時間：2022-05-29 14:33:26
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)電一體化論文，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。
一、論文提綱.........................................1
二、內(nèi)容摘要及關(guān)鍵詞..................................2
三、正文............................................3-9
四、參考文獻(xiàn)..........................................10
論文提綱
1、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
2、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
3、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
4、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺
5、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場管理體系不完善
內(nèi)容摘要、關(guān)鍵詞
摘要：隨著科技日益直向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)電一體化逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)增長的重要推助力。現(xiàn)如今，我國的機(jī)電一體化已取得初步成效，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，有效解決了人工勞動強(qiáng)度大、工作效率低、不可控質(zhì)量影響因素多等問題。本文將對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡要概述，并展望其未來發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢
探究機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用
一、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性：
（一）使用安全性和可靠性提高
一般機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動監(jiān)視、提醒、報警等自動保護(hù)功能，可以減少和避免人身和設(shè)備事故，設(shè)備的使用安全性能明顯提高。
（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
一體化的機(jī)電產(chǎn)品具有自動控制和自動處理信息的功能，其靈敏度、精確度等都有很大提高，可以確保機(jī)械按照設(shè)計要求完動工作，減少人為者主觀因素的影響。
（三）人機(jī)交流和復(fù)合功能進(jìn)一步得到提升
一體化機(jī)電普遍采用電子屏數(shù)字顯示和程控技術(shù)，減少了許多外延性的操作，更加方便、簡單，人機(jī)互動更容易。自動補(bǔ)償、自動校驗(yàn)、自動調(diào)節(jié)保護(hù)等便多的智能化功能，能在不同工作場合領(lǐng)域適應(yīng)更多的工作要求。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床又稱數(shù)字控制機(jī)床，是配置程序控制系統(tǒng)的一種自動化機(jī)床。經(jīng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，機(jī)電一體化技術(shù)是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的可靠支撐，不僅提了升數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量以及加工效率，同時還有助于加工性能多樣化，以滿足多元化的工業(yè)生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，機(jī)電一體化技術(shù)為總線系統(tǒng)和CPU之間的多重連接提供便利，這對提高管理效率，豐富數(shù)控機(jī)床種類極為重要。首先，可以削弱多臺數(shù)控機(jī)床的排斥效應(yīng)，為機(jī)床使用周期的延長、生產(chǎn)效率的提高奠定了良好基礎(chǔ);其次，用戶可以按照實(shí)際生產(chǎn)需求，對操作管理進(jìn)行自定義設(shè)計，大幅度提高了數(shù)控機(jī)床的智能化水平。
（二）分布式控制系統(tǒng)
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，可以針對性解決集中控制系統(tǒng)的不足。首先，便于分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制流程簡化，提高操作穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對多臺主機(jī)的有效管控。其次，可以強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全管理。具體來講，分布式系統(tǒng)與機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)合，有助于控制級別多樣化，以便針對不同生產(chǎn)情況，主機(jī)可以進(jìn)行不同的操作管理。同時，還可以化繁為簡，優(yōu)化在線生產(chǎn)以及生產(chǎn)計劃等功能，大幅度減少因控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的一系列后續(xù)問題。
（三）全自動照相機(jī)
全自動照相機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的另一代表性產(chǎn)品。該類型照相機(jī)可以利用微電子技術(shù)，根據(jù)光線條件、拍攝距離等，自動對光圈、曝光速度以及焦距進(jìn)行最優(yōu)化選擇。全自動照相機(jī)主要分為機(jī)械與電子兩大組成部分，它們互相協(xié)作，是一個不可分割的整體。全自動照相機(jī)不僅包含精密機(jī)械以及復(fù)雜電路，同時還涉及光電檢測、液晶顯示等多種先進(jìn)技術(shù)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，危險生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及作業(yè)環(huán)境惡劣等情況在所難免，這導(dǎo)致人工操作存在諸多安全隱患。基于此，人們結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行高危操作，以降低工人勞動強(qiáng)度以及作業(yè)危險性，有效避免安全事故頻發(fā)問題。縱觀工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史，有3個重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)：第一代機(jī)器人只能機(jī)械性重復(fù)簡單工作，其自動化水平以及對于外界環(huán)境變化的敏感度偏低;第二代機(jī)器人可以部分感知外界工況，并可對部分信息進(jìn)行判斷與分析;第三代機(jī)器人的智能化水平較高，基本可以模擬人腦思維模式。這也是當(dāng)下機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)核心課題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
（一）人工智能
人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化建設(shè)提供了可靠技術(shù)支撐。人工智能，就是指機(jī)械設(shè)備擁有人腦思維能力，可以自主思考問題，并及時對傳感器收集信息進(jìn)行有效分析與處理。與前兩代機(jī)器人相比，第三代機(jī)器人的人工智能水平得到大跨步發(fā)展。與此同時，學(xué)習(xí)能力也是人工智能技術(shù)的重中之重，可以有效提升機(jī)電設(shè)備控制管理系統(tǒng)的精確性、高效性。
（二）網(wǎng)絡(luò)化
當(dāng)今社會是信息化時代，網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)信息通訊技術(shù)的合理應(yīng)用，可以強(qiáng)化機(jī)電一體化的遠(yuǎn)程管控質(zhì)量，工作人員不需要對生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，就可以在任何時間、地點(diǎn)反饋生產(chǎn)信息，對生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行動態(tài)管理，并根據(jù)實(shí)際情況，及時采取應(yīng)對措施。
（三）模塊化
實(shí)現(xiàn)模塊化是機(jī)電一體化發(fā)展的迫切需求。然而，由于市場上的機(jī)電一體化產(chǎn)品五花八門，且不同配件往往產(chǎn)于不同的制造廠商，導(dǎo)致同一類型的機(jī)械設(shè)備多少會存在一定差異。同時，模塊化對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提出了更嚴(yán)格的要求，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化，并不容易。因此，相關(guān)人員應(yīng)加大研發(fā)力度，充分調(diào)動一切可利用資源，不斷拓展資金渠道，為部件接口統(tǒng)一化奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。
四、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺
為應(yīng)對技術(shù)壁壘和反傾銷，應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會、出口企業(yè)建立全面系統(tǒng)的專業(yè)信息平臺。我國缺和一個綜合性的信息平臺，使政府的調(diào)控和監(jiān)督作用難以有效發(fā)揮，行業(yè)協(xié)會的作用也很難到位，企業(yè)對國際標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)口國標(biāo)準(zhǔn)等信息滯后，技術(shù)發(fā)展遇到壁壘。
五、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場管理體系不完善
我國有許多產(chǎn)品沒有建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，存在有標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一或低于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。這對于向其它國家作為主機(jī)出口發(fā)展方向的企業(yè)是一個無缺失。執(zhí)法的不嚴(yán)不及明也使企業(yè)沒有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識，使我國機(jī)電產(chǎn)品在國際市場存在很大的質(zhì)量疑問。
要使我國的機(jī)電產(chǎn)品在國際上有一足之地，要完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)的建設(shè)。
六、結(jié)束語
綜上所述，機(jī)電一體化包含計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、電子信息技術(shù)等多方面內(nèi)容，對社會生產(chǎn)力以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有直接性影響。只有機(jī)電一體化理念與時俱進(jìn)，才能保障我國工業(yè)生產(chǎn)力在國際市場占有一席之地。因此，相關(guān)政府主管部門應(yīng)健全制度體系，完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，積極拓展資金渠道，鼓勵企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)，促進(jìn)機(jī)電一體化在人工智能、網(wǎng)絡(luò)以及模塊化、綠色化等方面實(shí)現(xiàn)大跨步的飛躍，為社會發(fā)展以及GDP增長提供可靠推助力。
參考文獻(xiàn)
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2.先進(jìn)教學(xué)手段的應(yīng)用。（1）運(yùn)用多媒體進(jìn)行直觀教學(xué)。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多，利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件，集文字、圖片、動畫和聲音于一體，不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間，而且學(xué)生興趣倍加，容易理解，提高了教學(xué)效率，增大了課堂教學(xué)的信息量。（2）聯(lián)系生活，啟發(fā)學(xué)生思維。課堂教學(xué)重在理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用生活中的實(shí)例，既有助于學(xué)生對理論知識的掌握，又有益于提高學(xué)生的興趣和對實(shí)際問題的思考能力。如在講解三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速時，結(jié)合變頻空調(diào)原理和特點(diǎn)，來分析變頻空調(diào)與普通空調(diào)之間的區(qū)別，從而闡述變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生增加了生活知識和學(xué)習(xí)的趣味性。（3）與時俱進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲。教師應(yīng)該與時俱進(jìn)，了解課程最新的技術(shù)動態(tài)，并把它傳授給學(xué)生，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機(jī)中，運(yùn)用高速磁懸浮列車的例子給學(xué)生進(jìn)行了講解，從而大大提高了學(xué)生的興趣、求知欲和學(xué)習(xí)的動力。
