机电一体化概念（精选8篇）
机电一体化概念 篇1
机电一气化（Mechatronics）机电一气化含有技术与产品两方面的内容，首先是机电一气化化技术，主要包括其技术原理，即使机电一气化系统得以实现，使用和发展的技术。其次是机电一气化产品，该产品主要是机械系统与电子系统用相关软件有机结合而构成的新的系统，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。机电一气化的目的是提高系统的附加价值，即多功能，高效率，高可靠性，省材料省能源，并使产品结构向短，小，轻，薄的方向发展，从而不断满足人们生活的多样化和产品的省力化，自动化的要求。4 系统或产品采用微电子技术所面临的共性关键技术有检测传感技术，信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术，精密机械技术，系统总体技术。机电一体化系统由机械系统，信息处理系统，动力系统，检测传感技术，执行元件系统，五个子系统组成。
6构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺序的进行物质，能量和信息的传递与交换。机电一气化系统的设计类型开发型设计，适应性设计，变异型设计。机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计，制造的整个过称为机电一体化工程。机电一体化系统设计与现代设计方法计算机辅助设计与并行工程，虚拟产品设计，快速响应设计，绿色设计，反求设计，网络合作设计。机械系统部件的设计要求低摩擦，短传动链，最佳传动比，反向死区误差小，高刚性。机械传动部件实质上是一种转速，转矩变速器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩和转速方面得到最佳匹配。滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。实际应用中，常用以下几种调整预紧方法双螺母调整式，双螺母齿差调整式，双螺母垫片调整式，弹簧式自动调整式，单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。除滚珠丝杠副，齿轮副等传动部件以外，机电一体化系统中还大量使用同步带，钢带，链条，钢丝绳以及尼龙绳等挠性传动部件。常用的间歇传动机构有棘轮传动，槽轮传动，蜗形凸轮传动等。
16导向支撑部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高，刚性好，运动轻便平稳，耐磨性好，温度变化影响小以及工艺性好等。常用的导轨形状有三角形，矩形，燕尾形，以及圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类。导轨常用的材料有铸铁，钢，非铁金属和塑料等。对滚动导轨副的基本要求是导向精度高，耐磨性好，强度高和工艺性好。旋转支撑中的运动件相对于支撑导件转动或摆动时，按其相互摩擦的性质可以分为滑动，滚动，气体摩擦支撑。轴系（主轴）用轴承的类型标准滚动轴承，深沟球轴承，双列向心圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，推力轴承。几种常见的机床主轴轴承的配置非标准滚动轴承，静压轴承，磁悬浮轴承。步进电机的速度控制控制步进电机的运行速度，实际上就是控制系统发出的步进脉冲的频率或者换向的周期。根据使用能量的不同，可以将执行元件划分为电动式，液动式和气动式。控制用电动机驱动系统一般由电源供给电力并由电力变换驱动电动机做回转或直线运动，从而驱动负载机械运动机构运动，并在指令器给定的位置定位停止。液动式执行元件主要包括往复运动油缸，回转油缸，液压马达等，其中油缸占绝大多数。控制用电动机是电器伺服控制系统的动力部件，是将电能转换为机械能的能量转换装置。控制用电动机有回转和直线驱动电动机，通过电压，电流，频率等控制，实现定速，变速驱动或反复起动，停止的增量驱动以及复杂的驱动，而驱动精度随驱动对象的不同而异。在机电一体化系统中使用两类电机，分为动力用电动机和控制用电动机。
