机电一体化方向精品(七篇)

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[关键词]机电一体化 创新 发展方向

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0388-01

随着我国社会市场经济的迅猛发展，科学技术水平得到了进一步提高，对机械制造企业提出了更高的要求。机械制造企业面临着激烈的市场竞争，“机电一体化”已经成为一种必然的发展趋势。通过将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，实现机电一体化的现代化设备。

1 我国机电一体化的现状分析

1.1 先进的机械制造技术

国内外机电一体化的发展过程中，将传统的制造技术与先进技术成果相结合，形成了高效、灵活的制造技术。早在21世纪70年代，我国就已经制定并实施了准时生产制，将这种制度引用于自动化装置的生产中，能够大幅度提高生产效率，是一种科学的管理手段。到了80年代，我国机械制造企业开始改造制造装置，提高了制造水平，进而保证了产品的更好的质量和更优异的性能，适应市场的发展需求。

1.2 自动控制仪器仪表与固态传感器

机电一体化的发展，使得微处理技术应用于仪表中，降低了仪表结构设计的难度，增加了仪器仪表的柔度、精度和可靠性。市场上涌现了一大批自动化控制仪表，具有存储记忆、数据采集、数据处理、自动控制等功能。此外，机电一体化促使固态传感器的发展，传统的力平衡机械传感器已经被取缔，发展成为了电容式、石英谐振式、半导体压阻式等固态传感器，代表了先进科学技术。

1.3 机器人的智能化、微型化技术

我国机电一体化向着智能化、微型化发展，在机器人开发方面也是如此。我国机械制造的机器人具有人的情感、思维，体现了机器人的高级智能。机械制造企业利用标准的机器人控制器，可以迅速组成完成某种作业的多功能机器人。

2 机电一体化的创新

2.1 结构的创新

机电一体化产品结构设计的创新，主要包括产品的机械结构、动力配置、传动方式、周边设备接口形式等。产品结构创新对于机械制造企业是非常重要的，通过结构的创新，才能够实现产品的改进和产品设计的创新。

2.2 功能的创新

在功能方面，机电一体化需要充分考虑使用者和社会的要求，改进产品的制备工艺，完善产品的功能，开发出更加优异性能的产品。为了实现机电一体化产品功能的创新，机械制造企业既可以对原有的产品进行更新换代，也可以重新研制具有新功能的产品，能够保证企业的战略性目标和持续发展，提高企业的市场竞争力。

2.3 造型的创新

在机电一体化产品的外观是使用者首先观察到的，美观的造型能够使人更加喜爱产品。因此，机械制造企业要创新产品的外形，重视产品周边装置的接口和机电之间的耦合，使得产品的美观和功能共存。例如，可以采用机电一体化CAD虚拟原型法、计算机辅助造型等方法进行产品外观的设计，增加产品外观的美感。

2.4 材料的创新

机电一体化产品的材料创新包括两个方面：一是选择具有特殊性能的新材料，如耐腐蚀、耐高温、高强度、体积小、质量轻的材料；二是研发适用于产品的新材料，如纳米材料、陶瓷材料、智能材料、高分子材料、金属化合物等。

2.5 控制系统的创新

控制系统作为机电一体化产品的核心组成部分，受到微电子技术的影响，机电一体化产品逐渐采用了神经网络控制、模糊控制、适用控制等策略，赢得了更广泛的市场。

2.6 传感元件的创新

传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点，是一种机电一体化产品。近年来，传感器的发展迅速，对于新型传感器的需求也不断增加，机电一体化产品要积极研发高性能传感器，促进产品的创新，保证企业的发展前景。

3 机电一体化的发展方向

3.1 智能化

智能化是机电一体化产品的重要发展方向，采取先进的科学技术，根据产品的使用场合，赋予产品一定的智能化，使产品具有人的逻辑思维能力。与人类的智能相比，机电一体化产品的智能化是低级的，只能实现人的一小部分智能。

3.2微型化

机电一体化产品的微型化发展主要是指不超过1立方厘米的产品，发展方向是纳米级和微米级尺寸。微型化的机电一体化产品具有体积小、运动灵活、节约能耗的特点，在信息、军事、医疗领域具有相当高的优势。

3.3 模块化

模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式。机电一体化产品的模块化是个复杂的过程，也是非常重要的工程，可以为机械制造企业带来更大的经济效益和社会地位。