3.改革優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié)，也是高職專業(yè)教育教學(xué)的重點(diǎn)。為了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力，改革傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，將實(shí)踐教學(xué)分為三個階段進(jìn)行：（1）實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用，基本數(shù)據(jù)的測量、采集和基本實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用。（2）單項(xiàng)技能訓(xùn)練。單項(xiàng)技能訓(xùn)練主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等，學(xué)生進(jìn)行基本技能(鉗工、機(jī)加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心的編程和操作)的訓(xùn)練。通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握相應(yīng)的技能，參加職業(yè)資格考核取得數(shù)控工藝員或數(shù)控車、銑、加工中心操作工等級職業(yè)資格證書。（3）綜合技能訓(xùn)練。綜合技能訓(xùn)練主要包括生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)等，學(xué)在實(shí)訓(xùn)中，采用邊教、邊學(xué)、邊做的教學(xué)方法，通過典型零件數(shù)控加工案例引導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，針對實(shí)際零件數(shù)控加工任務(wù)討論工藝解決方案，并在加工現(xiàn)場實(shí)施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認(rèn)識，以合作完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程。融“理論、示范、練習(xí)、反饋”于一體，將“教、學(xué)、做”合而為一。有效培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。生根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，在不同的崗位上完成實(shí)踐任務(wù)，畢業(yè)后實(shí)現(xiàn)“零距離上崗”。
（四）建設(shè)特色課程
在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導(dǎo)向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學(xué)生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進(jìn)行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān)，在與企業(yè)的深度耦合中，通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進(jìn)行調(diào)查，通過對在職業(yè)崗位上工作的學(xué)生的描述，經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合，確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù)，將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程內(nèi)容，通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進(jìn)行分析，確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學(xué)時安排。
（五）總結(jié)
機(jī)電專業(yè)教學(xué)中必須堅持“面向現(xiàn)代，面向世界，面向未來”的發(fā)展方針，從實(shí)際出發(fā)，確定教學(xué)改革思路、培養(yǎng)目標(biāo)，深入改革課程體系、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，使專業(yè)人才培養(yǎng)與未來社會發(fā)展需要相適應(yīng)。在對學(xué)生的培養(yǎng)方面要做到：1.培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)際動手能力、工程設(shè)計和創(chuàng)新能力，學(xué)生能根據(jù)一般的設(shè)計要求和動作流程完成整個控制系統(tǒng)的設(shè)計。2.提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3.在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計中增強(qiáng)了他們的團(tuán)隊合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發(fā)，抓好課程理論、實(shí)踐、考核的每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的開拓創(chuàng)新精神，而且充分調(diào)動教師教學(xué)和教改的積極性，在教與學(xué)兩個積極性的推動下，教學(xué)質(zhì)量得以大幅度提高，使高校為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。
【論文關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化教學(xué)改革專業(yè)特色
【論文摘要】針對機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)不能滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求這一現(xiàn)狀，提出了以實(shí)踐為導(dǎo)向的機(jī)電一體化教學(xué)改革。闡述了機(jī)電教學(xué)改革的必要性、思路和方法，提出在實(shí)踐環(huán)節(jié)深化改革，在專業(yè)培養(yǎng)方案上努力突出專業(yè)特色的重要性，淡化了原專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的界限，對課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革，體現(xiàn)了機(jī)電教學(xué)的特色。
【參考文獻(xiàn)】
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1.1在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復(fù)性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強(qiáng)調(diào)資源的有效利用，以低成本獲得高質(zhì)量和高效率，其生產(chǎn)盈利是靠機(jī)器取代人力，靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo)，采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理形式的全新的機(jī)械制造業(yè)，其特征是全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造。現(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，充分利用電子計算機(jī)技術(shù)，使制造技術(shù)提高到新的高度。近年來，制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生，如計算機(jī)數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
1.2在飲料行業(yè)中的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快、應(yīng)用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機(jī)電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機(jī)械的開發(fā)、設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用。不僅使單機(jī)的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高，使其競爭能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的機(jī)械控制的同類設(shè)備。可以大大改善食品飲料包裝生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量，提高其國內(nèi)、國際競爭能力。
1.3在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用
1.3.1計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。
1.3.2現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)現(xiàn)場總線技術(shù)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。
1.3.3交流傳動技術(shù)隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
1.3.4開放式控制系統(tǒng)“開放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。
1.3.5分布式控制系統(tǒng)(DCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機(jī)和智能控制單元。利用計算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1智能化智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
2.2數(shù)字化微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，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(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、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)程控制操作、診斷和修復(fù)。
2.3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)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識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)計時，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。
2.4網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給社會各個領(lǐng)域帶來了巨大變革。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，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
2.5自源化自源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。
2.6人性化人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說更自然，更接近生活習(xí)慣。
2.7微型化微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。
2.8綠色化工業(yè)發(fā)達(dá)給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。
3結(jié)束語
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，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，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)效益與社會效益。
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)日益走向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述，并對其發(fā)展進(jìn)行探究。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化應(yīng)用發(fā)展
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.
在建筑機(jī)電一體化設(shè)備安裝工程中，組織管理發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進(jìn)度有著密不可分的聯(lián)系。為了進(jìn)一步加強(qiáng)組織管理，應(yīng)該將工程項(xiàng)目的實(shí)際情況作為基本依據(jù)，組建一支執(zhí)行力較好的管理團(tuán)隊，認(rèn)真做好組織管理責(zé)任分工和計劃，建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道，確保信息真實(shí)、全面、及時的反饋和傳輸，同時要處理好管理中存在的問題，進(jìn)一步提高團(tuán)隊的整體素質(zhì)和水平，為組織管理義務(wù)和權(quán)利的落實(shí)提供保障。
2安裝主要設(shè)備
2.1安裝遠(yuǎn)程處理機(jī)一般來說，各可重構(gòu)處理單元RPU與樓宇自動控制系統(tǒng)之間的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU對同一個系統(tǒng)進(jìn)行控制。通常情況下，空調(diào)機(jī)組是建筑電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)監(jiān)控的主要目標(biāo)，所以在機(jī)房中或附近布置好PRU，將空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)運(yùn)用后剩下的輸出輸入接口用來對照明控制、水位信號以及水流量計進(jìn)行連接。