在额定输出功率相同的条件下交流伺服电机的功率最高，直流伺服电机次之，步进电机最低。
控制系统的设计就是选用微机，设计接口，选用控制形式和动作控制方式的问题。
选用微型计算机从不同的被控制对象而言，还应考虑几个特殊的要求字长，速度和指令。
模拟量输出通道主要由D/A转换器，放大器等组成。
微机控制系统设计完成以后，要对整个系统进行调试，调试流程为硬件调试——软件调试——系统调试。
微型计算机（Microcomputer）简称MC或uc。它是以微处理器为中心，加上只读存储器，随机存取存储器，输入/输出接口，电路，系统总线及其他支撑逻辑电路组成。
微型计算机的基本硬件组成部分由数据总线，地址总线，控制总线相连，主存储器又叫内部存储器。
输入/输出装置和辅助存储装置等统称计算机的外围设备。
39目前使用的程序设计语言大致有三类机器语言，汇编语言，高级语言。
有时有些机械操作和控制的动作过程仅用高级语言不能进行描述，所以目前长将高级语言和汇编语言在机械的微机控制中混合使用。
8086为16位，8088为8位，因此8086可以一次从存储器中读一个字，而8088只能从存储器中读一个字节。
8086/8088CPU的两种工作模式，最大工作模式和最小工作模式。
丝杠螺母机构的基本传动形式（简答）
螺母固定，丝杠转动并移动
丝杠转动螺母移动
螺母转动丝杠移动
丝杠固定螺母传动并移动
什么叫爬行现象，解释其原因（简答）
只有在低速运行时，导轨会出现时走时停的运动现象叫爬行现象，其主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。
轴系设计的基本要求？
轴系由轴及安装在轴上的齿轮，带轮等传动部件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系，轴系的主要作用是传递转矩以及精确的回转运动，它直接承受外力，其轴系设计的基本要求是：旋转精度高，刚度高，抗震性好，热变形小，轴上零件的布置合理。
什么叫步电机，简述其工作原理，如何控制其速度？
步进电机又称脉冲电动机，它是将电脉冲信号转换为机械角位移的执行元件，工作原理：其输出一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲转自就转过一个相应的步距角。
机电一体化概念 篇2
关键词：机电一体化,产品创新,概念设计
机电一体化产品的概念设计有着极其丰富的内容,同时也是产品在整个生产过程内最具创造性的阶段。其中,包含的原理与方法论对相关产品研发者起到关键的引导效用。因此,对机电一体化产品创新性概念设计进行探索,具有十分重要的现实意义。
1 机电一体化产品概念设计的概述
1.1 机电一体化产品概念设计的内容
机电一体化产品是在机电一体化基础上建立起的包含系统与构件、基本元内容的集合,而机电一体化产品概念设计的含义则是依据产品使用周期中各个环节所需要求对产品实施功能改造、分析和子功能开发,进而实现其满足功能结构要求的系统化设计活动。这种设计工作的过程包括前期规划、设计概念以及对计划进行详细化和丰富化,并加以改进补充。机电一体化产品概念设计过程中的程式化内容可以通过计算机技术代为实现,但除此之外难以被程式化的方面还需产品设计人员通过人工设计逐步完成。通过构建人机协同的概念设计理念,对其功能与组织开发的过程按照模块化思想进行划分,以此实现这一设计工作的层次性、协调性。目前,发达国家对机电一体化概念设计的深入研究大体集中于其调控系统的设计。
机电一体化的理念自1971年被提出以来,经过几十年的发展,内容也在逐步丰富,尤其在科技快速发展的今天,广阔的市场空间与消费需求的升级,更加迫使机电一体化产品对自身性能、可靠程度提出更高要求。而计算机技术、互联网信息技术、传感技术、AI技术、微电子技术、新材料技术、集成技术以及其他相关技术的进步,都为机电一体化产品的革新打下了技术根基,使得机电一体化产品朝着更优质、更高效的方向迈进。
1.2 机电一体化产品创新概念设计的意义
机电一体化产品的创新型概念设计本身有着重要作用,其既是产品品质的深层内容,又是其功能属性得以发挥的保障,对其本身质量的影响也约占60%~70%。因此,建成机电一体化产品创新的概念设计具有极其显著的意义。简要概括,主要包括以下三方面内容。
