時間：2022-05-29 14:33:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、論文提綱.........................................1
二、內容摘要及關鍵詞..................................2
三、正文............................................3-9
四、參考文獻..........................................10
論文提綱
1、機電產品的優越性
2、機電一體化技術的應用
3、機電一體化技術的發展趨勢
4、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺
5、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善
內容摘要、關鍵詞
摘要：隨著科技日益直向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的飛速發展，機電一體化技術應用越來越廣泛，機電一體化逐漸成為國民經濟增長的重要推助力。現如今，我國的機電一體化已取得初步成效，其應用領域不斷拓展，有效解決了人工勞動強度大、工作效率低、不可控質量影響因素多等問題。本文將對機電一體化技術的應用進行簡要概述，并展望其未來發展趨勢。
關鍵詞：機電一體化技術;應用;發展趨勢
探究機電一體化的發展及應用
一、機電產品的優越性
與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性：
（一）使用安全性和可靠性提高
一般機電一體化產品都具有自動監視、提醒、報警等自動保護功能，可以減少和避免人身和設備事故，設備的使用安全性能明顯提高。
（二）生產能力和工作質量提高
一體化的機電產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，可以確保機械按照設計要求完動工作，減少人為者主觀因素的影響。
（三）人機交流和復合功能進一步得到提升
一體化機電普遍采用電子屏數字顯示和程控技術，減少了許多外延性的操作，更加方便、簡單，人機互動更容易。自動補償、自動校驗、自動調節保護等便多的智能化功能，能在不同工作場合領域適應更多的工作要求。
二、機電一體化技術的應用
（一）數控機床
數控機床又稱數字控制機床，是配置程序控制系統的一種自動化機床。經大量試驗數據表明，機電一體化技術是數控機床發展的可靠支撐，不僅提了升數控機床的加工精度、加工質量以及加工效率，同時還有助于加工性能多樣化，以滿足多元化的工業生產要求。數控機床的實際生產制造過程中，機電一體化技術為總線系統和CPU之間的多重連接提供便利，這對提高管理效率，豐富數控機床種類極為重要。首先，可以削弱多臺數控機床的排斥效應，為機床使用周期的延長、生產效率的提高奠定了良好基礎;其次，用戶可以按照實際生產需求，對操作管理進行自定義設計，大幅度提高了數控機床的智能化水平。
（二）分布式控制系統
機電一體化技術應用于分布式控制系統，可以針對性解決集中控制系統的不足。首先，便于分布式控制系統進行控制流程簡化，提高操作穩定性，進而實現對多臺主機的有效管控。其次，可以強化系統運行的安全管理。具體來講，分布式系統與機電一體化技術的結合，有助于控制級別多樣化，以便針對不同生產情況，主機可以進行不同的操作管理。同時，還可以化繁為簡，優化在線生產以及生產計劃等功能，大幅度減少因控制系統故障導致的一系列后續問題。
（三）全自動照相機
全自動照相機是機電一體化技術應用的另一代表性產品。該類型照相機可以利用微電子技術，根據光線條件、拍攝距離等，自動對光圈、曝光速度以及焦距進行最優化選擇。全自動照相機主要分為機械與電子兩大組成部分，它們互相協作，是一個不可分割的整體。全自動照相機不僅包含精密機械以及復雜電路，同時還涉及光電檢測、液晶顯示等多種先進技術。
（四）工業機器人
在工業生產過程中，危險生產環節以及作業環境惡劣等情況在所難免，這導致人工操作存在諸多安全隱患。基于此，人們結合機電一體化技術，利用機器人代替人工進行高危操作，以降低工人勞動強度以及作業危險性，有效避免安全事故頻發問題。縱觀工業機器人發展史，有3個重要轉折點：第一代機器人只能機械性重復簡單工作，其自動化水平以及對于外界環境變化的敏感度偏低;第二代機器人可以部分感知外界工況，并可對部分信息進行判斷與分析;第三代機器人的智能化水平較高，基本可以模擬人腦思維模式。這也是當下機電一體化技術的研發核心課題。
三、機電一體化技術的發展趨勢
（一）人工智能
人工智能技術的迅猛發展，為機電一體化技術的智能化建設提供了可靠技術支撐。人工智能，就是指機械設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行有效分析與處理。與前兩代機器人相比，第三代機器人的人工智能水平得到大跨步發展。與此同時，學習能力也是人工智能技術的重中之重，可以有效提升機電設備控制管理系統的精確性、高效性。
（二）網絡化
當今社會是信息化時代，網絡化是機電一體化技術發展的重要發展趨勢。網絡信息通訊技術的合理應用，可以強化機電一體化的遠程管控質量，工作人員不需要對生產車間進行實時監控，就可以在任何時間、地點反饋生產信息，對生產規劃進行動態管理，并根據實際情況，及時采取應對措施。
（三）模塊化
實現模塊化是機電一體化發展的迫切需求。然而，由于市場上的機電一體化產品五花八門，且不同配件往往產于不同的制造廠商，導致同一類型的機械設備多少會存在一定差異。同時，模塊化對產品標準提出了更嚴格的要求，真正實現產品模塊化，并不容易。因此，相關人員應加大研發力度，充分調動一切可利用資源，不斷拓展資金渠道，為部件接口統一化奠定堅實基礎。
四、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺
為應對技術壁壘和反傾銷，應由政府和行業協會、出口企業建立全面系統的專業信息平臺。我國缺和一個綜合性的信息平臺，使政府的調控和監督作用難以有效發揮，行業協會的作用也很難到位，企業對國際標準或進口國標準等信息滯后，技術發展遇到壁壘。
五、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善
我國有許多產品沒有建立統一的技術標準，存在有標準不統一或低于標準的現象。這對于向其它國家作為主機出口發展方向的企業是一個無缺失。執法的不嚴不及明也使企業沒有嚴格的質量標準意識，使我國機電產品在國際市場存在很大的質量疑問。
要使我國的機電產品在國際上有一足之地，要完善技術標準和相關法規的建設。
六、結束語
綜上所述，機電一體化包含計算機技術、機械加工技術、電子信息技術等多方面內容，對社會生產力以及工業產業的發展具有直接性影響。只有機電一體化理念與時俱進，才能保障我國工業生產力在國際市場占有一席之地。因此，相關政府主管部門應健全制度體系，完善生產標準建設，積極拓展資金渠道，鼓勵企業創新技術，促進機電一體化在人工智能、網絡以及模塊化、綠色化等方面實現大跨步的飛躍，為社會發展以及GDP增長提供可靠推助力。
參考文獻
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2、 關磊.基于PLC/單片機控制的光機電一體化系統的研究[J].現代職業教育，2018(07):190.