2.2建筑電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)的布線在建筑電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)的布線中，要搞清楚每條線路需要用到的導(dǎo)線，尤其是專門導(dǎo)線，比如水位浮子開關(guān)線路、通信線路、流量計線路以及濕度溫度傳感器線路等，這些線路通常需要屏蔽線。一般來說，控制電纜、信號與電源線都應(yīng)該分管敷設(shè)，其中網(wǎng)絡(luò)控制器、數(shù)據(jù)顯示通道、網(wǎng)關(guān)以及計算機(jī)等電子設(shè)備的工作地應(yīng)該連接在單獨(dú)接地干線上。由于智能建筑中需要安裝的電子設(shè)備有很多，這些設(shè)備所屬的系統(tǒng)也不同，并且這些設(shè)備的功能、抗干擾能力以及工作頻率都存在著一定的區(qū)別，所以在布線時，一定要充分考慮到個體差異性，并盡量做到因地制宜。
2.3安裝輸入設(shè)備在安裝輸入設(shè)備時，一定要選擇好合適的位置，尤其是方便維護(hù)和調(diào)試的地方。由于傳感器的類型有很多，每一種傳感器的產(chǎn)品要求、設(shè)計都存在著個體差異性，在安裝方面也具有一定的區(qū)別，所以一定要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關(guān)、水管型溫度傳感器、水管流量計以及蒸汽壓力傳感器等就不能安裝在管道焊縫上，而風(fēng)汽壓力傳感器、風(fēng)管型濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器以及室內(nèi)溫度傳感器等則不能安裝在出風(fēng)口和蒸汽放空口處。
2.4安裝輸出設(shè)備在安裝輸出設(shè)備時，也應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，制定合適的安裝方案。比如電動閥門的箭頭、風(fēng)閥箭頭就應(yīng)該與水流方向、電動閥門、風(fēng)門的開閉保持一致。當(dāng)出現(xiàn)電動閥門的口徑?jīng)]有和管道口徑保持一致的問題時，應(yīng)該及時采取管件漸縮的解決方案，但是閥門的口徑通常應(yīng)該高于管道口徑2個檔次，并進(jìn)行精確計算，盡量與設(shè)計要求相符。此外，通常在回水管上安裝電磁與電動調(diào)節(jié)閥。
3安裝主要機(jī)械設(shè)備的方法
3.1安裝冷水機(jī)組正式安裝前，應(yīng)該將平面設(shè)計圖作為基本依據(jù)，對施工現(xiàn)場進(jìn)行放樣畫線，將機(jī)組中心線的位置確定下來，然后對設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)處理，設(shè)備基礎(chǔ)處理符合施工要求后，再開始安裝設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行到達(dá)基礎(chǔ)位置后，運(yùn)用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設(shè)備放下，對墊鐵進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備底盤保持水平狀態(tài)，并壓實(shí)墊鐵。
3.2安裝水泵安裝前，現(xiàn)依照設(shè)計圖紙確定水泵位置，通過人工的方法將水泵放置在基礎(chǔ)位置上，將地腳螺栓上好，使水泵中心線與基準(zhǔn)線基本保持一致，運(yùn)用墊鐵對設(shè)備底座進(jìn)行調(diào)整，使其保持水平狀態(tài)，并運(yùn)用水平尺檢驗(yàn)；找平找正后，開始灌注混凝土；找正聯(lián)軸器，泵與兩連軸節(jié)端面、兩軸水平度以及電機(jī)軸的同心度之間的間隙滿足驗(yàn)收要求；試運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，先對電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動方向正常，轉(zhuǎn)動不存在任何異常情況后，再對聯(lián)軸器的連接螺栓進(jìn)行安裝，安裝之前，先用手將水泵軸轉(zhuǎn)動，如果沒有出現(xiàn)雜音、卡阻等異常情況，可以進(jìn)行下一步安裝。人工啟動泵之前，應(yīng)該先將出口閥門關(guān)閉，然后將電機(jī)啟動，等泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再將出口閥門逐步打開，使其保持工作壓力，并對水泵的軸承溫度進(jìn)行檢查，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
3.3安裝燃油鍋爐安裝然后鍋爐時，應(yīng)該堅持便于維修、整齊排列以及流程合理的基本原則。正式安裝前，應(yīng)該將平面設(shè)計圖作為基本依據(jù)，先進(jìn)行放樣畫線，將機(jī)組和鍋爐的中心線位置確定下來，然后對設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)處理，設(shè)備基礎(chǔ)處理符合施工要求后，再開始安裝設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行到達(dá)基礎(chǔ)位置后，運(yùn)用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設(shè)備放下，對墊鐵進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備底盤保持水平狀態(tài)，并壓實(shí)墊鐵。
4電動機(jī)的調(diào)試方法
在建筑設(shè)備安裝工程中，電動機(jī)的安裝調(diào)試作為其中的一個重要環(huán)節(jié)，在一定程度上與安裝質(zhì)量的提高有著密不可分的聯(lián)系。電動機(jī)是電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備的核心動力部件，電動機(jī)調(diào)試包括諸多內(nèi)容，其中有電動機(jī)故障檢查、運(yùn)行以及啟動等，在完成機(jī)電設(shè)備的安裝后，通常需要調(diào)試各種系統(tǒng)，目的是對安裝調(diào)試、制造以及設(shè)計的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，對設(shè)備持續(xù)工作的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，檢測設(shè)備性能，確保設(shè)備安裝質(zhì)量。
4.1認(rèn)真檢查電動機(jī)及控制系統(tǒng)在啟動電動機(jī)前，應(yīng)該認(rèn)真檢查電動機(jī)及控制系統(tǒng)，一般來說，檢查內(nèi)容主要包括以下幾個方面：（1）檢查電動機(jī)的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致，接法是否正確，電壓電源是否穩(wěn)定；（2）運(yùn)用兆歐表對電動機(jī)各相繞組之間的絕緣電阻進(jìn)行測量，需要注意的是，測試前，應(yīng)該先將電動機(jī)的外部接線拆除。如果測試結(jié)果顯示絕緣電阻值偏低，應(yīng)該先烘干電動機(jī)，然后再對絕緣電阻進(jìn)行測量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）對保護(hù)電器的整定值進(jìn)行檢查，是否符合標(biāo)準(zhǔn)，檢查靜、動觸頭是否接觸良好，對電氣控制裝置的型號規(guī)格進(jìn)行檢查，確定是否滿足規(guī)定；（4）對電動機(jī)的和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確定運(yùn)行正常。檢查電動機(jī)的軸承是否缺油，轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙是否符合要求，間隙處存不存在雜物；（5）對電動機(jī)機(jī)組周圍進(jìn)行檢查，查看有沒有影響機(jī)組正常運(yùn)行的雜物，確保電動機(jī)組的順利運(yùn)行。
4.2重點(diǎn)檢查內(nèi)容在電動機(jī)運(yùn)行的過程中，還需要做好全面的檢查，其中包括以下幾方面內(nèi)容：（1）檢查電壓是否滿足運(yùn)行要求；（2）檢查電動機(jī)所帶動的設(shè)備是否正常運(yùn)行，設(shè)備與電動機(jī)之間是否正常傳送；（3）在電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，檢查是否存在噪音或雜音，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向是否與設(shè)計要求保持一致；（4）電動機(jī)運(yùn)行的過程中，對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行全面觀察，有無燒焦味或冒煙。
5結(jié)束語
機(jī)電一體化作為一門獨(dú)立的交叉學(xué)科，具有跨學(xué)科性、綜合性性的特點(diǎn)。現(xiàn)代信息時代的到來，尤其是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，促使機(jī)電一體化飛速發(fā)展并且在現(xiàn)實(shí)生活中得到前所未有的廣泛應(yīng)用。
2機(jī)電一體化發(fā)展趨勢
隨著各科技術(shù)的不斷發(fā)展、相互融合，以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對機(jī)電一體化提出的必然發(fā)展需求，導(dǎo)致機(jī)電一體化在未來的發(fā)展過程中將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：
（1）智能化。人工智作為科技進(jìn)步的一種體現(xiàn)，代表著一種新的生產(chǎn)力，在問世之初就得到了社會各個方面的關(guān)注。“智能化”的主要描述對象是機(jī)器設(shè)備的行為，這是各科學(xué)技術(shù)相互融合的一個必然結(jié)果，即結(jié)合控制理論、計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)等新思想，使機(jī)器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發(fā)展進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點(diǎn)是主要體現(xiàn)在:體積小、耗能小、運(yùn)動靈活。機(jī)電一體化技術(shù)的微型化將在社會的各個方面得到應(yīng)用，尤其是精細(xì)化的行業(yè)和部門，如：醫(yī)療、軍事、信息等多個方面。
（3）綠色化。社會的持續(xù)發(fā)展給人們帶來巨大改變，在物質(zhì)豐富、生活舒適的同時，資源減少，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染等問題要同時浮現(xiàn)。在保護(hù)環(huán)境成為社會發(fā)展的必然前提的社會環(huán)境下，綠色產(chǎn)品的概念應(yīng)運(yùn)而生。作為綠色產(chǎn)品必需滿足符合環(huán)境保護(hù)及人類健康這兩大硬性指標(biāo)，這主要體現(xiàn)在其產(chǎn)品的設(shè)計、產(chǎn)品的制造過程、產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機(jī)電一體化這一特殊的對象，其綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的兩大大方面，即在使用的過程中不污染生態(tài)自然環(huán)境，同時能夠回收利用。設(shè)計綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，順應(yīng)了時代的發(fā)展要求，將具有廣闊的發(fā)展前景。
（4）模塊化。在現(xiàn)實(shí)社會的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)具有標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一接口的一體化產(chǎn)品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產(chǎn)品的各種類具有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，第二，生產(chǎn)機(jī)電一體化電子產(chǎn)品的廠家能夠嚴(yán)格按照各種類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)過關(guān)。但是，現(xiàn)實(shí)社會中這兩方面的因素不能夠達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元，成為一項(xiàng)十分復(fù)雜的事情。但研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)接口機(jī)電一體化產(chǎn)品單元本身對于機(jī)電一體化的發(fā)展是非常重要的事情。
（5）網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活等方面都發(fā)生了重大改變。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，各產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)都隨著網(wǎng)絡(luò)的全球化納入到全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，各企業(yè)之間的競爭也隨著這種進(jìn)程呈現(xiàn)出全球化的態(tài)勢。可以毫不夸張的說，只要研制出的機(jī)電一體化新產(chǎn)品滿足社會需求且質(zhì)量保證，暢銷全球?qū)⒉皇菃栴}。
3機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)在被引進(jìn)工程機(jī)械這一領(lǐng)域后，其應(yīng)用領(lǐng)域及范圍非常廣泛，這主要源于機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域所產(chǎn)生的以下幾大方面作用：
3.1監(jiān)督與控制
機(jī)電一體化這一技術(shù)被引入到工程機(jī)械領(lǐng)域之后，在該領(lǐng)域所發(fā)揮的作用主要是利用電子一體化產(chǎn)品的各種功能如智能化，其所發(fā)揮的作用主要多種多樣，其中監(jiān)督與控制作用是在該領(lǐng)域所發(fā)揮的關(guān)鍵作用之一。監(jiān)督和控制主要是利用了機(jī)電一體化的半智能化特點(diǎn)，對工程機(jī)械的使用過程及故障的出現(xiàn)進(jìn)行自動的監(jiān)督和控制，從而減少相關(guān)事故的發(fā)生，提高安全性。這主要體現(xiàn)在以下三大方面：第一、電子監(jiān)控，第二、自動報警、第三、故障自診。
3.2節(jié)能降耗