第一,创新机电一体化产品的概念设计是保障机电一体化产品品质的必要性要求。机电一体化体系具有多种学科互相交叉、集成融合的特点,本身具有着复杂内涵。因此,现今许多的机械产品的设计并不适应机电一体化技术本身的特色,难以做到根据机电一体化技术特征随之作出应对。
第二,机电一体化产品概念设计的创新促使其理论体系得到发展。要创新这一概念设计,必将建立新的方式、理论基础。只有在合理、可靠的概念设计基础上,才能使之收获具有优异性能的机电一化体产品。再加之如今概念设计的思想理念获得了社会中乃至整个世界越来越多的关注与认同,如QFD理论、公理化理论、TRIZ理论等设计理论的建立,对于推动创新机电一体化产的概念设计发展起到了不可忽略的效用,进一步促进了机电一体化技术体系的建立和机电一体化技术的完善。
第三,机电一体化产品创新概念设计对于生产能力与工作质量的提高起到切实的帮助作用。许多机电一体化产品都带有自动处理、调节的功效,通过这些能力的实现,能够保证工作质量与效率的稳步提升。例如,在数控机床的使用过程中,其生产效率要高出普通基础5~6倍,并能够实现机床数量减少50%,节省50%操作人员的效能,生产周期也能缩短40%,进而使得生产成本降低50%左右。
2 机电一体化产品创新概念设计理论
2.1 机电一体化产品应用到的系统原理
机电一体化系统是该类产品中最为重要的基础。就其本质来说。它算是一种复杂机械,但与普通的机械相比还有着显著区分。机电一体化体系是通过在机构的动力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先进的电子技术,并使之与软件相互联合形成的一类新型机械系统。图1对机电一体化系统的构成要素做出了清晰展示。
就其功能来说,机电一体化系统包含机械力、能量流、运动力等多种动力学有关的特殊机械,以及一些机电部件互相关联的系统。其中,机电一体化系统的核心又在于集成协调各种技术,通过对机械工程、控制系统、计算机技术、电子技术、电工技术等多项技术的联合利用,实现其运动行为可控的目标,而不仅简单对各项技术进行拼凑堆积。这也是利用计算机的调节和处理能力,实现驱动元件可控特征的现代化机械系统。
有关机电系统化原理的研究主要包含三方面内容。第一,三环论。研究者认为,机电一体化产品可以划分为电子、机械、软件三项功能模块。第二,五块论。通常视机电一体化产品是由动力功能、控制功能、构造功能、操作功能和传感检测五个功能模块组成的。第三,两个子系统理论。研究人员认为,机电一体化系统是由控制系统和物理系统两项分支系统共同组成的。以上三种理论的提出具有重要意义,但同时也有着较大的局限性。为便于区分,可以从表1中直观观察不同。
三者立足于控制和电力两部分,但没有对机械主体加以强调,也并未对处理好机电一体化系统的概念设计中出现的复杂性、多面性和模糊性等问题提出方法。因此,这些理论对该类产品的概念设计不能起到重要作用。
在概念设计实际工作中,机电一体化系统往往会被划分为传感检测、执行机构、信息控制处理三个子系统。通过这三个子系统的系统分工,各自完成信息检测、机械运动与信息控制的工作,这种分工方式才能真正实现该系统中各项功能的优化和最佳效果的发挥,并以此获得机电一体化系统的概念设计合理的相关方案。
2.2 机电一体化产品创新的概念设计方法
对机电一体化产品而言,其概念设计是许多领域内知识、技术之间的交织融合,具有新颖复杂、反复迭代、目标多解、结构不良等特点。满足机电一体化产品概念设计的创新,关键在于发挥设计者的主观能动性,通过展现设计智慧,满足创新性的要求。要实现这一目标,主要在于实现人机协调配合。计算机技术的飞速进步,促使人们对人工智能提出新的期待。但创新产品设计这类任务,主要还得依靠人类的智能实现。机电一体系统也是人机协同系统,通过对设计者与计算机的分工,来达到创新概念设计的目的。
机电一体化产品概念设计创新主要方法包括三方面内容。