2.先進教學手段的應用。（1）運用多媒體進行直觀教學。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，而且學生興趣倍加，容易理解，提高了教學效率，增大了課堂教學的信息量。（2）聯系生活，啟發學生思維。課堂教學重在理論聯系實際，運用生活中的實例，既有助于學生對理論知識的掌握，又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調速時，結合變頻空調原理和特點，來分析變頻空調與普通空調之間的區別，從而闡述變頻調速的優點，學生增加了生活知識和學習的趣味性。（3）與時俱進，激發學生的求知欲。教師應該與時俱進，了解課程最新的技術動態，并把它傳授給學生，只有這樣才能激發學生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機中，運用高速磁懸浮列車的例子給學生進行了講解，從而大大提高了學生的興趣、求知欲和學習的動力。
3.改革優化實踐環節。實踐教學是技術應用能力形成的重要環節，也是高職專業教育教學的重點。為了培養學生專業技術能力，改革傳統的實踐教學模式，將實踐教學分為三個階段進行：（1）實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗，使學生掌握基本實驗儀器的使用，基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。（2）單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等，學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能，參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。（3）綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等，學在實訓中，采用邊教、邊學、邊做的教學方法，通過典型零件數控加工案例引導教學設計，針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案，并在加工現場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，以合作完成實訓教學過程。融“理論、示范、練習、反饋”于一體，將“教、學、做”合而為一。有效培養學生的技術應用能力。生根據實際生產任務，在不同的崗位上完成實踐任務，畢業后實現“零距離上崗”。
（四）建設特色課程
在課程設置上根據對企業人才需求情況和對近幾年畢業生就業情況的調查，以工作過程為導向，以工作任務或產品為載體，根據學生就業崗位群的任職要求，參照相關的職業資格標準，通過與企業有關人員共同論證，進行課程設置。課程內容的確立與工作過程各階段的任務密切相關，在與企業的深度耦合中，通過對職業崗位群從業人員和與職業崗位群有關的人員及專家進行調查，通過對在職業崗位上工作的學生的描述，經過分析、歸納、整理、綜合，確立職業崗位工作過程中不同階段的工作任務，將工作任務和內容轉化為學習領域的課程內容，通過對工作過程各階段的各級工作任務的使用頻率和難易程度進行分析，確定適用于不同層次的專業核心課程內容和學時安排。
（五）總結
機電專業教學中必須堅持“面向現代，面向世界，面向未來”的發展方針，從實際出發，確定教學改革思路、培養目標，深入改革課程體系、教學方法和教學內容，使專業人才培養與未來社會發展需要相適應。在對學生的培養方面要做到：1.培養學生的綜合應用能力、實際動手能力、工程設計和創新能力，學生能根據一般的設計要求和動作流程完成整個控制系統的設計。2.提高教學質量，培養了學生的學習興趣。3.在實驗和設計中增強了他們的團隊合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發，抓好課程理論、實踐、考核的每一個教學環節，不僅充分發揮了學生的開拓創新精神，而且充分調動教師教學和教改的積極性，在教與學兩個積極性的推動下，教學質量得以大幅度提高，使高校為社會主義現代化建設培養出更多優秀的人才。
【論文關鍵詞】機電一體化教學改革專業特色
【論文摘要】針對機電一體化專業教學不能滿足經濟快速發展的需求這一現狀，提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法，提出在實踐環節深化改革，在專業培養方案上努力突出專業特色的重要性，淡化了原專業課和專業基礎課的界限，對課程實踐教學進行了改革，體現了機電教學的特色。
【參考文獻】
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1.1在現代機械制造業中的應用傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上，靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
1.2在飲料行業中的應用機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。
1.3在鋼鐵企業中的應用
1.3.1計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。
1.3.2現場總線技術(FBT)現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。
1.3.3交流傳動技術隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
1.3.4開放式控制系統“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
1.3.5分布式控制系統(DCS)分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2機電一體化技術的發展趨勢
2.1智能化智能化即要求機電產品有一定的智能，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數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2數字化微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
2.3模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。
2.4網絡化網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
2.5自源化自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，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，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。
2.6人性化人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。
2.7微型化微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執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。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。
2.8綠色化工業發達給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果，所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
3結束語
隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
摘要：隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術的應用進行闡述，并對其發展進行探究。
關鍵詞：機電一體化應用發展
參考文獻：
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社.2006.
在建筑機電一體化設備安裝工程中，組織管理發揮著至關重要的作用，并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進度有著密不可分的聯系。為了進一步加強組織管理，應該將工程項目的實際情況作為基本依據，組建一支執行力較好的管理團隊，認真做好組織管理責任分工和計劃，建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道，確保信息真實、全面、及時的反饋和傳輸，同時要處理好管理中存在的問題，進一步提高團隊的整體素質和水平，為組織管理義務和權利的落實提供保障。