沒有將機(jī)電一體化引入至工程機(jī)械領(lǐng)域時傳統(tǒng)意義上的工程機(jī)械領(lǐng)域，存在一個非常突出的問題：功能與功能之間無一定的相關(guān)性、聯(lián)系性，呈現(xiàn)相互杜歷的態(tài)勢，這就致使各功能之間不能進(jìn)行有機(jī)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而致使設(shè)備的利用效率偏低，生產(chǎn)資源浪費(fèi)相對比較嚴(yán)重。
3.3提高作業(yè)精度
產(chǎn)品的作業(yè)精度直接影響著工程的質(zhì)量，對于工程所具有的各種效益必將產(chǎn)生直接的影響。這不僅體現(xiàn)在施工過程中，在簡單的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中同樣如此。一般情況下，機(jī)床加工的不良產(chǎn)品的成因主要是人的因素，即人的技術(shù)水平以及操作經(jīng)驗(yàn)。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的引用，很大一方面是借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，從而，不僅實(shí)現(xiàn)了其自動化、智能化，而且同時減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機(jī)械工作的精密程度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
3.4降低勞動強(qiáng)度
目前，工程機(jī)械施工操作過程中呈現(xiàn)的自動化或者半自動化這一特點(diǎn)，是對機(jī)電一體化技術(shù)引入后的一個必然結(jié)果。這促使在施工過程中，勞動者的勞動強(qiáng)大得到大大降低，同時能夠在同時間段內(nèi)完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。
4結(jié)語
1引言
在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)起著十分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。現(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在著控制手段落后、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全程運(yùn)行速度取決于其電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速和其內(nèi)部減速齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調(diào)整，其通用性較弱。整個機(jī)構(gòu)缺乏完善的保護(hù)和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統(tǒng)的安全性較差，不便與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。鑒于以上原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等技術(shù)在工業(yè)過程中的應(yīng)用，這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。筆者設(shè)計的大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用機(jī)電一體化技術(shù)，將閥門、伺服電機(jī)、控制器合為一體，利用異步電動機(jī)直接驅(qū)動閥門的開與關(guān)。通過內(nèi)置變頻器，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)閥門的動作速度、精確定位、柔性開關(guān)以及電機(jī)轉(zhuǎn)矩等控制。該電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)省去了用于控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的接觸器和可控硅換向開關(guān)模件、機(jī)械傳動裝置和復(fù)雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護(hù)較完善、便于和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)行表明，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定，性能可靠。
2電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件設(shè)計及工作原理
電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部分。
控制部分主要由單片機(jī)、PWM波發(fā)生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅(qū)動部分主要包括三相伺報電機(jī)和位置傳感器。
系統(tǒng)工作原理：
霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過8255控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進(jìn)行全橋整流得到。
控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設(shè)計：
1)單片機(jī)選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機(jī)，它主要通過并行8255口擔(dān)負(fù)控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉(zhuǎn)矩、閥門開啟、關(guān)閉及閥門開度等設(shè)定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號；
2)三相PWM波發(fā)生器PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復(fù)雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機(jī)算出各切換點(diǎn)，并存入內(nèi)存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進(jìn)行整個系統(tǒng)的檢測、保護(hù)、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。
3)智能逆變模塊IPM為了滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積小，可靠性高的要求，電機(jī)電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機(jī)，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關(guān)和驅(qū)動電路、制動電路于一體，并內(nèi)置過電流、短路、欠電壓和過熱保護(hù)以及報警輸出，是一種高性能的功率開關(guān)器件。
4)位置檢測電路位置檢測電路是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，它的功能是提供準(zhǔn)確的位置信號。關(guān)鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中多采用繞線電位器、差動變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導(dǎo)電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點(diǎn)的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點(diǎn)的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點(diǎn)。
5)電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計算電機(jī)的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護(hù)和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。如圖2-2所示。
6)通訊接口為了實(shí)現(xiàn)計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內(nèi)部有兩個完全相同的電平轉(zhuǎn)換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平，把其它微機(jī)送來的RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給8031，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其它微機(jī)間的通訊。
7)時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS12887。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。
8)液晶顯示單元為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機(jī)、通訊和參數(shù)等信號進(jìn)行設(shè)置或調(diào)試。并采用文字和圖形相結(jié)合的方式，顯示直觀、清晰。
9)程序出格自恢復(fù)電路為了保證在強(qiáng)干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復(fù)正常，選用MAX705組成程序出格自恢復(fù)電路，監(jiān)視程序運(yùn)行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。
工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖剑_2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機(jī)產(chǎn)生一次復(fù)位，復(fù)位結(jié)束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復(fù)電路繼續(xù)監(jiān)視程序運(yùn)行。閥位及速度控制原理
閥位及速度控制原理框圖如圖3-1所示。
采用雙環(huán)控制方案，其中內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)主要將當(dāng)前速度與速度給定發(fā)生器送來的設(shè)定速度相比較，通過速度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法(具體內(nèi)容另文敘述)。
外環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置速度的設(shè)定，通過速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。由于大流量閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中存在加速、勻速、減速等階段。各階段的時間長短、加速度的大小、在何位置開始勻速或減速均與給定位置、當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度有關(guān)。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過比較實(shí)際閥位與給定閥位，當(dāng)二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)各階段運(yùn)行速度的計算原理
圖3-2為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的典型運(yùn)行速度圖，它由若干段變化速率不同的折線組成。將曲線上速率開始發(fā)生改變的那一點(diǎn)稱為起始段點(diǎn)，相應(yīng)的時間稱為段起始時間，如圖3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相應(yīng)的速度稱為段起始速度，如圖3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。
設(shè)第i段速度的變化速率為ki，則有：
式中：Δv為兩段點(diǎn)之間的速度變化值，Δv＝vi＋1－vi；
Δt為兩段之間的時間，Δt＝ti＋1－ti。
顯然，當(dāng)ki＝0時為恒速段，ki＞0時為升速段，ki＜0時為減速段。任意時刻的速度給定值為：
Ts為采樣周期。
變化速率ki的取值由給定位置、當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度的大小確定。
4關(guān)鍵技術(shù)問題的解決
該電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用了最新的變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)驅(qū)動功率小于5．5kW。用戶可根據(jù)需要設(shè)定力矩特性，根據(jù)控制的閥設(shè)定速度，速度分多轉(zhuǎn)式、直行程、角行程3種方式。控制系統(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運(yùn)行方式、速度而定，并具有自動過流保護(hù)、過載保護(hù)、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。
該執(zhí)行機(jī)構(gòu)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題主要有：
1)閥門柔性開關(guān)柔性開關(guān)主要是為了當(dāng)閥關(guān)閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達(dá)到或大于設(shè)定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內(nèi)部過度的撞擊，從而達(dá)到最優(yōu)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過力矩保護(hù)。