3.4 人格化

由于机电一体化产品的服务对象是人，所以，产品的人性化显得越来越重要。同时，很多机电一体化产品是模拟生物制成的，这也决定了产品具有人格化的特点。人格化的机电一体化产品是使用者迫切需要的。

3.5 网络化

现阶段，网络技术的发展带来了巨大的改革，网络成为人们日常生产生活都不可或缺的。新型的机电一体化产品具有优异的性能、可靠的质量，销量必然会很高。基于网络技术的产品将是一大发展趋势。

3.6 带源化

顾名思义，带源化是指产品本身带有能源，是机电一体化产品的发展方向。带源化的机电一体化产品具有独特的优势和好处。

3.7 绿色化

随着人们生活质量的提高，人们越来越关注环保，绿色化产品是符合时展需求的。绿色化是机电一体化产品的新发展方向。绿色化机电一体化产品在产品的设计、生产、使用、销毁的全生命周期过程中，几乎不会对生态环境造成影响。

4 加强机电一体化水平的措施

4.1 加强基础理论的研究

机电一体化是复杂的过程，涉及到不同学科的知识。要想提高机电一体化的水平，必须要加强基础研究，熟练掌握相关领域的知识，具备扎实的专业技术，依靠科学技术的力量，制造出高质量的机电一体化产品。

4.2 重视人才引进和培养

机电一体化产品的创新需要一大批优秀人才的加入。机械制造企业要加强人才引进计划，注重人才的培养，主要是机械设计理论、计算机软件开发能力的培养，对不同层次和岗位的人员进行专业技能培训。

4.3 加强产品开发和技术创新

机械制造企业要加强产品开发和技术创新，提高产品的先进性。机电一体化产品的开发和创新是国家发展和企业发展的共同需要。企业要根据市场的需要，致力于现有产品的生产，同时，要研制并开发多功能的新产品，有利于企业战略性发展目标的实现，以便于企业社会竞争力的提升。

5 结论

我国机电一体化的现状，主要体现在先进的机械制造技术、自动控制仪器仪表与固态传感器、机器人的智能化、微型化技术。机械制造企业创新产品的结构、功能的、造型、材料、控制系统和传感元件，进而实现机电一体化产品的创新。

机械制造企业要加强基础理论的研究，重视人才引进和培养，加强产品开发和技术创新，提高企业的机电一体化水平。

参考文献

[1] 王宣银，陶国良，陈鹰. 机电一体化的创新及发展方向[J]. 机电一体化，2012，06：5-8.

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一、光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

二、研究现状和发展趋势

1、研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2、发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

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【关键词】机电一体化 现状 发展方向

一、机电一体化的特点

（一）效率得到提高

机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制，使机械规范的进行工作，可以精确的完成来自控系统设定的动作，从而得到最佳的操作，使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率，也大大的提高了产品的质量。

（二）使用性能得到提高

机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式，操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少，这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本，电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作，系统支持重复操作。

（三）功能得到提高

机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用，适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术，机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术，单一功能了，具有了复合的技术与功能，使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。

（四）维护得到提高

机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多，产品在进行安装和调试的时候，是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此，更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能，可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施，使其恢复正常的工作状态。

二、机电一体化产品的结构

（一）机电一体化产品的机械系统

机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分，因此对于机械的结构要求也就更高了，需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。

（二）机电一体化产品的动力系统

机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源，一般的都是以电力为主的，比如电源、驱动电路、电动机等。

（三）机电一体化产品的传感与检测的系统

机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换，使其成为能够测定的物理量，这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定，从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。

（四）机电一体化产品的控制系统以及信息处理

为了满足机电一体化产品的功能和要求，信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息，然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策，对正在运行按照要求进行控制，达到控制的功能。在产品中，信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。

（五）机电一体化产品的执行机构

机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作，控制信息占据这重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件，经常性的采用电液、机械、气动等机构。

三、机电一体化未来的发展方向

（一）机电一体化的智能化

机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视，最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化，以控制理论为基础，融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法，对人类智能进行模拟，致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力，得已达到更高的控制目标，更好的为工业加强效率。

（二）机电一体化的模块化

由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多，所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准，这样可以方便各个部件，单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。

（三）机电一体化的网络化

网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世，只要是拥有独特的功能，并且可靠性比较高，质量能够保证，相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及，以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期，而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品，因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。