2安裝主要設備
2.1安裝遠程處理機一般來說，各可重構處理單元RPU與樓宇自動控制系統之間的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU對同一個系統進行控制。通常情況下，空調機組是建筑電氣設備自動化系統監控的主要目標，所以在機房中或附近布置好PRU，將空調機組控制系統運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行連接。
2.2建筑電氣設備自動化系統的布線在建筑電氣設備自動化系統的布線中，要搞清楚每條線路需要用到的導線，尤其是專門導線，比如水位浮子開關線路、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、信號與電源線都應該分管敷設，其中網絡控制器、數據顯示通道、網關以及計算機等電子設備的工作地應該連接在單獨接地干線上。由于智能建筑中需要安裝的電子設備有很多，這些設備所屬的系統也不同，并且這些設備的功能、抗干擾能力以及工作頻率都存在著一定的區別，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安裝輸入設備在安裝輸入設備時，一定要選擇好合適的位置，尤其是方便維護和調試的地方。由于傳感器的類型有很多，每一種傳感器的產品要求、設計都存在著個體差異性，在安裝方面也具有一定的區別，所以一定要根據產品的實際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關、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，而風汽壓力傳感器、風管型濕度傳感器、空氣質量傳感器以及室內溫度傳感器等則不能安裝在出風口和蒸汽放空口處。
2.4安裝輸出設備在安裝輸出設備時，也應該結合實際情況，制定合適的安裝方案。比如電動閥門的箭頭、風閥箭頭就應該與水流方向、電動閥門、風門的開閉保持一致。當出現電動閥門的口徑沒有和管道口徑保持一致的問題時，應該及時采取管件漸縮的解決方案，但是閥門的口徑通常應該高于管道口徑2個檔次，并進行精確計算，盡量與設計要求相符。此外，通常在回水管上安裝電磁與電動調節閥。
3安裝主要機械設備的方法
3.1安裝冷水機組正式安裝前，應該將平面設計圖作為基本依據，對施工現場進行放樣畫線，將機組中心線的位置確定下來，然后對設備進行基礎處理，設備基礎處理符合施工要求后，再開始安裝設備。設備運行到達基礎位置后，運用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設備放下，對墊鐵進行調整，使設備底盤保持水平狀態，并壓實墊鐵。
3.2安裝水泵安裝前，現依照設計圖紙確定水泵位置，通過人工的方法將水泵放置在基礎位置上，將地腳螺栓上好，使水泵中心線與基準線基本保持一致，運用墊鐵對設備底座進行調整，使其保持水平狀態，并運用水平尺檢驗；找平找正后，開始灌注混凝土；找正聯軸器，泵與兩連軸節端面、兩軸水平度以及電機軸的同心度之間的間隙滿足驗收要求；試運轉水泵，先對電機進行單獨運轉，轉動方向正常，轉動不存在任何異常情況后，再對聯軸器的連接螺栓進行安裝，安裝之前，先用手將水泵軸轉動，如果沒有出現雜音、卡阻等異常情況，可以進行下一步安裝。人工啟動泵之前，應該先將出口閥門關閉，然后將電機啟動，等泵運轉正常后，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行檢查，確保運轉正常。
3.3安裝燃油鍋爐安裝然后鍋爐時，應該堅持便于維修、整齊排列以及流程合理的基本原則。正式安裝前，應該將平面設計圖作為基本依據，先進行放樣畫線，將機組和鍋爐的中心線位置確定下來，然后對設備進行基礎處理，設備基礎處理符合施工要求后，再開始安裝設備。設備運行到達基礎位置后，運用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設備放下，對墊鐵進行調整，使設備底盤保持水平狀態，并壓實墊鐵。
4電動機的調試方法
在建筑設備安裝工程中，電動機的安裝調試作為其中的一個重要環節，在一定程度上與安裝質量的提高有著密不可分的聯系。電動機是電梯、水泵、風機等各種設備的核心動力部件，電動機調試包括諸多內容，其中有電動機故障檢查、運行以及啟動等，在完成機電設備的安裝后，通常需要調試各種系統，目的是對安裝調試、制造以及設計的質量進行檢驗，對設備持續工作的可靠性進行驗證，檢測設備性能，確保設備安裝質量。
4.1認真檢查電動機及控制系統在啟動電動機前，應該認真檢查電動機及控制系統，一般來說，檢查內容主要包括以下幾個方面：（1）檢查電動機的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致，接法是否正確，電壓電源是否穩定；（2）運用兆歐表對電動機各相繞組之間的絕緣電阻進行測量，需要注意的是，測試前，應該先將電動機的外部接線拆除。如果測試結果顯示絕緣電阻值偏低，應該先烘干電動機，然后再對絕緣電阻進行測量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）對保護電器的整定值進行檢查，是否符合標準，檢查靜、動觸頭是否接觸良好，對電氣控制裝置的型號規格進行檢查，確定是否滿足規定；（4）對電動機的和通風系統進行檢查，確定運行正常。檢查電動機的軸承是否缺油，轉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）對電動機機組周圍進行檢查，查看有沒有影響機組正常運行的雜物，確保電動機組的順利運行。
4.2重點檢查內容在電動機運行的過程中，還需要做好全面的檢查，其中包括以下幾方面內容：（1）檢查電壓是否滿足運行要求；（2）檢查電動機所帶動的設備是否正常運行，設備與電動機之間是否正常傳送；（3）在電動機運轉的過程中，檢查是否存在噪音或雜音，電動機旋轉的方向是否與設計要求保持一致；（4）電動機運行的過程中，對電動機的狀態進行全面觀察，有無燒焦味或冒煙。
5結束語
機電一體化作為一門獨立的交叉學科，具有跨學科性、綜合性性的特點。現代信息時代的到來，尤其是現代計算機技術的不斷改進和完善，促使機電一體化飛速發展并且在現實生活中得到前所未有的廣泛應用。
2機電一體化發展趨勢
隨著各科技術的不斷發展、相互融合，以及社會經濟發展對機電一體化提出的必然發展需求，導致機電一體化在未來的發展過程中將呈現以下幾大趨勢：
（1）智能化。人工智作為科技進步的一種體現，代表著一種新的生產力，在問世之初就得到了社會各個方面的關注。“智能化”的主要描述對象是機器設備的行為，這是各科學技術相互融合的一個必然結果，即結合控制理論、計算機科學、心理學等新思想，使機器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發展進程，實現目標。
（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機電一體化產品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點是主要體現在:體積小、耗能小、運動靈活。機電一體化技術的微型化將在社會的各個方面得到應用，尤其是精細化的行業和部門，如：醫療、軍事、信息等多個方面。
（3）綠色化。社會的持續發展給人們帶來巨大改變，在物質豐富、生活舒適的同時，資源減少，生態環境嚴重污染等問題要同時浮現。在保護環境成為社會發展的必然前提的社會環境下，綠色產品的概念應運而生。作為綠色產品必需滿足符合環境保護及人類健康這兩大硬性指標，這主要體現在其產品的設計、產品的制造過程、產品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機電一體化這一特殊的對象，其綠色化主要體現在產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自然環境，同時能夠回收利用。設計綠色的機電一體化產品，順應了時代的發展要求，將具有廣闊的發展前景。
（4）模塊化。在現實社會的生產過程中，生產具有標準的、統一接口的一體化產品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產品的各種類具有明確的技術標準，第二，生產機電一體化電子產品的廠家能夠嚴格按照各種類的技術標準進行生產，且所生產的產品各項技術指標過關。但是，現實社會中這兩方面的因素不能夠達到生產標準化、統一接口的機電一體化產品單元，成為一項十分復雜的事情。但研制和開發具有標準接口機電一體化產品單元本身對于機電一體化的發展是非常重要的事情。
（5）網絡化。隨著網絡技術的發展，科學技術、工業生產、人們生活等方面都發生了重大改變。在全球經濟發展過程中，各產品的生產、銷售等各個環節都隨著網絡的全球化納入到全球經濟發展過程中，各企業之間的競爭也隨著這種進程呈現出全球化的態勢。可以毫不夸張的說，只要研制出的機電一體化新產品滿足社會需求且質量保證，暢銷全球將不是問題。
3機電一體化技術在工程機械中的應用