第一,落实人才战略,培养专业性人才。科技竞争最终都会落实在人才竞争上。要实现机电一体化产品概念设计的创新,人才供应是重要保障。机电一体化技术专业人才在制造行业占据就业满意度第三位的好名次,就业率更是高达100%。因此,加强专业人才培养更有着多方面的积极意义,国家以及机电行业要在培养、优化道路中贡献出更多力量,从多方面对学生展开培训工作,以此实现增强研究者、开发者、设计者以及其他相关从业人员素质的目的。
第二,努力拓宽供应市场,严守质量关。市场是检验产品的试金石,将机电一体化产品投放到市场中,一方面保障其生命周期能够实现,另一方面通过买方对产品性能体验所作反馈也对产品研发起到反作用力的效果,使其优点得以保存、延续,缺点得到改良、进化,从而不断促进机电一体化产品性能的整体提升。
第三,将环保技术纳入机电一体化的发展策略中。机械技术、计算机技术、电子技术、电力技术等多种技术的应用,往往会伴随着电子、机械污染的问题。在机电一体化产品的生产过程中,无可避免也会产生一些污染物。因此,设计者在设计研发过程中要考虑到环保问题,让机电一体化产品朝着节能环保的方向发展,以施行环保、可持续的发展策略为其提供方法指引。通过一些环保设施和环保科技的实行,有效遏制资源浪费、污染物增多的问题。当实际运行过程中出现技术故障时,也可以反复利用一些资源,以减少资源、材料的消耗。相关生产负责人还应主动淘汰一些产能落后的设备、产品,以此改变过去投入高、输出高的模式,最终实现发展的可持续,使人们拥有健康的生存环境。
2.3 机电一体化产品创新的概念设计的发展展望
机电一体化产品创新的概念设计主要发展在于理论的进步。虽然机电一体化体系中依旧存在许多问题需要加强分析、研究,但其发展总趋势还是积极向上的。概括有五方面内容:第一,根据被测物理量,建立传感器特点和类型的知识库;第二,构建与机电一体化产品的概念设计相关的推理方法库;第三,将执行机构的实现运动与动作进行分类,构建执行机构库和驱动元件库,以促进驱动元件、执行、传动机构和两者的集成选择实行;第四,实现对该类产品概念设计在各个环节评价体系的建立,尤其在概念设计初期中构建对功能原理设计环节的评价体系;第五,构建调节和控制信息的资料库,以促进挑选硬件和编制软件中对机构子系统高效管控的实现。随着机电技术与各项科技的快速进步以及机电一体化研究的逐步深入,促使机电一体化产品概念设计的理论体系更加丰富,并具有更为强大的实用功能和操作功能,从而顺利实现对机电一体化产品的创新与研发。
3 结束语
机电一体化产品的研究虽然已经取得了较为瞩目的成绩,但关于机电一体化产品设计的研究成果目前依然处于初级阶段,仍需要相关从业者不断加强探索、创新,通过大量细致的实践研究工作,促进机电一体化产品创新概念设计的完善和成熟,并最终实现其优异的实用价值。
参考文献
[1]季振勤.简述机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].科技视界,2014,(18):74,215.
机电一体化概念 篇3
【关键词】机电接口技术；内涵；机电一体化
在机电一体化技术中，主要包括自动控制技术、计算机技术、传感技术、机械技术等，所以，在设计机电一体化产品的时候，必须对各种学科之间的特性展开研究，并且明确这些特性之间的物理关系，进行正确处理，有效分析各学科特性之间的内在联系与耦合关系，确保机电一体化产品设计的合理、可靠。此时，机电接口技术应运而生，是融合多种学科与技术的重要手段，在机电一体化发展中得到了广泛应用。
一、机电接口技术内涵与分类
（一）內涵
机电接口主要就是机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口，其是基于机电一体化而产生的。机电接口根据信息传输方向的不同，可以分为信息采集接口、输出接口[1]。在机电一体化产品中，传感器是一种较为常用的设备，在输出信号的时候，一般采用模拟量方式进行检测，时刻掌握发电机转速，并且检测差动变压器位置。然而，在输出控制量的时候，存在一个比较特殊的形式，就是数字系统。
机电接口技术主要就是研究机电系统各项组成技术与子系统连接问题的综合技术，其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等，共同构成了一个综合系统，在实际应用中，实现了信息的交互与融合，在机电系统设计中发挥了至关重要的作用。