（四）机电一体化的微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，是指机电一体化向微型化的方面发展，国外称之为微电子，它的特点是体积小，耗能少，运动灵活。

四、小结

经过本文的分析，可以看出，机电一体化并不是一个孤立的个体，是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物，随着时代的发展以及生产力的需求，机电一体化的发展是必然的，因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。

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关键词 机电一体化；检测与控制；课程整合

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）21-0074-03

传统学科体系的界限随现代科技发展变得模糊，呈现相互渗透和交叉的态势。在机械工程领域，现代机械结构、检测与控制技术往往互为条件并紧密结合。这种密切的关系促使工业生产由机械工程领域迈入以机电一体化为特征的发展新阶段，从而需求大量具备机电一体化基础理论，强调机械动手能力与机电控制能力相结合的新型机械专业人才。为适应这种需求，机械大类下机电一体化方向的教学探讨逐渐被重视，检测与控制类课程在机械专业的教学培养中的地位逐步提高。但传统思想的影响使传统课程和检测与控制系列课程自成体系，内容脱节，造成学生即使熟识机械结构也无法清楚其控制运作流程。要改变知识结构上“机强电弱”的严峻局面，解决知识更新与课时减少的矛盾，迫切要求进行课程内容整合，开展教学改革和实践分析。

基于传统机械专业教学模式，如何把握好机电一体化的内涵，教学中避免机械、检测和控制等技术的简单组合、拼凑，如何通过课程整合和优化课程内容，探讨教学中机电的合理结合，成为教学改革中的核心问题。本文从分析现阶段的具体问题，突出机电一体化的需求着手，面向机械大类进行“检测与控制”系列课程的整合和优化教学改革研究。文中主要分析如何优化课程的配置和联系，有效使用先进的教学方法和手段，充分利用资源，将机械工程的特点和检测与控制的课程整合为一个现代机械工程测控系统的教学体系，使学生在有限的学时内能够掌握机电一体化的基本理论及先进技术，系统、有效地将机、电结合，从而有效提高教学质量和教学效率。

1 优化课程结构，丰富教学内容，推进课程整合

通过企业走访、毕业生座谈等方式，明确了社会对机电一体化方向人才的需求：需具备传统机械专业扎实的机械结构设计、力学分析、切削原理等基础理论，又要有较好的电力电子、电机传动、测控技术等知识。检测与控制系列课程作为机电一体化方向的主要电类课程，内容广且复杂，单纯地将检测与控制系列课程捆绑在传统机械专业上，是不可能达到较理想的教学效果的。因此，根据社会调研的结论，在“机为基础，电为机用，机电合一”思想的指导下，对检测与控制类课程内容进行整合优化。

在课程教学中改变以前惯势，淡化课程中一些纯理论的内容，如传感器的结构形式和工作原理的繁复推导与演算过程，把重点放在常见传感器的应用上。同时适当增加一些跨学科内容，如：如何对传感器输出信号进行处理；结合数控技术和机械加工工艺需求，以一些实际机电设备为例，分析机电测量与控制系统的构建；在检测与控制中，常用的分析信号的方法和仪器以及计算机辅助虚拟软件；等等。通过诸如此类结合机械工业中实际应用的课内整合，合理安排教学内容，增强各部分之间的衔接，使课程内容综合化、一体化，使学生更快地形成熟练的机电一体化综合专业技能。

现阶段各种相关教材各有特点，但都把测试和控制分成两个独立的知识环节，导致学生不能理解测量系统与被控对象、自控系统之间的内在联系，无法正确分析自控系统中测量信号的获取，更无法正确进行测量仪器的选择、配置和使用。此外，教材内容以理论分析为主，抽象枯燥，很难调动学生的学习热情，达不到期望的教学效果。

基于这种情况，通过充分理解教材中基本内容及之间的联系，教学中调整知识结构，大胆合理地对教材内容进行专题式整合，着眼应用，引入机械加工、数控技术等实例来分析，将学习内容按系统性、层次性的特点重新“建构”，使学生对知识有整体的把握。如在课程讲授中，打破教材的局限，把常用的机械量的检测与控制进行整合，形成温度检测控制系统、位移（速度、加速度）检测控制系统等多个专题，结合工业实例，分析信号特征、传感器选用、信号处理、自控系统结构及其动态性能分析等，将教学内容整合为全面系统的机械工业自动测控技术体系。