機電一體化技術在被引進工程機械這一領域后，其應用領域及范圍非常廣泛，這主要源于機電一體化技術在工程機械領域所產生的以下幾大方面作用：
3.1監督與控制
機電一體化這一技術被引入到工程機械領域之后，在該領域所發揮的作用主要是利用電子一體化產品的各種功能如智能化，其所發揮的作用主要多種多樣，其中監督與控制作用是在該領域所發揮的關鍵作用之一。監督和控制主要是利用了機電一體化的半智能化特點，對工程機械的使用過程及故障的出現進行自動的監督和控制，從而減少相關事故的發生，提高安全性。這主要體現在以下三大方面：第一、電子監控，第二、自動報警、第三、故障自診。
3.2節能降耗
沒有將機電一體化引入至工程機械領域時傳統意義上的工程機械領域，存在一個非常突出的問題：功能與功能之間無一定的相關性、聯系性，呈現相互杜歷的態勢，這就致使各功能之間不能進行有機的協調統一，從而致使設備的利用效率偏低，生產資源浪費相對比較嚴重。
3.3提高作業精度
產品的作業精度直接影響著工程的質量，對于工程所具有的各種效益必將產生直接的影響。這不僅體現在施工過程中，在簡單的產品生產過程中同樣如此。一般情況下，機床加工的不良產品的成因主要是人的因素，即人的技術水平以及操作經驗。機電一體化技術在工程機械中的引用，很大一方面是借助電子系統的精密控制系統，從而，不僅實現了其自動化、智能化，而且同時減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機械工作的精密程度，確保產品質量。
3.4降低勞動強度
目前，工程機械施工操作過程中呈現的自動化或者半自動化這一特點，是對機電一體化技術引入后的一個必然結果。這促使在施工過程中，勞動者的勞動強大得到大大降低，同時能夠在同時間段內完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。
4結語
1引言
在現代化生產過程控制中，執行機構起著十分重要的作用，它是自動控制系統中不可缺少的組成部分。現有的國產大流量電動執行機構存在著控制手段落后、機械傳動機構多、結構復雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執行機構的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉速和其內部減速齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調整，其通用性較弱。整個機構缺乏完善的保護和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統的安全性較差，不便與計算機聯網。鑒于以上原因，采用傳統的大流量電動執行機構的控制系統，可靠性和穩定性較差。隨著計算機網絡、現場總線等技術在工業過程中的應用，這種執行機構已遠遠不能滿足工業生產的要求。筆者設計的大流量電動執行機構，采用機電一體化技術，將閥門、伺服電機、控制器合為一體，利用異步電動機直接驅動閥門的開與關。通過內置變頻器，采用模糊神經網絡，實現閥門的動作速度、精確定位、柔性開關以及電機轉矩等控制。該電動執行機構省去了用于控制電機正、反轉的接觸器和可控硅換向開關模件、機械傳動裝置和復雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護較完善、便于和計算機聯網等優點。實際運行表明，該執行機構工作穩定，性能可靠。
2電動執行機構的硬件設計及工作原理
電動執行機構控制系統原理框圖如圖2-1所示。智能執行機構從結構上主要分為控制部分和執行驅動部分。
控制部分主要由單片機、PWM波發生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執行驅動部分主要包括三相伺報電機和位置傳感器。
系統工作原理：
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A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發生器，產生的PWM波經光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現電機的變頻調速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。
控制系統各功能元件的選型與設計：
1)單片機選用INTEL公司生產的8031單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統的信號處理：接收系統對轉矩、閥門開啟、關閉及閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發生器所需要的控制信號；處理IPM發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；提供顯示電動執行機構的工作狀態信號；執行控制系統來的控制信號，向控制系統反饋信號；
2)三相PWM波發生器PWM波的產生通常有模擬和數字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現象，精度低，限制了系統的性能；數字法是按照不同的數字模型用計算機算出各切換點，并存入內存，然后通過查表及必要的計算產生PWM波，這種方法占用的內存較大，不能保證系統的精度。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行整個系統的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產的SA8282作為三相PWM發生器。SA8282是專用大規模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。
3)智能逆變模塊IPM為了滿足執行機構體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執行機構主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數為0．75。經計算可知，選用日本產的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統要求。該功率模塊集功率開關和驅動電路、制動電路于一體，并內置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關器件。
4)位置檢測電路位置檢測電路是執行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統的電動執行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，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字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區限制、穩定性高、無溫度限制等特點。
5)電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護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)通訊接口為了實現計算機聯網和遠程控制，選用MAX232作為系統的串行通訊接口，MAX232內部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉換成TTL電平給8031，實現單片機與其它微機間的通訊。
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內部有114字節的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數據。
8)液晶顯示單元為了實現人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數等信號進行設置或調試。并采用文字和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。
9)程序出格自恢復電路為了保證在強干擾下程序出格時系統能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監視程序運行。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變為高電平，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續監視程序運行。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。
采用雙環控制方案，其中內環為速度環，外環為位置環。速度環主要將當前速度與速度給定發生器送來的設定速度相比較，通過速度調節器改變PWM波發生器載波頻率，實現電機的轉速調節。速度調節器采用模糊神經網絡控制算法(具體內容另文敘述)。
