòng)態(tài)展示任務(wù)3，任務(wù)3是在任務(wù)2的基礎(chǔ)上，修改為空間定軸輪系，學(xué)生根據(jù)任務(wù)2完成任務(wù)3的要求，自主討論學(xué)習(xí)，最后進(jìn)行小組反饋，師生互動(dòng)，得出結(jié)論。通過任務(wù)3的訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)一步熟悉定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。
3.2.4拓展應(yīng)用
學(xué)生分組完成任務(wù)1（主軸箱體的變速機(jī)構(gòu)）中傳動(dòng)比計(jì)算和首末兩輪轉(zhuǎn)向的確定，教師起到引導(dǎo)作用，學(xué)生通過組裝模型驗(yàn)證討論結(jié)果，在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生利用所學(xué)新知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問題，同時(shí)學(xué)生進(jìn)一步強(qiáng)化定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。
3.3教學(xué)后續(xù)規(guī)范
3.3.1成果展示和隨堂考核評(píng)價(jià)
各小組展示成果，進(jìn)行自評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)，考察學(xué)生的教學(xué)效果，同時(shí)鍛煉學(xué)生的語言組織能力。
3.3.2歸納總結(jié)
師生一起總結(jié)歸納本次課的知識(shí)點(diǎn)（可歸納為兩點(diǎn)）、技能點(diǎn)（能夠計(jì)算定軸輪系的傳動(dòng)比）和素質(zhì)要求，學(xué)生對照目標(biāo)要求檢查自己是否已經(jīng)達(dá)標(biāo)。
3.3.3作業(yè)布置
作業(yè)是彌補(bǔ)本單元還沒學(xué)好的知識(shí)，對本單元進(jìn)行梳理復(fù)習(xí)，將課程制作成微課，隨時(shí)提取視頻學(xué)習(xí)；課后可以通過微信、QQ平臺(tái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間的學(xué)習(xí)交流。
4.本單元教學(xué)特色
在教學(xué)實(shí)施過程中，根據(jù)高職學(xué)生普遍基礎(chǔ)較差的實(shí)情，采用“四步階梯式任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”，四步階梯式為嘗試感知分析提煉嘗試應(yīng)用拓展應(yīng)用，它不同于常見的任務(wù)驅(qū)動(dòng)。在四步中融入三個(gè)不同的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各任務(wù)的要求逐級(jí)遞進(jìn)，將知識(shí)點(diǎn)融入其中，從簡單到復(fù)雜，逐步拓展深化，收到實(shí)效，符合高職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和能力成長規(guī)律，并且四步教學(xué)中都圍繞著定軸傳動(dòng)傳動(dòng)比的計(jì)算方法展開，以此突出重點(diǎn)和突破難點(diǎn)。
5.結(jié)語
在本次教學(xué)設(shè)計(jì)中，充分利用信息化資源，動(dòng)畫、教學(xué)視頻、微課、QQ交流支持學(xué)生自主學(xué)，信息化教學(xué)模式中采用教學(xué)做一體化教學(xué)方式，老師通過引導(dǎo)學(xué)生完成工作任務(wù)的過程，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)、學(xué)會(huì)技能，養(yǎng)成良好的習(xí)慣，教學(xué)中充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化了協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)充分發(fā)揮了本課程在專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要作用。經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)本是枯燥的課堂變得輕松愉悅，從而有利于提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