2)閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開和全關(guān)位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，該位置的檢測是通過機(jī)械式限位開關(guān)獲得的。機(jī)械式限位開關(guān)精度低，在運(yùn)行中易松動，可靠性差。在文中，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，單片機(jī)將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認(rèn)為己達(dá)到極限位置，立即切斷異步電機(jī)的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。省去了機(jī)械式限位開關(guān)，無需在調(diào)試時對其進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)整。
3)電機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)為了防止電機(jī)因過熱而燒毀，單片機(jī)通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機(jī)溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內(nèi)置于電機(jī)內(nèi)部。
4)準(zhǔn)確定位傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)在異步電機(jī)通電后會很快達(dá)到其額定動作速度，當(dāng)接近停止位置時，電機(jī)斷電后，由于機(jī)械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動來校正。機(jī)電一體化的大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前位置與給定位置的差值以及運(yùn)行速度的大小超前確定減速點(diǎn)的位置及減速段變化速率ki，使閥門在較低的速度下實(shí)現(xiàn)精確的微調(diào)和定位，從而將超程降到最低。
5)模擬信號的隔離。
對于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓，它們之間的地址不一致，存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。采用LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。如圖4-1所示，采用±15V和±12V兩組獨(dú)立的正負(fù)電源。若運(yùn)放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運(yùn)放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強(qiáng)度將增強(qiáng)，則使其集射極電壓減小，最后使運(yùn)放A反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若A的反相端電位負(fù)向偏離虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性。
5結(jié)束語
該執(zhí)行機(jī)構(gòu)集微機(jī)技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機(jī)是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運(yùn)行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運(yùn)行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息。總之，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應(yīng)了電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究開發(fā)提供了新的思路。
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化仿真容錯糾錯
一、引言
現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品正朝著集成化、自動化、智能化的方向發(fā)展，有的機(jī)電產(chǎn)品對人的依賴性越來越小，發(fā)生故障根本不可能由人去維修，有的機(jī)電產(chǎn)品形成大系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致重大事故，并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。例如：美國發(fā)射的“勇氣”號火星車和“機(jī)遇”號火星車，在太空飛行半年之久，一旦有了故障靠人去診斷和維修是根本不可能的;2008年8月巴西一枚VLS-3型衛(wèi)星運(yùn)載火箭，在接受最后檢測時突然爆炸，導(dǎo)致現(xiàn)場21人被炸死，另有20多人身受重傷。
這些集成化、自動化、智能化的機(jī)電系統(tǒng)發(fā)生故障的隨機(jī)性很強(qiáng)，往往難以預(yù)料，但工程實(shí)踐表明除了少數(shù)突發(fā)故障以外，大多數(shù)故障是一個漸進(jìn)的過程。如果早期發(fā)現(xiàn)，及時采取恰當(dāng)?shù)拇胧┦峭耆梢苑乐沟模瑱C(jī)電產(chǎn)品容錯糾錯設(shè)計與仿真技術(shù)研究以及容錯技術(shù)的應(yīng)用正是順應(yīng)了這種需求。
容錯技術(shù)為提高系統(tǒng)的可靠性開辟了一條新的途徑。雖然人們無法保證所設(shè)計的系統(tǒng)各個構(gòu)成環(huán)節(jié)的絕對可靠，但若把容錯的概念引入到機(jī)電產(chǎn)品，可以使各個故障因素對產(chǎn)品性能的影響被顯著削弱，這就意味著間接地提高了產(chǎn)品的可靠性。研究和應(yīng)用容錯技術(shù)，對于保障機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和安全性，減少安全事故，提高現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有非常重要的意義。
二、仿生硬件容錯研究現(xiàn)狀
隨著電路系統(tǒng)功能的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的硬件容錯技術(shù)越來越不能滿足日益龐大的電路系統(tǒng)要求。為了提高系統(tǒng)可靠性，人們提出了動態(tài)地對故障進(jìn)行自檢測、自修復(fù)的要求，并努力尋找新的容錯設(shè)計方法。早在20世紀(jì)50年代末，計算機(jī)之父馮•諾依曼就提出了研制具有自繁殖與自修復(fù)能力通用機(jī)器的偉大構(gòu)想。
研究人員從自然界得到靈感，將自然計算(如進(jìn)化計算，胚胎理論等)引入到硬件設(shè)計中從而形成仿生硬件(Bio-inspiredHardware，BHW)。仿生硬件的概念最初是由瑞士聯(lián)邦工學(xué)院于1992年提出的，雖然歷史不長，但其發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已經(jīng)成為國際上的研究熱點(diǎn)之一。仿生硬件早期也稱為進(jìn)化硬件(EvolvableHardware，EHW)。A.Thompson等人較早提出了EHW應(yīng)用于容錯方面的想法。仿生硬件是一種能根據(jù)外部環(huán)境的變化而自主地、動態(tài)地改變自身的結(jié)構(gòu)和行為以適應(yīng)其生存環(huán)境的硬件電路，它可以像生物一樣具有硬件自適應(yīng)、自組織、自修復(fù)特性。采用仿生硬件實(shí)現(xiàn)的容錯，不需要顯式冗余，而是利用進(jìn)化本身固有容錯的特性，這種特性帶來的優(yōu)勢是傳統(tǒng)方法通過靜態(tài)冗余實(shí)現(xiàn)容錯所不能比擬的。
三、仿生硬件的容錯技術(shù)新思路
基于仿生硬件的容錯研究，對建立借鑒生物進(jìn)化機(jī)制的硬件容錯新理論、新模型和新方法，提高硬件系統(tǒng)的可靠性，具有至關(guān)重要的意義。
(一)胚胎型仿生硬件的容錯體系結(jié)構(gòu)和容錯原理
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)胞容錯機(jī)制實(shí)現(xiàn)的硬件。
胚胎型仿生硬件的容錯體系結(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)胞包含存儲器、坐標(biāo)發(fā)生器、I/O換向塊、功能單元、直接連線、可編程連線、控制模塊等。存儲器用于保存配置數(shù)據(jù)位串，并根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)和坐標(biāo)發(fā)生器計算出的結(jié)果，從配置位串中提取一段經(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)每個細(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)。I/O換向塊為細(xì)胞功能單元間的可編程連線提供控制信號。功能單元用于實(shí)現(xiàn)一個n輸入的布爾函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)所需的細(xì)胞功能。直接連線負(fù)責(zé)功能單元之間的相互通信。可編程連線傳遞控制信號控制開關(guān)陣。控制模塊完成細(xì)胞的工作狀態(tài)檢測、故障診斷、控制細(xì)胞冗余切換。
(二)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯的策略
為了實(shí)現(xiàn)對故障細(xì)胞的容錯，常用的容錯策略有兩種：行(列)取消和細(xì)胞取消策略，通過記錄有錯的單元位置，重新布線，用其他備用的單元來代替。
但是對于連線資源故障，這些策略并未給出相應(yīng)的對策。在深入研究胚胎仿生硬件容錯體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文提出一種針對線軌故障的容錯策略。
1.行(列)取消策略。在行(列)取消中，若一個細(xì)胞出錯，則它所在行(列)的所有細(xì)胞都將被取消，而該行(列)細(xì)胞的功能將被其上一行(右一列)的細(xì)胞所代替，即當(dāng)一個細(xì)胞出錯時，細(xì)胞所在行(列)上移(右移)到一個備用行(備用列)來代替它當(dāng)前的工作。
2.細(xì)胞取消策略。在細(xì)胞取消中，用備用細(xì)胞代替故障細(xì)胞分兩個階段。當(dāng)某一行的出錯細(xì)胞數(shù)超過備用細(xì)胞數(shù)時，整行被取消，行細(xì)胞上移，用備用行取代出錯行的功能。
(三)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯的流程
胚胎型仿生硬件容錯的流程為：
(1)根據(jù)設(shè)計需求選擇器件，確定硬件設(shè)計方案；
(2)以電路結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù)等作為染色體進(jìn)行編碼，按照進(jìn)化算法的進(jìn)化模式對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)化操作；
(3)一般以電路的功能與預(yù)期結(jié)果的符合程度作為個體的適應(yīng)度。根據(jù)給定的輸入條件或測試集，通過基于電路模型的仿真測試或?qū)崪y計算群體中的每個個體的適應(yīng)度；
(四)胚胎型仿生硬件內(nèi)部錯誤檢測機(jī)制
錯誤檢測是胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯的前提，本文在此著重研究針對細(xì)胞故障的錯誤檢測機(jī)制。
基于細(xì)胞功能單元的三模冗余與多數(shù)表決器電路實(shí)現(xiàn)是硬件容錯常用的冗余容錯策略。
多數(shù)表決器判斷輸出多數(shù)細(xì)胞模塊的信號，但并不能判斷出具體哪個細(xì)胞出現(xiàn)了錯誤，也就沒法啟動對出錯細(xì)胞的重啟動或重構(gòu)來修復(fù)該細(xì)胞。為了能檢測出錯細(xì)胞的具置，從而修復(fù)該細(xì)胞，進(jìn)一步提高三模冗余的可靠性，需要設(shè)計相應(yīng)的差錯檢測器。
參考文獻(xiàn)：
[1]高金吉，裝備系統(tǒng)故障自愈原理研究.中國工程科學(xué)，2009(5).
一、檢測層：檢測元件調(diào)試
機(jī)電一體化系統(tǒng)中用到的傳感器非常多，如檢測物體的位置、顏色的判別、材質(zhì)的判別、姿態(tài)判別、液位判別、溫度檢測、壓力檢測等，會用到如電感、電容、壓力、光電、光纖等各式各樣的傳感器。學(xué)習(xí)此類傳感器最重要的是分清它們的作用、工作原理和檢測方法。我們能很快地教學(xué)生將傳感器輸出端口與控制器進(jìn)行連接，然后將待檢測物通過傳感器，對應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)就會有一個輸入信號，即傳感器有輸出信號，也可以據(jù)此判斷傳感器是否工作，否則要查明故障。學(xué)生對控制器能有輸出很有興趣，表示自己已成功了一步。
二、控制層：控制元件的調(diào)試
有了上一步的檢測工作，引導(dǎo)學(xué)生完成控制層的編程，學(xué)生就會躍躍欲試。控制元件是組成自動控制系統(tǒng)的基本單元，按作用主要分為功率元件和信號元件，按功能分為測量、變換、放大、執(zhí)行和校正元件，按電流分為直流、交流和脈沖元件。控制元件構(gòu)成的電機(jī)主要有直流伺服電動機(jī)、直流測速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)、交流伺服電動機(jī)、無刷直流電動機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、超聲波電機(jī)和直線電機(jī)等。對于如此多的控制元件，我們教學(xué)生的就是分清各種控制元件能接受什么樣的信號。根據(jù)信號的特點(diǎn)，我們用控制器給其相應(yīng)的信號，在相應(yīng)的信號作用下，控制元件能有相應(yīng)的動作，則表示控制元件能受控。在大的系統(tǒng)中，同樣只要將控制信號發(fā)出，就能有相應(yīng)的動作。例如，步進(jìn)電動機(jī)的控制，只要將脈沖信號和方向控制信號發(fā)給步進(jìn)驅(qū)動控制器，用控制器輸出兩個信號，如果步進(jìn)電動機(jī)能工作，則表明控制正常。系統(tǒng)同樣只要給出相應(yīng)信號，步進(jìn)電動機(jī)同樣能正常工作。據(jù)此，學(xué)生調(diào)試工作又進(jìn)了一步。此時要告訴學(xué)生，只并差一步的控制工作，我們就會完成系統(tǒng)的分步工作。
三、執(zhí)行層：驅(qū)動元件調(diào)試