外環主要根據當前位置速度的設定，通過速度給定發生器向內環提供速度的設定值。由于大流量閥執行機構在運行過程中存在加速、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、當前位置以及運行速度有關。速度給定發生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據當前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。
執行機構各階段運行速度的計算原理
圖3-2為執行機構的典型運行速度圖，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生改變的那一點稱為起始段點，相應的時間稱為段起始時間，如圖3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相應的速度稱為段起始速度，如圖3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。
設第i段速度的變化速率為ki，則有：
式中：Δv為兩段點之間的速度變化值，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、當前位置以及運行速度的大小確定。
4關鍵技術問題的解決
該電動執行機構采用了最新的變頻調速技術，電機驅動功率小于5．5kW。用戶可根據需要設定力矩特性，根據控制的閥設定速度，速度分多轉式、直行程、角行程3種方式。控制系統由閥位給定和閥位反饋信號構成的閉環系統，控制特性視運行方式、速度而定，并具有自動過流保護、過載保護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉等保護功能。
該執行機構解決的關鍵性技術問題主要有：
1)閥門柔性開關柔性開關主要是為了當閥關閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執行機構內部的微處理器根據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。一旦輸出力矩達到或大于設定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內部過度的撞擊，從而達到最優關閉，實現過力矩保護。
2)閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開和全關位置。在傳統執行機構中，該位置的檢測是通過機械式限位開關獲得的。機械式限位開關精度低，在運行中易松動，可靠性差。在文中，電動執行機構極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發生變化或變化較小，即認為己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門的安全關閉或全開。省去了機械式限位開關，無需在調試時對其進行復雜的調整。
3)電機保護的實現為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內置于電機內部。
4)準確定位傳統的電動執行機構在異步電機通電后會很快達到其額定動作速度，當接近停止位置時，電機斷電后，由于機械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉動來校正。機電一體化的大流量電動執行機構根據當前位置與給定位置的差值以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化速率ki，使閥門在較低的速度下實現精確的微調和定位，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兩組獨立的正負電源。若運放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發光強度將增強，則使其集射極電壓減小，最后使運放A反相端的電位降低，回到正常狀態。若A的反相端電位負向偏離虛地，也可以重回到正常狀態。從而增強了系統的抗干擾性。
5結束語
該執行機構集微機技術和執行器技術于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執行機構可以在一定范圍內具有不同的運行速度和關斷力矩。該智能執行機構采用了液晶顯示技術，它利用內置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關狀態和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數設定，當系統出現故障時，能顯示出故障信息。總之，該執行機構集測量、決斷、執行3種功能于一體，順應了電動執行機構的發展趨勢，它的研制成功給電動執行機構的研究開發提供了新的思路。
參考文獻
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［3］AntsaklisPJ．Intelligenceandlearning［J］．IEEEControlSystMag，1995(15)．
關鍵詞：機電一體化仿真容錯糾錯
一、引言
現代機電產品正朝著集成化、自動化、智能化的方向發展，有的機電產品對人的依賴性越來越小，發生故障根本不可能由人去維修，有的機電產品形成大系統，一旦發生故障可能導致重大事故，并造成巨大經濟損失。例如：美國發射的“勇氣”號火星車和“機遇”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型衛星運載火箭，在接受最后檢測時突然爆炸，導致現場21人被炸死，另有20多人身受重傷。
這些集成化、自動化、智能化的機電系統發生故障的隨機性很強，往往難以預料，但工程實踐表明除了少數突發故障以外，大多數故障是一個漸進的過程。如果早期發現，及時采取恰當的措施是完全可以防止的，機電產品容錯糾錯設計與仿真技術研究以及容錯技術的應用正是順應了這種需求。
容錯技術為提高系統的可靠性開辟了一條新的途徑。雖然人們無法保證所設計的系統各個構成環節的絕對可靠，但若把容錯的概念引入到機電產品，可以使各個故障因素對產品性能的影響被顯著削弱，這就意味著間接地提高了產品的可靠性。研究和應用容錯技術，對于保障機電系統運行的連續性和安全性，減少安全事故，提高現代機電產品的經濟效益和社會效益，具有非常重要的意義。
二、仿生硬件容錯研究現狀
隨著電路系統功能的復雜化，傳統的硬件容錯技術越來越不能滿足日益龐大的電路系統要求。為了提高系統可靠性，人們提出了動態地對故障進行自檢測、自修復的要求，并努力尋找新的容錯設計方法。早在20世紀50年代末，計算機之父馮•諾依曼就提出了研制具有自繁殖與自修復能力通用機器的偉大構想。
研究人員從自然界得到靈感，將自然計算(如進化計算，胚胎理論等)引入到硬件設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邦工學院于1992年提出的，雖然歷史不長，但其發展非常迅速，現在已經成為國際上的研究熱點之一。仿生硬件早期也稱為進化硬件(EvolvableHardware，EHW)。A.Thompson等人較早提出了EHW應用于容錯方面的想法。仿生硬件是一種能根據外部環境的變化而自主地、動態地改變自身的結構和行為以適應其生存環境的硬件電路，它可以像生物一樣具有硬件自適應、自組織、自修復特性。采用仿生硬件實現的容錯，不需要顯式冗余，而是利用進化本身固有容錯的特性，這種特性帶來的優勢是傳統方法通過靜態冗余實現容錯所不能比擬的。
三、仿生硬件的容錯技術新思路
基于仿生硬件的容錯研究，對建立借鑒生物進化機制的硬件容錯新理論、新模型和新方法，提高硬件系統的可靠性，具有至關重要的意義。
(一)胚胎型仿生硬件的容錯體系結構和容錯原理
仿生硬件可以分為進化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也稱為胚胎電子系統，是模仿生物的多細胞容錯機制實現的硬件。
胚胎型仿生硬件的容錯體系結構，主要由胚胎細胞、開關陣和線軌組成。開關陣根據可編程連線的控制信號完成開關閉合，控制線軌內各線段的使用。胚胎細胞包含存儲器、坐標發生器、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據位串，并根據細胞狀態和坐標發生器計算出的結果，從配置位串中提取一段經譯碼后對胚胎電子細胞的換向塊和功能單元進行配置。坐標發生器根據每個細胞最近兩側(左側和下側)鄰居細胞的坐標為其分配坐標。I/O換向塊為細胞功能單元間的可編程連線提供控制信號。功能單元用于實現一個n輸入的布爾函數，用于實現所需的細胞功能。直接連線負責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陣。控制模塊完成細胞的工作狀態檢測、故障診斷、控制細胞冗余切換。