通过课程整合，体现了机电合一的目标。但要切实取得相应的教学效果，教学设计和教学处理尤为重要。课堂教授语言精炼，突出重点，精粗得当才能化难为易。如检测技术中信号的采集处理都基于传感器，而传感器的工作原理多种多样，后续信号处理也各不相同，讲授中突出常用机械量检测中应用到的传感器及其信号处理系统的分析，淡化检测的繁难理论而重应用，这样适合机电一体化方向的要求。而对包含大量数学推导和电学、力学基础理论的控制部分知识，讲授中辅以动画、录像等手段，以讲清基本原理和分析问题的思路为主线，从专业需求入手，以应用为主，尽可能避开繁复的数学推导，不给学生造成心理压力。

2 以探究性教学模式，引导学生自主学习，加强实践教学

课堂教学以引导学生自主思考、动手实践为目的。教学中以设问—讲授—归纳—解决问题的方式展开，通过课内和课外给学生提供更多的自主学习和实践探究的机会，强化学生知识的迁移能力，使学生具备与未来职业相适应的分析和解决问题的能力。根据学生电类知识相对比较单薄的特点，明确在实践环节上需下大力气。如何利用现有的资源给学生提供更多的实践平台，来实现延伸课堂教学，扩展学习空间，巩固和加深对理论的理解，是教学改革中需要重点解决的问题。

经过这两年的教学改革实践，以验证为主的实践教学模式被打破，为加深学生对基础理论的理解而设置的验证性实验仍保留，但加大综合性实验和设计性实验的比例。其中以典型检测控制系统为实验对象的综合性实验，通过分析系统的结构、选择传感器、分析检测系统的动态参数和控制系统动态性能，从而提高学生运用知识进行分析和综合的能力。增设少量综合性较强的设计性实验，可以综合运用到所学电子技术、传感器与自动检测技术、自动控制技术、计算机等知识来分析、解决实际问题，从而帮助学生全面提高机电一体化的能力。

全面开放实验室给学生提供自己动手、自己思考、自主探究的舞台。学院的创新实验室中齐备的电子元件以及单片机开发板、PCB制版设备等可以让学生在教师指导下将自主设计的思想性产物，通过动手制作变成出色的成品。这个实验室现今保存了近几年来许多学生的实践成果，而这些学生出色的动手实践能力和扎实的机电基础，成为他们就业的竞争资本。此外，利用学校大力支持学生科研的优势，鼓励和指导学生设计制作参与国家、省级创新大赛和挑战杯等。这几年学生取得的成绩，说明部分学生的学习主动性被充分调动，实现了真正意义上的理实统一。

3 课程教学资源包的建设

检测与控制类课程与数学联系紧密，内容多，枯燥且难消化。在教学改革中，努力寻求信息技术与课程教学实践中的整合点，建设完善了信息丰富的教学资源包，藉此作为学生促进知识学习和能力提高的辅助工具。教学改革中的专题式整合教学，课堂教授中将会对教材内容进行调整和组合，并涉及很多来源于教材以外的内容，没有就此整理编写出相应教材之前，建设相应的课程教学资源包对学生来说无疑是加深巩固课堂内容的一个有意补充。

课程教学资源包的建设主要包含理论教学资源包、实验教学资源包、仿真实验平台以及习题库、试题库、项目课题库等。理论课的教学中，多样的媒体软件将繁复抽象的内容通过动画形式直观地展示给学生，如检测类课程中传感器的纯理论不容易理解，通过Flash的小动画来动态显示应变片在力作用下的变形情况、加速度传感器的运动与惯性的应用等；实行全过程的动态课件多媒体教学。一些必讲的公式推导，采用讲解结合PPT逐次推进演示，动态教学引起更强的关注；通过动画、录像等各种资源精心设计探究性教学结构，进行探究性教学，并将行业发展的最新成果及最新动态融于课程教学中，提高学生的学习兴趣，引导学生自主学习。在控制部分知识的教授中，利用基于MATLAB语言建立起来的控制理论仿真实验和教学平台，把控制系统的分析讨论以仿真图变化来验证，让学生接触到仿真软件的使用，并且对理论教学有很好的促进作用。