什么是執(zhí)行層的調(diào)試呢？簡單地說，就是我們要執(zhí)行的工作任務(wù)。首先，我們了解一下執(zhí)行層的情況。執(zhí)行元件是根據(jù)來自控制器的控制信息完成對受控對象的控制作用的元件。在機(jī)械自動化系統(tǒng)中，執(zhí)行元件根據(jù)輸入能量的不同可分為電動、氣動和液壓三類。電動執(zhí)行元件安裝靈活，使用方便，在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣。氣動執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作可靠并具有防爆等特點(diǎn)，在中、小功率的化工石油設(shè)備和機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)自動線上應(yīng)用較多。液壓執(zhí)行元件功率大，快速性好，運(yùn)行平穩(wěn)，廣泛用于大功率的控制系統(tǒng)。對于種類繁多的控制元件，我們要分清其能接的信號是什么類型的，比如是模擬量，還是數(shù)字量等。如果是模擬量的，要分清其模擬量大小和性質(zhì)，據(jù)此給相應(yīng)的量，執(zhí)行元件就會動作。在大系統(tǒng)中也只要給出相應(yīng)的信號，執(zhí)行元件就能正常工作。要分清我們要執(zhí)行的工作任務(wù)，比如將電磁閥接好線，用控制器給出相應(yīng)的信號，電磁閥就會正常工作。至此，學(xué)生完成了每一個分項(xiàng)工作，會有將自己的作品成果全部展示出來的沖動，無形中極大地提高了自己的技能水平。
四、系統(tǒng)層：控制系統(tǒng)綜合調(diào)試
經(jīng)過以上分析并進(jìn)行調(diào)試后，學(xué)生紛紛將自己上述步驟所完成的工作進(jìn)行綜合。此時，可以設(shè)置一個學(xué)生比賽環(huán)節(jié)，讓學(xué)生進(jìn)行綜合調(diào)試。控制系統(tǒng)在調(diào)試時，引導(dǎo)學(xué)生按如下步驟進(jìn)行，會取得事半功倍的效果。首先檢查接線，核對地址，逐點(diǎn)進(jìn)行，確保無誤。加上各信號后，看輸入端口的指示燈的變化。其次，測試輸出工種狀態(tài)，包含各輸出端口、模擬量的量值等。測試各工作方式的邏輯關(guān)系，如手動、半自動和自動工作模式。最后還要進(jìn)行異常條件檢查。在經(jīng)過上述調(diào)試后，如程序、功能有所變動，也應(yīng)及時調(diào)試，達(dá)到完美的效果，確保系統(tǒng)具有正確工作、可靠、簡短、省時、可讀和易改等特征。掌握了以上分層調(diào)試的方法，學(xué)生能很快地將一個復(fù)雜的系統(tǒng)最小化，進(jìn)而完成一個綜合系統(tǒng)的調(diào)試，學(xué)生的作品成果也就呈現(xiàn)出來了，學(xué)生的綜合技能在分步分層調(diào)試過程中得到了大力提升。
五、小結(jié)
本文是筆者對多年自動化技術(shù)教學(xué)工作教學(xué)方法的總結(jié)。由于學(xué)生的特點(diǎn)和素質(zhì)差異性，以及各校教學(xué)安排各不相同，在實(shí)際教學(xué)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。由于本人水平有限，敬請各位自動化技術(shù)同行和教師給予指正，在此表示衷心感謝！
作者：吳啟紅
①教學(xué)內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想。改革理論課堂內(nèi)容教學(xué)以灌輸知識為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證/簡單設(shè)計為主的弊端，在實(shí)際中把握“立足測控專業(yè)基礎(chǔ)、緊跟測控技術(shù)發(fā)展前沿”的思想，以點(diǎn)帶面，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容及方法的改革，從以往單一的傳授知識為主過渡到教學(xué)內(nèi)容上知識、能力與思維培養(yǎng)的并重，立足于調(diào)動學(xué)生主觀能動性，變學(xué)生“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，把學(xué)生從應(yīng)試學(xué)習(xí)中解放出來，全面激發(fā)學(xué)生的潛能。②教學(xué)內(nèi)容改革的具體做法。選用及編寫合適的教材，制作相應(yīng)的課件，強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用實(shí)例的分析。根據(jù)實(shí)際需求，對課本內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化，滿足理論知識夠用、強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐教學(xué)。據(jù)此將機(jī)電一體化原理課程分成三個模塊：機(jī)械傳動設(shè)計、伺服驅(qū)動（三大電機(jī)）部分、機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（軟件、硬件設(shè)計），根據(jù)各專業(yè)畢業(yè)生工作實(shí)際對三個模塊的課時、上機(jī)次數(shù)、作業(yè)量等進(jìn)行分配。
2教學(xué)方法與教學(xué)手段改革
2.1教學(xué)方法改革①教學(xué)方法靈活多樣。采用傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合的形式，從單一的課堂授課模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂講授輔以圖片、錄像、投影、課件、實(shí)驗(yàn)等靈活多樣的多位一體的新型教學(xué)模式，加強(qiáng)理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生能更直觀、更形象地掌握知識，加深對機(jī)電一體化原理書本理論知識的理解與運(yùn)用。②現(xiàn)代教育技術(shù)的運(yùn)用。合理利用多媒體給學(xué)生上課，為了形象化的讓學(xué)生更易接受所學(xué)理論知識，課堂上還要穿插些圖片、幻燈片等。根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)，理論部分略講，主要講操作中的注意事項(xiàng)，這樣留出充分的時間讓學(xué)生動手操作；除此外，還要安排自組裝實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)同學(xué)們的動手興趣及能力。③創(chuàng)新性教學(xué)。將課堂教學(xué)與實(shí)踐鍛煉相結(jié)合，在教學(xué)過程中涉及到實(shí)際工程應(yīng)用的課程內(nèi)容，布置學(xué)生在課外時間進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，并對實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行評比，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。④師生互動教學(xué)。教師授課中，善于提出問題，學(xué)生可進(jìn)行討論或爭論，提出解決方案，教師適時引導(dǎo)，使學(xué)生從中領(lǐng)會教師思路，學(xué)會分析解決問題的能力。這種方法體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教育理念。
2.2教學(xué)手段改革①組織老師進(jìn)行本課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，將本課程的教學(xué)課程和習(xí)題集等資源逐步公開在校園網(wǎng)上，學(xué)生在課外可自主下載學(xué)習(xí)。②在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重應(yīng)用，對于基本理論部分要少而精，多結(jié)合實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)過程中補(bǔ)充學(xué)科前沿內(nèi)容，拓展學(xué)生的知識面，加強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。③進(jìn)一步充實(shí)多媒體課件的內(nèi)容，并進(jìn)一步制作網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程，網(wǎng)上系統(tǒng)庫，網(wǎng)上答疑輔導(dǎo)信息平臺等多種手段，彌補(bǔ)課件教學(xué)的不足之處。④加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，完善課程設(shè)計的內(nèi)容，開設(shè)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主構(gòu)建簡單的機(jī)電一體化系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和獨(dú)立思考問題、分析問題、解決問題的能力。
3優(yōu)化教學(xué)資源，建設(shè)高水平教材
3.1教學(xué)資源優(yōu)化。①理論教學(xué)資源的優(yōu)化。a協(xié)調(diào)整合校內(nèi)外資源，加強(qiáng)機(jī)電一體化原理課程的習(xí)題、試題庫及網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)；b邀請國內(nèi)外一流的專家學(xué)者，開設(shè)基于多學(xué)科交叉產(chǎn)生創(chuàng)新意識的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計方面的系列講座。②重新整合實(shí)踐教學(xué)資源。a設(shè)計采用MATLAB、LabView等軟件組成綜合實(shí)驗(yàn)平臺，在其上做相關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的仿真、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；設(shè)計綜合性、設(shè)計性及開放性實(shí)驗(yàn)并編寫相應(yīng)的程序和調(diào)試。b將科學(xué)研究積累的資源進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為提升以本科教育為核心的人才培養(yǎng)質(zhì)量的平臺，構(gòu)建不同層次的開發(fā)、測試、控制平臺；c把握學(xué)科發(fā)展動態(tài)，分層次、有重點(diǎn)、創(chuàng)特色地開展普及性和專題性工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和技巧，提升學(xué)生綜合性、創(chuàng)新性思維能力。
3.2教材建設(shè)。①設(shè)立專項(xiàng)配套資金，鼓勵教師從教學(xué)、科研成果中提煉素材；②提高認(rèn)識，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，定期研究教材建設(shè)工作；③組織高學(xué)術(shù)水平一線教師與相關(guān)企業(yè)高水平專家一起，編寫以傳授機(jī)電控制原理、知識為主，輔以培養(yǎng)思維、啟迪智慧模塊的，能培養(yǎng)創(chuàng)新思維人才的優(yōu)秀教材輔助學(xué)習(xí)材料。
4成績評價方式和課程評價體系改革
采用考試、實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)并重的方式改進(jìn)成績評價方式，建成并完善以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力為指標(biāo)的課程評價體系，設(shè)計綜合成績評價體系，并進(jìn)行模擬考核加以改進(jìn)。可采用考試、實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)并重的考核方式，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目，提出一個關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的大作業(yè)。對授課教師授課效果的評價，既注重知識的獲取更注重學(xué)生工程能力的提高。
5課程建設(shè)體系的主要特色及效果
一、專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)思路
高職專業(yè)教學(xué)資源庫要遵循以下建設(shè)原則：第一，工學(xué)結(jié)合原則，即按照“工學(xué)結(jié)合”理念組織資源庫素材，滿足企業(yè)高技能人才需求；第二，標(biāo)準(zhǔn)化原則，即必須有可依的規(guī)范和可參照標(biāo)準(zhǔn)，保證教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)共享和互換，便于對教學(xué)資源庫進(jìn)行有效管理；第三，結(jié)構(gòu)化原則，即確保網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的合理性、易用性和可擴(kuò)展性，方便操作和使用；第四，科學(xué)化原則，即專業(yè)教學(xué)資源庫設(shè)計、開發(fā)、組織要科學(xué)，從根本上保證資源庫的建設(shè)質(zhì)量。鑒于此，機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)總體思路是：“調(diào)研需求，循證設(shè)計；統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)建設(shè)；多元合作，機(jī)制保障；開放運(yùn)營，持續(xù)發(fā)展”，遵循“設(shè)計-制作-集成-應(yīng)用”的技術(shù)路線開發(fā)，旨在建成一個內(nèi)容豐富、實(shí)用快捷的共享型專業(yè)教學(xué)資源平臺［2］。基本思路如下：1.在行業(yè)企業(yè)人才需求狀況和畢業(yè)生就業(yè)現(xiàn)狀的充分調(diào)研基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系及人才培養(yǎng)方案，并以此為依據(jù)，結(jié)合不同類型的用戶需求，構(gòu)建出資源庫的總體框架。2.按照企業(yè)的工作流程以及對崗位技能和人才綜合素質(zhì)的要求，建設(shè)基于職業(yè)化、面向崗位任務(wù)的課程資源；并搜集包括文本類、圖片類、音頻類、視頻類、動畫類等課程中單元及關(guān)鍵知識點(diǎn)對應(yīng)的素材。3.將搜集和開發(fā)的資源，圍繞課標(biāo)進(jìn)行科學(xué)整合，確定資源庫結(jié)構(gòu)，設(shè)計頁面和導(dǎo)航，資源入庫，邊制作邊修改邊調(diào)整。4.建立資源庫推廣應(yīng)用中心，收集使用者的不同需求、資源庫使用過程中存在的不足等，在整理分析的基礎(chǔ)上，及時予以調(diào)整與改進(jìn)。積極探索建立資源庫運(yùn)營更新機(jī)制，促進(jìn)資源庫持續(xù)發(fā)展。5.充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)等虛擬工作場所，通過虛擬工作場所開展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，降低開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)的成本。