(二)胚胎型仿生硬件實現容錯的策略
為了實現對故障細胞的容錯，常用的容錯策略有兩種：行(列)取消和細胞取消策略，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的對策。在深入研究胚胎仿生硬件容錯體系結構的基礎上，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，若一個細胞出錯，則它所在行(列)的所有細胞都將被取消，而該行(列)細胞的功能將被其上一行(右一列)的細胞所代替，即當一個細胞出錯時，細胞所在行(列)上移(右移)到一個備用行(備用列)來代替它當前的工作。
2.細胞取消策略。在細胞取消中，用備用細胞代替故障細胞分兩個階段。當某一行的出錯細胞數超過備用細胞數時，整行被取消，行細胞上移，用備用行取代出錯行的功能。
(三)胚胎型仿生硬件實現容錯的流程
胚胎型仿生硬件容錯的流程為：
(1)根據設計需求選擇器件，確定硬件設計方案；
(2)以電路結構及有關參數等作為染色體進行編碼，按照進化算法的進化模式對系統進行進化操作；
(3)一般以電路的功能與預期結果的符合程度作為個體的適應度。根據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實測計算群體中的每個個體的適應度；
(四)胚胎型仿生硬件內部錯誤檢測機制
錯誤檢測是胚胎型仿生硬件實現容錯的前提，本文在此著重研究針對細胞故障的錯誤檢測機制。
基于細胞功能單元的三模冗余與多數表決器電路實現是硬件容錯常用的冗余容錯策略。
多數表決器判斷輸出多數細胞模塊的信號，但并不能判斷出具體哪個細胞出現了錯誤，也就沒法啟動對出錯細胞的重啟動或重構來修復該細胞。為了能檢測出錯細胞的具置，從而修復該細胞，進一步提高三模冗余的可靠性，需要設計相應的差錯檢測器。
參考文獻：
[1]高金吉，裝備系統故障自愈原理研究.中國工程科學，2009(5).
一、檢測層：檢測元件調試
機電一體化系統中用到的傳感器非常多，如檢測物體的位置、顏色的判別、材質的判別、姿態判別、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。學習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。我們能很快地教學生將傳感器輸出端口與控制器進行連接，然后將待檢測物通過傳感器，對應的PLC輸入點就會有一個輸入信號，即傳感器有輸出信號，也可以據此判斷傳感器是否工作，否則要查明故障。學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：控制元件的調試
有了上一步的檢測工作，引導學生完成控制層的編程，學生就會躍躍欲試。控制元件是組成自動控制系統的基本單元，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。控制元件構成的電機主要有直流伺服電動機、直流測速發電機、步進電機、旋轉變壓器、自整角機、交流伺服電動機、無刷直流電動機、開關磁阻電機、超聲波電機和直線電機等。對于如此多的控制元件，我們教學生的就是分清各種控制元件能接受什么樣的信號。根據信號的特點，我們用控制器給其相應的信號，在相應的信號作用下，控制元件能有相應的動作，則表示控制元件能受控。在大的系統中，同樣只要將控制信號發出，就能有相應的動作。例如，步進電動機的控制，只要將脈沖信號和方向控制信號發給步進驅動控制器，用控制器輸出兩個信號，如果步進電動機能工作，則表明控制正常。系統同樣只要給出相應信號，步進電動機同樣能正常工作。據此，學生調試工作又進了一步。此時要告訴學生，只并差一步的控制工作，我們就會完成系統的分步工作。
三、執行層：驅動元件調試
什么是執行層的調試呢？簡單地說，就是我們要執行的工作任務。首先，我們了解一下執行層的情況。執行元件是根據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。在機械自動化系統中，執行元件根據輸入能量的不同可分為電動、氣動和液壓三類。電動執行元件安裝靈活，使用方便，在自動控制系統中應用最廣。氣動執行元件結構簡單，重量輕，工作可靠并具有防爆等特點，在中、小功率的化工石油設備和機械工業生產自動線上應用較多。液壓執行元件功率大，快速性好，運行平穩，廣泛用于大功率的控制系統。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，還是數字量等。如果是模擬量的，要分清其模擬量大小和性質，據此給相應的量，執行元件就會動作。在大系統中也只要給出相應的信號，執行元件就能正常工作。要分清我們要執行的工作任務，比如將電磁閥接好線，用控制器給出相應的信號，電磁閥就會正常工作。至此，學生完成了每一個分項工作，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、系統層：控制系統綜合調試
經過以上分析并進行調試后，學生紛紛將自己上述步驟所完成的工作進行綜合。此時，可以設置一個學生比賽環節，讓學生進行綜合調試。控制系統在調試時，引導學生按如下步驟進行，會取得事半功倍的效果。首先檢查接線，核對地址，逐點進行，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，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系，如手動、半自動和自動工作模式。最后還要進行異常條件檢查。在經過上述調試后，如程序、功能有所變動，也應及時調試，達到完美的效果，確保系統具有正確工作、可靠、簡短、省時、可讀和易改等特征。掌握了以上分層調試的方法，學生能很快地將一個復雜的系統最小化，進而完成一個綜合系統的調試，學生的作品成果也就呈現出來了，學生的綜合技能在分步分層調試過程中得到了大力提升。
五、小結
本文是筆者對多年自動化技術教學工作教學方法的總結。由于學生的特點和素質差異性，以及各校教學安排各不相同，在實際教學過程中，應根據實際情況加以調整。由于本人水平有限，敬請各位自動化技術同行和教師給予指正，在此表示衷心感謝！
作者：吳啟紅
①教學內容改革的指導思想。改革理論課堂內容教學以灌輸知識為主、實驗教學內容以驗證/簡單設計為主的弊端，在實際中把握“立足測控專業基礎、緊跟測控技術發展前沿”的思想，以點帶面，加強教學內容及方法的改革，從以往單一的傳授知識為主過渡到教學內容上知識、能力與思維培養的并重，立足于調動學生主觀能動性，變學生“要我學”為“我要學”，把學生從應試學習中解放出來，全面激發學生的潛能。②教學內容改革的具體做法。選用及編寫合適的教材，制作相應的課件，強調工程應用實例的分析。根據實際需求，對課本內容進行整合、優化，滿足理論知識夠用、強調工程實踐教學。據此將機電一體化原理課程分成三個模塊：機械傳動設計、伺服驅動（三大電機）部分、機電系統實現（軟件、硬件設計），根據各專業畢業生工作實際對三個模塊的課時、上機次數、作業量等進行分配。
2教學方法與教學手段改革
2.1教學方法改革①教學方法靈活多樣。采用傳統教學與現代教學方法相結合的形式，從單一的課堂授課模式轉變為課堂講授輔以圖片、錄像、投影、課件、實驗等靈活多樣的多位一體的新型教學模式，加強理論知識與實踐相結合，使學生能更直觀、更形象地掌握知識，加深對機電一體化原理書本理論知識的理解與運用。②現代教育技術的運用。合理利用多媒體給學生上課，為了形象化的讓學生更易接受所學理論知識，課堂上還要穿插些圖片、幻燈片等。根據專業實驗課的特點，理論部分略講，主要講操作中的注意事項，這樣留出充分的時間讓學生動手操作；除此外，還要安排自組裝實驗，培養同學們的動手興趣及能力。③創新性教學。將課堂教學與實踐鍛煉相結合，在教學過程中涉及到實際工程應用的課程內容，布置學生在課外時間進行實訓，并對實訓成果進行評比，提高學生的動手能力和創新能力。④師生互動教學。教師授課中，善于提出問題，學生可進行討論或爭論，提出解決方案，教師適時引導，使學生從中領會教師思路，學會分析解決問題的能力。這種方法體現了以學生為主體的教育理念。
2.2教學手段改革①組織老師進行本課程網絡化建設，充分利用網絡教學手段，將本課程的教學課程和習題集等資源逐步公開在校園網上，學生在課外可自主下載學習。②在教學內容上側重應用，對于基本理論部分要少而精，多結合實例進行教學，并在教學過程中補充學科前沿內容，拓展學生的知識面，加強學生的工程應用能力的培養。③進一步充實多媒體課件的內容，并進一步制作網絡教學課程，網上系統庫，網上答疑輔導信息平臺等多種手段，彌補課件教學的不足之處。④加強實踐性教學環境的建設，完善課程設計的內容，開設設計性實驗、開放性實驗，讓學生自主構建簡單的機電一體化系統，培養學生動手能力和獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力。
3優化教學資源，建設高水平教材