在实验课教学中，辅以实验教学和学生创新性实验录像等作为教学活资源。开放实验室、开放实验项目，由学生通过网络资源自行设计实验，培养创新能力，培养学生研究性学习的兴趣和能力。已经完成了基于MATLAB的控制理论仿真实验平台的构建，并在理论和实验的辅助教学中收到较好的教学效果，让学生感受了工程设计仿真软件功能的强大。通过这个仿真实验平台，学生可以去分析实践自己的想法，感受实际系统和虚拟系统的统一，从而提高学习的兴趣和主动性。

通过分析整合后的知识体系，以覆盖课程主要内容，涉及基本概念、系统计算、综合分析问题等诸方面，建立相应的习题库，方便学生复习。考试上，对基本理论的考核采取闭卷的方式。但针对课程的应用性要求，总评成绩中加强实践操作的记分权重，鼓励学生结合机械原理及其设计的相关知识，从结合学生实际知识结构建立的项目课题库中挑选题目自己动手设计制作，以期正确引导学生全面掌握知识，会学会用，增强对今后工作的适应能力。

4 结语

过去两年的面向机电一体化方向的教学中，积极推进课程结构和知识结构的整合，加强机电有机融合，形成机电一体化方向合理的检测控制类课程的教学结构。推行了多媒体教学和课堂互动式教学；针对机电一体化的要求对教学内容进行了提炼，不断完善和扩充教学资源包；引入工程软件，通过实际应用和仿真分析，强化教学效果；结合工程实例和设计实例，设置综合性和设计性实验环节，开展探究性的教与学。课程的整合和优化改革，对引导学生自主学习有积极作用，是机械专业下的机电一体化方向机电合一教学的发展趋势。

参考文献

[1]孙晓华，等.机电一体化创新人才培养模式的研究与实践[J].中国教育技术装备，2012（36）：76-78.

[2]杨冠琼.机械工程测试技术教学实验系统的研究[D].重庆：重庆大学，2011（4）.

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【关键词】：机电一体化；技术；发展趋势

随着社会不断进步，机电一体化技术不断发展完善，极大的提高了社会生产力。机电一体化技术是一门具有自身体系的学科，在科技迅速发展的前提下，不断赋予一体化技术新的内涵。机电一体化系统的实体部分，主要是机械部分与电子部分，又通过信息技术把这些部分有机结合在一起，从而构成更为先进的产品，具体包括成型和设计、系统集成、执行器和传感器、智能控制、机器人、制造、运动控制、振动和噪声控制、微器件和光电子系统、汽车系统、其他应用等方面内容。因此，本文首先分析了机电一体化产品的优越性，接着论述机电一体化技术的发展方向，同时提出合理化意见和建议。

一、机电一体化技术发展现状

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是C电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

二、机电一体化技术发展趋势

机电一体化在发展过程中，涉及很多行业和学科，比如计算机、光学、电子以及机械等。但是就目前的发展而言，我国的机电一体化技术与发达国家存在较大的差距。当前机电一体化技术发展方向主要体现以下几个方面：

1.智能化。智能化成为机电一体化发展的重要方向，尤其是人工智能越来越得到广泛的应用，比如机器人与数控机床的应用。同时计算机科学、模糊书序额以及生理学等学科的发展，给当前机电一体化的智能化发展提供了更多的新方法和方向。同时随着微处理器的性能越来越完善，为机电一体化产品智能化创造良好的外部条件。

2.模块化。在实际生产过程中，由于机电一体化种类很多，相应的机械、电气、动力以及动力借口也十分的复杂。因此，要研制智能调速和机电一体化的动力单元，提高视觉和图像等功能的控制单元，最大限度的提高机械装置的操作的效率。通过标准单元，可以有效提高新产品开发的效率，促进生产规模的扩大。另外，为了保证产品质量，还要不断完善相应的标准，做好机电产品的匹配。

3.网络化。网络技术的发展促进了当前生产力的变革，对促进全球经济一体化起到了重要的推动作用，为机电一体化产品提供广阔的市场。比如各种远程控制和监视技术的终端设备就是机电一体化产品。同时随着局域网技术的发展和应用，给社会发展带来了极大的便利。因此，机电一体化技术也会朝着网络化方向发展。

4.微型化。在实际生产过程中，机电一体化朝着微观方向发展。微型化就是要朝着微米和纳米的方向发展。微型的机电一体化产品，占有空间较小，耗能很低，很有很强的量活性，被广泛的应用在社会的各个方面，具有无法比拟的优势。作为机电一体化技术的新尖端分支而倍受重视，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并且向微米、纳米级发展，让机电耗能更少，运动更加的灵活。微型机电一体化发展的技术关键点就是微机械技术，因此，为促进机电一体化技术的良性发展，可以采用超精密技术。