二、機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫的框架與具體內(nèi)容
基于學(xué)校、企業(yè)、社會學(xué)習(xí)者多方需求，結(jié)合共享型教與學(xué)、繼續(xù)教育與培訓(xùn)、就業(yè)服務(wù)與管理、技術(shù)交流推廣等功能的實(shí)際需要，利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺，整合企業(yè)和專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，構(gòu)建出機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫的內(nèi)容框架如圖1所示。“專業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)子庫”是在專業(yè)教學(xué)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，以職業(yè)崗位和社會需求為導(dǎo)向來開發(fā)，主要包括：專業(yè)介紹、人才需求調(diào)研報告、機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程體系、課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)辦學(xué)條件配置標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)、教字團(tuán)隊信息、專業(yè)建設(shè)成果等。“課程資源子庫”是以《普通機(jī)床的零件加工》等7門項(xiàng)目化專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)，以課程項(xiàng)目或?qū)W習(xí)單元為單位開發(fā)課程資源，主要內(nèi)容包括：課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)設(shè)計方案、課件、授課錄像、學(xué)習(xí)手冊、在線測試、工程案例、試題庫、課程評價方案、技術(shù)資料和參考資料等。“專業(yè)基礎(chǔ)素材子庫”是專業(yè)教學(xué)資源和課程教學(xué)資源的素材提供地。主要的素材形式有：文本文件庫、圖片素材、視頻素材、動畫素材等。按應(yīng)用類型分類，主要有：機(jī)械與電氣相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品與零件工程圖、工藝文件、作業(yè)規(guī)范、操作說明書等技術(shù)文本；企業(yè)生產(chǎn)用的各類機(jī)床、刀具、夾具、量具、企業(yè)產(chǎn)品與零件、生產(chǎn)場景等圖片；企業(yè)生產(chǎn)過程、學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、課程錄像等影音視頻；各類機(jī)械機(jī)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作過程等動畫；企業(yè)工作項(xiàng)目案例、企業(yè)網(wǎng)站鏈接；課程習(xí)題庫、試題庫及在線測試系統(tǒng)；數(shù)字化教材、各類教學(xué)課件、校企合作編寫的培訓(xùn)教材。
“虛擬仿真資源子庫”由仿真動畫集、典型機(jī)電—體化產(chǎn)品仿真學(xué)習(xí)包、編程及仿真軟件包、自動線安裝調(diào)試仿真工廠虛擬場景、機(jī)電—體化競賽虛擬平臺等5個特色資源包組成。學(xué)習(xí)者可在一個仿真平臺下，建立機(jī)電應(yīng)用系統(tǒng)搭建、程序編制及調(diào)試的虛擬環(huán)境，根據(jù)要求完成仿真訓(xùn)練，以降低實(shí)訓(xùn)成本。“自主學(xué)習(xí)與專業(yè)拓展子庫”包括精品課程及相關(guān)網(wǎng)站鏈接、校企合作案例、工學(xué)結(jié)合教學(xué)案例、在線測試平臺、科技創(chuàng)新與國際交流等。該模塊主要為高職機(jī)電類專業(yè)教師備課教學(xué)、高職在校學(xué)生及畢業(yè)生自主學(xué)習(xí)提供服務(wù)。學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)課堂、教學(xué)錄像等多種資源完成課程理論部分的學(xué)習(xí)，通過虛擬車間、虛擬設(shè)備、虛擬實(shí)訓(xùn)等資源完成實(shí)踐階段的訓(xùn)練，最后通過在線測試平成理論與實(shí)踐的考核，從而構(gòu)建“學(xué)、練、考”全方位的自主學(xué)習(xí)與考核體系。“職業(yè)培訓(xùn)資源子庫”由職業(yè)信息、職業(yè)資格認(rèn)證培訓(xùn)、企業(yè)員工專項(xiàng)培訓(xùn)、技能大賽平臺四部分組成。“職業(yè)信息”包含機(jī)電行業(yè)、各個職業(yè)的全部信息內(nèi)容，分別按照行業(yè)分類和職業(yè)分類來對每個職業(yè)做具體分析。還包括企業(yè)人才求職信息與個人求職信息、就業(yè)咨詢。“職業(yè)資格認(rèn)證培訓(xùn)”包含中、高級車銑工、數(shù)控車銑床操作工、鉗工、維修電工、工藝員與CAD職業(yè)資格取證培訓(xùn)和學(xué)習(xí)資源。“企業(yè)員工專項(xiàng)培訓(xùn)”為機(jī)電行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)及相關(guān)領(lǐng)域在崗從業(yè)人員、高職畢業(yè)生提高和更新專業(yè)技能，為農(nóng)民工、下崗人員的再就業(yè)提供的專項(xiàng)培訓(xùn)。“技能大賽平臺”為全國機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的師生提供專業(yè)技能賽事服務(wù)，展示比賽場景和參賽選手的風(fēng)采。“合作企業(yè)資源子庫”以合作企業(yè)為主，通過校企業(yè)合作的方式，匯集行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、典型工程解決方案等，為同業(yè)單位在崗員工或其他學(xué)習(xí)者的專業(yè)知識更新、專業(yè)技能提高提供全面的企業(yè)學(xué)習(xí)資源，此資源庫主要由企業(yè)培訓(xùn)教程、行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)解決方案和產(chǎn)品技術(shù)資料組成。根據(jù)機(jī)電行業(yè)企業(yè)的特點(diǎn)和人員培訓(xùn)需求，企業(yè)培訓(xùn)教程可以分為兩大類：機(jī)電設(shè)備制造企業(yè)、機(jī)電設(shè)備使用企業(yè)等單位的員工技術(shù)培訓(xùn)。國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)和應(yīng)用企業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、使用標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范等組成相應(yīng)行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集合。以校企合作完成的典型機(jī)電一體化技術(shù)工程案例和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)為機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用企業(yè)所做的典型解決方案組成企業(yè)解決方案，為企業(yè)、社會學(xué)習(xí)者和師生提供實(shí)際的企業(yè)解決方案，提高學(xué)習(xí)者的工程應(yīng)用能力。“職教立交橋資源子庫”的建設(shè)，有利于機(jī)電一體化技術(shù)人才職教立交橋的構(gòu)建，有利于機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)中高職、本科的銜接貫通，有利于各層次人才的成長和終身學(xué)習(xí)，有利于加工制造類產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級。主要由職業(yè)教育各學(xué)習(xí)層次的課程標(biāo)準(zhǔn)、銜接課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)共享課程和機(jī)電專業(yè)對口單招考試等部分組成。
三、專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)體會
教學(xué)資源庫建設(shè)是一項(xiàng)長期、艱巨、復(fù)雜、工作量大的系統(tǒng)工程，通過對機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)的探索與實(shí)踐，我們的體會可概括為“特色、規(guī)范、完善、服務(wù)”。首先，教學(xué)資源庫建設(shè)要體現(xiàn)高職院校和專業(yè)特色。高職院校采用工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)模式具有其鮮明的特色，如項(xiàng)目化教學(xué)，專業(yè)課程教學(xué)的內(nèi)容、策略與教學(xué)的方式方法更注重實(shí)用性、互動性和動手性。因此，高職教學(xué)資源的設(shè)計應(yīng)圍繞專業(yè)核心知識、專業(yè)拓展知識，之后將這些知識與行業(yè)企業(yè)相關(guān)知識信息加以融合，形成校企合作、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐等課程內(nèi)容，設(shè)計制作出更多普通教學(xué)資源庫不具備的特色資源。其次，要規(guī)范教學(xué)資源庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求。教學(xué)資源庫建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格制定相應(yīng)的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、歸類屬性標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)資源評價標(biāo)準(zhǔn)以及開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定教學(xué)資源管理系統(tǒng)框架和基本功能，避免教學(xué)資源低水平重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源高度共享。然后，教學(xué)資源庫內(nèi)容要不斷完善、持續(xù)更新。新形勢下知識技術(shù)的變更，要求教學(xué)課程必然緊跟更新步伐。教學(xué)資源庫要利用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐，及時獲得前沿信息，提高庫內(nèi)教學(xué)資源的更新頻率。要建立相應(yīng)的激勵機(jī)制和配套措施，確保專業(yè)教學(xué)資源庫內(nèi)教學(xué)資源優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)，更好地滿足用戶需求。
最后，進(jìn)一步擴(kuò)大服務(wù)對象范圍。在教學(xué)資源庫設(shè)計初期，往往只考慮專業(yè)教師和學(xué)生的需求。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的客觀需求，工作內(nèi)容順應(yīng)變遷，轉(zhuǎn)崗、待崗將成為職業(yè)生涯的高頻事件。高職院校專業(yè)教學(xué)資源庫應(yīng)擔(dān)負(fù)起勞動者的崗前培訓(xùn)、在崗培訓(xùn)、轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)及失業(yè)再就業(yè)培訓(xùn)任務(wù)，將教學(xué)面向?qū)ο髷U(kuò)展到“下崗人員、農(nóng)民工、社區(qū)學(xué)習(xí)者等人群”，滿足知識經(jīng)濟(jì)時代勞動者在學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)等方面的要求。
作者：唐立偉陳育新單位：婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院
一、目前機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)存在的問題
（一）對專業(yè)內(nèi)涵的理解不夠機(jī)電一體化的本質(zhì)是將電子技術(shù)引入機(jī)械控制中，也就是利用傳感器檢測機(jī)械運(yùn)動，將檢測信息輸入計算機(jī)中，計算機(jī)得到能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期機(jī)械運(yùn)動的控制信號，由此來控制執(zhí)行裝置。若是真正意義上的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它有兩個明顯的特征，一是要有運(yùn)動機(jī)械，二是采用了電子技術(shù)，通過計算機(jī)指令和反饋來實(shí)現(xiàn)柔性化和智能控制。而不少專業(yè)教師卻單一地認(rèn)為，機(jī)電一體化專業(yè)就是學(xué)一點(diǎn)機(jī)械類課程，學(xué)一些電子類課程，如果加上一些控制類課程，簡單拼湊就是機(jī)電一體化了。因?yàn)槔斫獠粔颍詫ψ詈蟮木C合實(shí)踐課程，沒有引起足夠的重視，課時量及訓(xùn)練強(qiáng)度不夠，大量精力花在了使學(xué)生獲取裝配鉗工或維修電工高級工證書上。但社會現(xiàn)實(shí)卻是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展到了新的高度，隨著光學(xué)、通信技術(shù)等的進(jìn)入，機(jī)電一體化出現(xiàn)了光機(jī)電一體化；而人工智能技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，開啟了機(jī)器人的新時代。這迫切需要我們五年制高職機(jī)電一體化專業(yè)融入新技術(shù)、新技能。