3.1教學資源優化。①理論教學資源的優化。a協調整合校內外資源，加強機電一體化原理課程的習題、試題庫及網絡資源建設；b邀請國內外一流的專家學者，開設基于多學科交叉產生創新意識的機電系統設計方面的系列講座。②重新整合實踐教學資源。a設計采用MATLAB、LabView等軟件組成綜合實驗平臺，在其上做相關機電一體化系統的仿真、驗證實驗；設計綜合性、設計性及開放性實驗并編寫相應的程序和調試。b將科學研究積累的資源進一步轉化為提升以本科教育為核心的人才培養質量的平臺，構建不同層次的開發、測試、控制平臺；c把握學科發展動態，分層次、有重點、創特色地開展普及性和專題性工程實踐與科技創新活動，培養學生分析、解決問題的能力和技巧，提升學生綜合性、創新性思維能力。
3.2教材建設。①設立專項配套資金，鼓勵教師從教學、科研成果中提煉素材；②提高認識，加強領導，定期研究教材建設工作；③組織高學術水平一線教師與相關企業高水平專家一起，編寫以傳授機電控制原理、知識為主，輔以培養思維、啟迪智慧模塊的，能培養創新思維人才的優秀教材輔助學習材料。
4成績評價方式和課程評價體系改革
采用考試、實驗、大作業并重的方式改進成績評價方式，建成并完善以提高學生工程實踐能力為指標的課程評價體系，設計綜合成績評價體系，并進行模擬考核加以改進。可采用考試、實驗、大作業并重的考核方式，結合教師的科研項目，提出一個關于機電一體化系統設計的大作業。對授課教師授課效果的評價，既注重知識的獲取更注重學生工程能力的提高。
5課程建設體系的主要特色及效果
一、專業教學資源庫的建設思路
高職專業教學資源庫要遵循以下建設原則：第一，工學結合原則，即按照“工學結合”理念組織資源庫素材，滿足企業高技能人才需求；第二，標準化原則，即必須有可依的規范和可參照標準，保證教學資源實現共享和互換，便于對教學資源庫進行有效管理；第三，結構化原則，即確保網絡教學資源的合理性、易用性和可擴展性，方便操作和使用；第四，科學化原則，即專業教學資源庫設計、開發、組織要科學，從根本上保證資源庫的建設質量。鑒于此，機電一體化專業教學資源庫建設總體思路是：“調研需求，循證設計；統籌規劃，科學建設；多元合作，機制保障；開放運營，持續發展”，遵循“設計-制作-集成-應用”的技術路線開發，旨在建成一個內容豐富、實用快捷的共享型專業教學資源平臺［2］。基本思路如下：1.在行業企業人才需求狀況和畢業生就業現狀的充分調研基礎上，系統設計機電一體化技術專業課程體系及人才培養方案，并以此為依據，結合不同類型的用戶需求，構建出資源庫的總體框架。2.按照企業的工作流程以及對崗位技能和人才綜合素質的要求，建設基于職業化、面向崗位任務的課程資源；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鍵知識點對應的素材。3.將搜集和開發的資源，圍繞課標進行科學整合，確定資源庫結構，設計頁面和導航，資源入庫，邊制作邊修改邊調整。4.建立資源庫推廣應用中心，收集使用者的不同需求、資源庫使用過程中存在的不足等，在整理分析的基礎上，及時予以調整與改進。積極探索建立資源庫運營更新機制，促進資源庫持續發展。5.充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗等虛擬工作場所，通過虛擬工作場所開展實訓項目，降低開展實訓教學的成本。
二、機電一體化專業教學資源庫的框架與具體內容
基于學校、企業、社會學習者多方需求，結合共享型教與學、繼續教育與培訓、就業服務與管理、技術交流推廣等功能的實際需要，利用網絡信息平臺，整合企業和專業優質教學資源，構建出機電一體化技術專業教學資源庫的內容框架如圖1所示。“專業建設標準子庫”是在專業教學資源開發標準的指導下，以職業崗位和社會需求為導向來開發，主要包括：專業介紹、人才需求調研報告、機電一體化技術專業人才培養方案、課程體系、課程建設標準、專業辦學條件配置標準、職業資格標準、教字團隊信息、專業建設成果等。“課程資源子庫”是以《普通機床的零件加工》等7門項目化專業核心課程為基礎，以課程項目或學習單元為單位開發課程資源，主要內容包括：課程標準、教學設計方案、課件、授課錄像、學習手冊、在線測試、工程案例、試題庫、課程評價方案、技術資料和參考資料等。“專業基礎素材子庫”是專業教學資源和課程教學資源的素材提供地。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。按應用類型分類，主要有：機械與電氣相關技術標準、產品與零件工程圖、工藝文件、作業規范、操作說明書等技術文本；企業生產用的各類機床、刀具、夾具、量具、企業產品與零件、生產場景等圖片；企業生產過程、學生實習實訓、課程錄像等影音視頻；各類機械機構和機電設備內部結構、工作過程等動畫；企業工作項目案例、企業網站鏈接；課程習題庫、試題庫及在線測試系統；數字化教材、各類教學課件、校企合作編寫的培訓教材。
“虛擬仿真資源子庫”由仿真動畫集、典型機電—體化產品仿真學習包、編程及仿真軟件包、自動線安裝調試仿真工廠虛擬場景、機電—體化競賽虛擬平臺等5個特色資源包組成。學習者可在一個仿真平臺下，建立機電應用系統搭建、程序編制及調試的虛擬環境，根據要求完成仿真訓練，以降低實訓成本。“自主學習與專業拓展子庫”包括精品課程及相關網站鏈接、校企合作案例、工學結合教學案例、在線測試平臺、科技創新與國際交流等。該模塊主要為高職機電類專業教師備課教學、高職在校學生及畢業生自主學習提供服務。學生可通過網絡課堂、教學錄像等多種資源完成課程理論部分的學習，通過虛擬車間、虛擬設備、虛擬實訓等資源完成實踐階段的訓練，最后通過在線測試平成理論與實踐的考核，從而構建“學、練、考”全方位的自主學習與考核體系。“職業培訓資源子庫”由職業信息、職業資格認證培訓、企業員工專項培訓、技能大賽平臺四部分組成。“職業信息”包含機電行業、各個職業的全部信息內容，分別按照行業分類和職業分類來對每個職業做具體分析。還包括企業人才求職信息與個人求職信息、就業咨詢。“職業資格認證培訓”包含中、高級車銑工、數控車銑床操作工、鉗工、維修電工、工藝員與CAD職業資格取證培訓和學習資源。“企業員工專項培訓”為機電行業企業生產及相關領域在崗從業人員、高職畢業生提高和更新專業技能，為農民工、下崗人員的再就業提供的專項培訓。“技能大賽平臺”為全國機電一體化技術專業的師生提供專業技能賽事服務，展示比賽場景和參賽選手的風采。“合作企業資源子庫”以合作企業為主，通過校企業合作的方式，匯集行業領先企業的技術標準、典型工程解決方案等，為同業單位在崗員工或其他學習者的專業知識更新、專業技能提高提供全面的企業學習資源，此資源庫主要由企業培訓教程、行業企業標準、企業解決方案和產品技術資料組成。根據機電行業企業的特點和人員培訓需求，企業培訓教程可以分為兩大類：機電設備制造企業、機電設備使用企業等單位的員工技術培訓。國內外機電一體化技術設備生產和應用企業的生產標準、使用標準、操作規范等組成相應行業企業標準集合。以校企合作完成的典型機電一體化技術工程案例和行業領先企業為機電一體化技術應用企業所做的典型解決方案組成企業解決方案，為企業、社會學習者和師生提供實際的企業解決方案，提高學習者的工程應用能力。“職教立交橋資源子庫”的建設，有利于機電一體化技術人才職教立交橋的構建，有利于機電一體化技術專業中高職、本科的銜接貫通，有利于各層次人才的成長和終身學習，有利于加工制造類產業的技術進步和轉型升級。主要由職業教育各學習層次的課程標準、銜接課程標準、教學共享課程和機電專業對口單招考試等部分組成。
三、專業教學資源庫建設體會
教學資源庫建設是一項長期、艱巨、復雜、工作量大的系統工程，通過對機電一體化技術專業教學資源庫建設的探索與實踐，我們的體會可概括為“特色、規范、完善、服務”。首先，教學資源庫建設要體現高職院校和專業特色。高職院校采用工學結合人才培養模式，高職機電一體化技術專業的教學模式具有其鮮明的特色，如項目化教學，專業課程教學的內容、策略與教學的方式方法更注重實用性、互動性和動手性。因此，高職教學資源的設計應圍繞專業核心知識、專業拓展知識，之后將這些知識與行業企業相關知識信息加以融合，形成校企合作、實訓實踐等課程內容，設計制作出更多普通教學資源庫不具備的特色資源。其次，要規范教學資源庫建設標準和要求。教學資源庫建設應嚴格制定相應的質量技術標準、歸類屬性標準、教學資源評價標準以及開發技術標準，規定教學資源管理系統框架和基本功能，避免教學資源低水平重復建設，實現資源高度共享。然后，教學資源庫內容要不斷完善、持續更新。新形勢下知識技術的變更，要求教學課程必然緊跟更新步伐。教學資源庫要利用強大的網絡技術支撐，及時獲得前沿信息，提高庫內教學資源的更新頻率。要建立相應的激勵機制和配套措施，確保專業教學資源庫內教學資源優質、先進，更好地滿足用戶需求。
最后，進一步擴大服務對象范圍。在教學資源庫設計初期，往往只考慮專業教師和學生的需求。隨著產業結構調整的客觀需求，工作內容順應變遷，轉崗、待崗將成為職業生涯的高頻事件。高職院校專業教學資源庫應擔負起勞動者的崗前培訓、在崗培訓、轉崗培訓及失業再就業培訓任務，將教學面向對象擴展到“下崗人員、農民工、社區學習者等人群”，滿足知識經濟時代勞動者在學習新知識、新技術等方面的要求。
作者：唐立偉陳育新單位：婁底職業技術學院
一、目前機電一體化專業教學存在的問題