5.环保化。随着工业技术的迅速发展，给人们的生产生活带来了翻天覆地的变化，在享受丰富的物质生活同时，也面临着资源不断减少和环境污染问题，成为制约社会发展的主要因素。因此，在机电一体化产品生产过程中，要进行绿色环保设计，提高机械系统的可回收性，降低原材料消耗，降低机械系统对环境的污染，最大限度的保护环境，避免对环境和人类身体健康造成危害，提高资源的利用率，做好资源的循环利用。因此，节能、环保也是机电一体化技术发展的重要方向。

6.系统化。系统化的主要特点就是结构的开放式和模式化，要求整个系统能够进行灵活的组合和裁剪。同时不断加强通信功能。就目前而言，机电一体化发展趋势更加重视人与产品之间的关系，赋予产品更多的智能和情感。另外，还要要求产品能够模仿生物激励。

综上所述，机电一体化技术是许多科学技术发展的结晶，，是社会生产力客观要求。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来显著的经济效益和社会效益。因此，我国要不断总结经验教训，引进国外先进的技术，促进我国机电一体化技术又好又快的发展。

参考文献：

[1]成文斌. 机电一体化技术的现状和发展趋势研究[J]. 科技致富向导，2012，02：239.

篇(6)

【关键词】机电一体化；核心技术；智能化；传感技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

随着科技的进步与工业的发展，不同学科之间的相互联系共同发展的现象越来越普遍，这些都极大的推动了社会生产力的进步，使工程技术掀起了一场 革命，促进了机电一体化的形成与发展。所谓机电一体化，就是指一种几种学科相互交叉形成的复合技术，其是机械技术与其他高科技技术相互结合而形成的新的产物，也是现代社会发展形势下工业的必然发展方向。这对于提高机械工业的生产技术、产品结构、管理模式等都是具有很大推动作用的。目前我国的机电一体化已经取得一定的发展成果，但相较于其他发达国家来讲，还是有着一定的差距，还必须要不断的进行改革发展，提高科技水平，以促进国内机电一体化水平的提高。

一、机电一体化的核心技术

一般来讲，机电一体化主要是由两大部分组成，即软件技术与硬件技术。其中硬件的组成部分大致有机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分，因而若要进一步的提高机电一体化的发展，就必须要对这些核心技术进行不断的创新与改进。

1、机械本体技术。机械本体对于机电一体化技术的影响主要体现在其性能的高低、质量的和精度的大小等几点内容上，而当前的机械主要是以钢材为主要的原材料，因而在减轻其质量时，可以考虑从更换质轻的材料入手，用非金属的复合高性能材料作为机械的主要结构材料，以此来减少驱动系统的负荷，以提高控制系统的效率，从而实现降低能耗、提高机电效率的目的。

2、传感技术。传感器的最大作用是为了提高其通信能力，即其可靠性的大小、灵敏度与精确度的高低都是影响到机电一体化的技术水平水平的。

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

3、信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

4、驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

5、接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

6、软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域:数控机床、计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、工业机器人。

2．机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段：20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

1、智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

2、系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

3、微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

4、模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

5、网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

6、绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

参考文献：

篇(7)

关键词 机电一体化；计算机技术；微电子技术；发展趋势

中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0043-02

从机械工程发展的角度来说，机电一体化技术的发展决定了机械工程技术革命的发展方向。自上世纪末开始，机械工程领域便发生了巨大的变化，以微电子技术和计算机技术为核心的机电一体化技术迅速发展，并且快速渗透到机械工程领域，对机械生产的结构设计、功能设计以及管理方式等产生了巨大的影响，促进了我国机械工程的不断发展，同时也促进了工业生产革命的巨大变革。近几年，随着通信技术、微细加工技术等新技术越来越多的应用到机械工程领域中，机电一体化技术也发生了巨大的变革，并且向着网络化、智能化的方向不断发展。