（二）對關(guān)鍵核心課程的融合不夠目前，機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)主要開設(shè)機(jī)械類、電子類和控制類專業(yè)課程。技能實(shí)踐課程也大致這樣劃分，在最后階段，再開設(shè)綜合專業(yè)課程和實(shí)踐課程。如果按專業(yè)方向劃分，則制造技術(shù)方向開設(shè)CAD/CAM軟件應(yīng)用技術(shù)、機(jī)電設(shè)備機(jī)械安裝與調(diào)試技術(shù)、機(jī)電設(shè)備裝調(diào)工（裝配鉗工）訓(xùn)練與考級；控制技術(shù)方向開設(shè)電氣制圖及CAD技術(shù)、機(jī)電設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝與調(diào)試技術(shù)、機(jī)電設(shè)備裝調(diào)工（維修電工）訓(xùn)練與考級。以上所有課程基本上都是分機(jī)械和電子課程兩條線展開的，對PLC和單片機(jī)的理解運(yùn)用不到位，到最后真正能融合機(jī)電技術(shù)、體現(xiàn)機(jī)電一體化專業(yè)特點(diǎn)的機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試技術(shù)實(shí)踐課只開3周，而裝配鉗工和維修電工課程分別開了11周。很明顯，對前者這門綜合性的核心實(shí)訓(xùn)課程重視不夠，其帶來的后果是學(xué)生雖然分別掌握了機(jī)械類、電子類、控制類課程的知識和技能，但沒有融合三類課程和技能，沒有達(dá)到真正的機(jī)電一體化人才培養(yǎng)要求。
（三）對技術(shù)技能應(yīng)用能力的強(qiáng)化不夠?qū)τ谖迥曛聘呗毜膶W(xué)生來說，最重要的專業(yè)能力是專業(yè)技術(shù)技能應(yīng)用能力，而不是開發(fā)和設(shè)計能力。具體地說，就是操作機(jī)電一體化設(shè)備的能力，具體分析、制定機(jī)械加工工藝文件的能力，能處理生產(chǎn)車間現(xiàn)場工藝技術(shù)問題，具有維護(hù)、維修機(jī)電一體化設(shè)備的能力。而現(xiàn)在大部分學(xué)校對學(xué)生的技能要求就是制造技術(shù)和控制技術(shù)兩個方向，就是取得裝配鉗工高級工或維修電工高級工證書。這些技術(shù)技能肯定不能讓學(xué)生完全了解和掌握機(jī)電一體化專業(yè)的核心技能。學(xué)校應(yīng)當(dāng)通過校內(nèi)機(jī)電設(shè)備裝配調(diào)試相關(guān)課程設(shè)計、專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生獲得初步的技術(shù)技能應(yīng)用能力，最后通過綜合實(shí)訓(xùn)課程，使學(xué)生獲得真正的機(jī)電一體化專業(yè)技能，并努力培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。
二、對培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)技能應(yīng)用能力的探索
（一）多元整合優(yōu)化專業(yè)課程體系目前，職業(yè)學(xué)校普遍開設(shè)三類課程：綜合化課程（技術(shù)基礎(chǔ)模塊）、一體化課程（技術(shù)模塊）、項(xiàng)目化課程（技術(shù)訓(xùn)練模塊）。綜合化課程模塊是機(jī)電專業(yè)領(lǐng)域崗位群相關(guān)職業(yè)通用性的必備技術(shù)理論和基礎(chǔ)技能；一體化課程是機(jī)電專業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中某種技術(shù)知識和技術(shù)應(yīng)用方法有機(jī)整合的課程，如PLC編程及應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感檢測技術(shù)等；項(xiàng)目化課程是培養(yǎng)學(xué)生專項(xiàng)技能和綜合職業(yè)能力的課程，該類課程與職業(yè)技能或職業(yè)資格要求融通，突出熟練技術(shù)運(yùn)用能力的培養(yǎng)，如機(jī)電一體化專業(yè)中的鉗工技術(shù)訓(xùn)練、機(jī)加工技術(shù)訓(xùn)練、機(jī)電設(shè)備裝配調(diào)試技術(shù)訓(xùn)練等。而對上述三類課程進(jìn)行整合優(yōu)化，就形成了真正的機(jī)電一體化課程，包括機(jī)電一體化技術(shù)理論課程、機(jī)電設(shè)備裝調(diào)技術(shù)課程設(shè)計、機(jī)電一體化設(shè)備裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)課程等，這是最能體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)和要求的課程，是機(jī)電技術(shù)的真正融合。
（二）開設(shè)綜合化的核心實(shí)踐課程目前，綜合實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)的情況是：制造技術(shù)方向開設(shè)裝配鉗工，控制技術(shù)方向開設(shè)維修電工。如果培養(yǎng)機(jī)電綜合能力，就要把PLC編程及應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感檢測技術(shù)加以強(qiáng)化，增加機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試技術(shù)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，開設(shè)光機(jī)電技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程，讓學(xué)生了解并掌握較為前沿的機(jī)電一體化技術(shù)技能。
（三）重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用能力目前，不少學(xué)校機(jī)電一體化專業(yè)主要進(jìn)行電工、車工、鉗工三項(xiàng)實(shí)踐技能訓(xùn)練和職業(yè)技能鑒定，學(xué)生初步掌握了機(jī)電技能。但這些技能是獨(dú)立的、分散的，沒有與機(jī)電崗位的綜合技能匹配。隨著技能大賽的推進(jìn)，各校購置了機(jī)電一體化設(shè)備，培養(yǎng)了一批能勝任機(jī)電一體化專業(yè)綜合實(shí)踐技能教學(xué)的師資隊伍，也有了較為成熟的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，完全有條件、有能力開展綜合實(shí)訓(xùn)。目前，省內(nèi)職業(yè)學(xué)校機(jī)電綜合實(shí)訓(xùn)課程主要使用光機(jī)電一體化設(shè)備，該設(shè)備的組成包括電子控制模塊和機(jī)械機(jī)構(gòu)。電子控制模塊主要有主令電器模塊、傳感器模塊、控制模塊、變頻器模塊、驅(qū)動電磁閥等。機(jī)械機(jī)構(gòu)包括運(yùn)料機(jī)構(gòu)、傳送帶機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手機(jī)構(gòu)等。工作原理是利用先進(jìn)的控制設(shè)備，控制生產(chǎn)機(jī)械自動完成生產(chǎn)的自動化過程。這套設(shè)備雖小，但它涉及了機(jī)電一體化專業(yè)各個方面的知識和技術(shù)，體現(xiàn)了機(jī)電一體化專業(yè)的核心技能。教學(xué)實(shí)踐的具體做法是，以學(xué)會技術(shù)技能、完成任務(wù)為中心，以項(xiàng)目形式來安排訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生用學(xué)過的指令實(shí)現(xiàn)各種電氣控制線路圖，模擬實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)控制中的小項(xiàng)目，如工業(yè)洗衣機(jī)、自動軋鋼線、郵件分揀系統(tǒng)等，然后在機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)臺進(jìn)行分塊練習(xí)，熟練掌握每一個單元的自動控制功能，最終目標(biāo)是將各單元組合為能夠?qū)崿F(xiàn)不同生產(chǎn)要求的控制系統(tǒng)。這些技能訓(xùn)練都來自生活和生產(chǎn)，學(xué)生對項(xiàng)目課題感興趣，教師引導(dǎo)學(xué)生主動思維，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、動手解決問題，真正培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用能力。
五年制高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)，要打破傳統(tǒng)的機(jī)、電項(xiàng)目分兩條線展開而最后不綜合的格局，必須以機(jī)電一體化綜合實(shí)踐課程來提升專業(yè)教學(xué)內(nèi)涵，引入技能大賽訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生完成一個個完整機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)的生產(chǎn)項(xiàng)目，從而真正提高學(xué)生的專業(yè)綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)出能在生產(chǎn)一線解決實(shí)際問題的技術(shù)技能人才。
作者：顧國清單位：江蘇省吳中中等專業(yè)學(xué)校
機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞
機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀產(chǎn)品制造技術(shù)發(fā)展趨勢
0．緒論
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(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。
1．機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
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)、自動控制技術(shù)、計算機(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)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。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，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2．機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，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)起了積極的作用。那時研制和開發(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。
20世紀(jì)70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機(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算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
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)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、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。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
3．機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：
3.1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
3.2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、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么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(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。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，很快就會暢銷全球。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。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)(homenet)將各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,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(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.4微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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。
3.5綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)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(yùn)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(hù)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(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)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。
3.6系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開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，同時尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
4．結(jié)語
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(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。
5．參考文獻(xiàn)
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