（一）對專業內涵的理解不夠機電一體化的本質是將電子技術引入機械控制中，也就是利用傳感器檢測機械運動，將檢測信息輸入計算機中，計算機得到能夠實現預期機械運動的控制信號，由此來控制執行裝置。若是真正意義上的機電一體化產品，它有兩個明顯的特征，一是要有運動機械，二是采用了電子技術，通過計算機指令和反饋來實現柔性化和智能控制。而不少專業教師卻單一地認為，機電一體化專業就是學一點機械類課程，學一些電子類課程，如果加上一些控制類課程，簡單拼湊就是機電一體化了。因為理解不夠，所以對最后的綜合實踐課程，沒有引起足夠的重視，課時量及訓練強度不夠，大量精力花在了使學生獲取裝配鉗工或維修電工高級工證書上。但社會現實卻是機電一體化技術發展到了新的高度，隨著光學、通信技術等的進入，機電一體化出現了光機電一體化；而人工智能技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，開啟了機器人的新時代。這迫切需要我們五年制高職機電一體化專業融入新技術、新技能。
（二）對關鍵核心課程的融合不夠目前，機電一體化技術專業主要開設機械類、電子類和控制類專業課程。技能實踐課程也大致這樣劃分，在最后階段，再開設綜合專業課程和實踐課程。如果按專業方向劃分，則制造技術方向開設CAD/CAM軟件應用技術、機電設備機械安裝與調試技術、機電設備裝調工（裝配鉗工）訓練與考級；控制技術方向開設電氣制圖及CAD技術、機電設備電氣系統安裝與調試技術、機電設備裝調工（維修電工）訓練與考級。以上所有課程基本上都是分機械和電子課程兩條線展開的，對PLC和單片機的理解運用不到位，到最后真正能融合機電技術、體現機電一體化專業特點的機電設備安裝與調試技術實踐課只開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訓課程重視不夠，其帶來的后果是學生雖然分別掌握了機械類、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，沒有達到真正的機電一體化人才培養要求。
（三）對技術技能應用能力的強化不夠對于五年制高職的學生來說，最重要的專業能力是專業技術技能應用能力，而不是開發和設計能力。具體地說，就是操作機電一體化設備的能力，具體分析、制定機械加工工藝文件的能力，能處理生產車間現場工藝技術問題，具有維護、維修機電一體化設備的能力。而現在大部分學校對學生的技能要求就是制造技術和控制技術兩個方向，就是取得裝配鉗工高級工或維修電工高級工證書。這些技術技能肯定不能讓學生完全了解和掌握機電一體化專業的核心技能。學校應當通過校內機電設備裝配調試相關課程設計、專項實訓，使學生獲得初步的技術技能應用能力，最后通過綜合實訓課程，使學生獲得真正的機電一體化專業技能，并努力培養學生分析和解決實際問題的能力。
二、對培養學生專業技術技能應用能力的探索
（一）多元整合優化專業課程體系目前，職業學校普遍開設三類課程：綜合化課程（技術基礎模塊）、一體化課程（技術模塊）、項目化課程（技術訓練模塊）。綜合化課程模塊是機電專業領域崗位群相關職業通用性的必備技術理論和基礎技能；一體化課程是機電專業相關技術領域中某種技術知識和技術應用方法有機整合的課程，如PLC編程及應用技術、單片機應用技術、傳感檢測技術等；項目化課程是培養學生專項技能和綜合職業能力的課程，該類課程與職業技能或職業資格要求融通，突出熟練技術運用能力的培養，如機電一體化專業中的鉗工技術訓練、機加工技術訓練、機電設備裝配調試技術訓練等。而對上述三類課程進行整合優化，就形成了真正的機電一體化課程，包括機電一體化技術理論課程、機電設備裝調技術課程設計、機電一體化設備裝配調試實訓課程等，這是最能體現專業特點和要求的課程，是機電技術的真正融合。
（二）開設綜合化的核心實踐課程目前，綜合實訓課程開設的情況是：制造技術方向開設裝配鉗工，控制技術方向開設維修電工。如果培養機電綜合能力，就要把PLC編程及應用技術、單片機應用技術、傳感檢測技術加以強化，增加機電設備安裝與調試技術課程的學習和實踐，開設光機電技術和機器人技術實訓課程，讓學生了解并掌握較為前沿的機電一體化技術技能。
（三）重點培養學生專業技術的應用能力目前，不少學校機電一體化專業主要進行電工、車工、鉗工三項實踐技能訓練和職業技能鑒定，學生初步掌握了機電技能。但這些技能是獨立的、分散的，沒有與機電崗位的綜合技能匹配。隨著技能大賽的推進，各校購置了機電一體化設備，培養了一批能勝任機電一體化專業綜合實踐技能教學的師資隊伍，也有了較為成熟的實訓項目，完全有條件、有能力開展綜合實訓。目前，省內職業學校機電綜合實訓課程主要使用光機電一體化設備，該設備的組成包括電子控制模塊和機械機構。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、驅動電磁閥等。機械機構包括運料機構、傳送帶機構、推料機構、機械手機構等。工作原理是利用先進的控制設備，控制生產機械自動完成生產的自動化過程。這套設備雖小，但它涉及了機電一體化專業各個方面的知識和技術，體現了機電一體化專業的核心技能。教學實踐的具體做法是，以學會技術技能、完成任務為中心，以項目形式來安排訓練內容，讓學生用學過的指令實現各種電氣控制線路圖，模擬實現工業生產控制中的小項目，如工業洗衣機、自動軋鋼線、郵件分揀系統等，然后在機電氣一體化實訓臺進行分塊練習，熟練掌握每一個單元的自動控制功能，最終目標是將各單元組合為能夠實現不同生產要求的控制系統。這些技能訓練都來自生活和生產，學生對項目課題感興趣，教師引導學生主動思維，引導學生分析問題、動手解決問題，真正培養學生專業技術的應用能力。
五年制高職機電專業教學，要打破傳統的機、電項目分兩條線展開而最后不綜合的格局，必須以機電一體化綜合實踐課程來提升專業教學內涵，引入技能大賽訓練內容，讓學生完成一個個完整機電一體化應用技術的生產項目，從而真正提高學生的專業綜合應用能力，培養出能在生產一線解決實際問題的技術技能人才。
作者：顧國清單位：江蘇省吳中中等專業學校
機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。
關鍵詞
機電一體化技術現狀產品制造技術發展趨勢
0．緒論
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
1．機電一體化概要
機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機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、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產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電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
2．機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀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的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
3．機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：
3.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然，使機電一體化產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電一體化產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
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，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械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，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這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.3網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
3.4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
3.6系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
4．結語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
5．參考文獻
1.李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．
2.李運華．機電控制．北京：北京航空航天大學出版社，2003．
3.高鐘毓．機電控制工程．北京：清華大學出版社，2002．