1 机电一体化技术

机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机与信息技术、传感器与检测技术、自动控制技术、电力电子技术、驱动技术以及系统总体技术等高新技术群体基础之上的一种高新技术，是包括技术基础，技术原理在内的、使机电一体化产品或系统得以实现、使用和发展的技术。随着科学技术的都不断进步，机电一体化技术在机械领域和电子领域等多种科学相互渗透的过程中逐渐形成，现代科学研究将机电一体化分为技术和产品来年各个主要的组成部分。可以说，机电一体化技术的形成与发展是符合市场经济发展规律和科学技术发展规律的技术，其本身具有强大的生命力，能够应用到任何机械设计和生产领域中，并且通过微电子技术和计算机技术的有效结合，实现了机械设备的自动化和智能化，在工程制造、煤矿生产等领域都获得了广泛的运用。机电一体化技术的技术优势可以归纳为以下几点：第一，高安全性。机电一体化技术所具有的监视、报警以及自动保护等功能使其在众多的领域中都获得广泛关注，其所具有的自动保护功能具有较高的安全性能，最大限度的减少设备和人员的伤害，以此促进了设备使用性能的提升。第二，高生产能力。机电一体化产品具有很强的信息处理和控制功能，尤其是在检验和控制方面具有很高的灵活性。由于机电一体化本身带有完善的控制系统，其能够按照设计要求自动完成动作，并且保证产品的质量具有较高的合格率，而随着科学技术的不断进步，机电一体化的生产能力也将获得进一步提高，自动化程度也将越来越强。第三，使用性能。机电一体化产品具备数字显示和控制程序，用自动程序代替了手工控制程序，不仅降低了人员工作强度，同时更可以在短时间内完成大量的重复动作，且保证产品合格的生产质量。第四，具有较高的可靠性。机电一体化产品的运行可以通过控制系统来实现，只要在控制系统中输入相关的控制程序，便可以实现有效的运行。同时，机电一体化产品能够对正在加工和运行的设备系统进行自动检验和监控，能够及时发现故障并且做出准确的处理，以此保证生产活动持续、稳定的进行。

2 机电一体化技术的应用

2.1工业机器人领域

工业机器人领域的应用是机电一体化技术的典型应用，在汽车装配、食品加工等领域都有着工业机器人的广泛应用，不仅能够促进产品质量的提升，同时也能够极大的降低工业生产的成本，促进企业效益的不断提升。

2.2数控机床领域

数控机床技术也是机电一体化技术一种具有代表性的应用，在过去的多年时间里，我国数控机床的技术的发展智能依靠模仿国外先进的技术来实现，而机电一体化技术的运用，实现了机床主轴和传动系统的自主设计与生产，而且数控加工的精度也在不断提高，对于我国工业生产来说，起到了巨大的推动作用。

2.3计算机集成制造系统

计算机集成制造系统是计算机领域发展的另一个新高度，其将传统的生产部门划分形式进行完全的变革，从订单系统，到产品的研发与生产，完全利用计算机集成制造系统来实现。

3 机电一体化技术的发展趋势

未来机电一体化技术的将向着以下几个方向发展：第一，智能化。智能化是机电一体化技术发展的主要方向，其通过计算机控制系统的运用，将人工智能等技术越来越多的运用到机电一体化设备中，从而个人实现设备独立的判断和学习能力，进而实现自主决策；第二，网络化。随着计算机网络技术的不断发展，机电一体化技术的网络化发展也将成为一种必然。当前的很多机电一体化设备都要依赖于网络技术来实现控制，而未来的机电一体化技术在网络技术的运用方面将更为广泛和成熟，而且可以实现网络系统与工业机器人等终端设备的连接，从而形成一个完整的生产系统，利用计算机集成技术实现系统的控制。第三，微型化。机电一体化技术的发展影受到了越来越多的重视，而随着其应用范围的日渐广泛，在体积与能耗方面也将向着体积更小、更具有灵活性、功耗越来越低的方向发展，光刻技术、蚀刻技术的发展也将为机械元件的生产提供更为细致的工具，这将促进机电一体化产品将向着越来越微型化的方向发展，这也将促进机电一体化技术运用到更广泛的领域中。

4结论

随着科学技术的都不断发展与进步，越来越多的高新科技也将更多的运用到机械工程领域，而融合多种先进技术成果的机电一体化技术也将具有更高的可靠性，其本身所体现出来的智能化与网络化趋势也将促进机电一体化技术的日渐成熟，应用空间也必将越来越大，这对于我国机械工程领域的发展无疑将起到巨大的推动作用。

参考文献

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社，2004.

[2]章浩，张西良，周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究，2006（7）.

[3]梁俊彦，李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007（9）.