机电接口主要是由硬件与软件共同构成，在机电系统运行中，与环境及操作者之间成立一种有效连接，在物理通道中展开信息与能量的输入、转换及传输。在信息转换的过程中，需要进行有效的交互与调整，实现机电一体化技术的协调与综合，保证各系统的有效运行，充分发挥系统功能，实现预期的工作目标。
（二）分类
目前，机电接口主要包括以下几种：智能接口、动力接口、机电接口、人机接口[2]。智能接口应用较为复杂，不同技术形式产生的信息形式也不同，并且在使用过程中，可以根据不同要求展开相应的改变。在各种信息转换与传输的过程中，智能接口可以确保不同技术与子系统的有机结合，构成一个完整系统。动力接口可以有效连接动力源与机电系统，之后给予机电系统相应的驱动动力。在机电系统中，动力类型有很多种，主要包括直流电、交流电、液压等，在系统中运用不同动力类型的时候，需要选用不同的接口形式，确保系统可以正常运行。机电接口的作用就是实现各种驱动系统的有效连接，并且将驱动信号转变成执行信号，在转变的过程中满足传感器运行要求。人机接口是机电系统与操作者之间存在的接口，通过这一接口，可以在操作者眼前呈现系统运行状态，并且有效监控系统运行，实现人性化操作目标。
二、机电一体化发展及其发展趋势
（一）机电接口技术对机电一体化发展的影响
近些年来，随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对一些事物的要求也在明显提高。经济的快速发展离不开科学技术水平的提高，传统机械技术已经无法满足现代人们日益增长的技术需求，需要对其进行改进与完善。从而在此形势下，机电一体化技术应运而生，其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等，充分满足了现代社会发展的技术要求。在机电一体化技术初始发展中，只是将电子技术与机械技术进行融合，接口十分简单、便捷[3]。然而，随着科学技术的不断发展与进步，机电一体化技术水平也在不断提升。目前，机电一体化技术不再是简单的机电一体化产品，逐渐形成了一个复杂的系统，其系统内部接口也日益复杂。
现阶段，机电一体化技术研究越来越深入、成熟，然而，简单的技术研究已经无法满足系统的运行需求，需要充分重视其复杂性研究。针对机电一体化技术而言，其复杂性较强，如果只是单纯研究系统设计及其集成理论，根本无法充分实现系统的作用，为此，需要加深对机电接口技术的研究，在设计方面，加强对有关理论的融合，确保机电一体化系统的全面实施。在机电一体化技术发展过程中，越来越向智能化、系统化、微型化、网络化方向发展，其系统内部接口要求越来越高，不仅要确保接口技术与系统技术的有效融合，还要确保信息传输的顺畅。
（二）机电一体化发展历程及趋势
机电一体化发展主要经历3个阶段。一是，在20世纪50年代，电子技术发展越来越成熟，人们尝试在机械工业中应用电子技术，进而刺激了机械产品与电子技术的融合，初步产生机电一体化概念。二是，在20世纪80年代，机电一体化已经发展了30来年，不管是技术还是产品性能都得到了很大的提升，技术更加成熟，产品性能更加健全。三是，在20世纪90年代末，微细加工技术、电子通信技术、光学技术等得到了快速发展，并且逐渐融入发到了机电一体化当中，使得机电一体化技术越来越成熟。我国机电一体化起步比较晚，现今已经取得了一定的成绩，在机械工业中得到了广泛应用。
随着信息技术的快速发展，人工智能机电一体化建设取得了很大的进步，在数控机床和机器人制造中得到了广泛运用，促进了机械工业的进一步发展。系统化发展使机械系统更加开放，为多子系统的协调发展与综合管理提供了可靠依据。同时，在绿色生产概念下，机械绿色化也是工业发展的必然趋势，是人类保护生态环境资源的重要手段[4]。
结束语
总而言之，随着科学技术水平的不断提高，机电一体化技术得到了快速发展，通过对信息能量的不断融合，实现了各系统的不断交互，为机电系统设计优化提供了可靠保障。同时，机电一体化技术越来越向网络化、智能化、模块化、绿色化、微型化等方向发展，在机械工业中得到了广泛运用，并且促进了机械工业的可持续发展。
参考文献
[1]潘浩彬.机电接口技术的内涵与机电一体化发展[J].科技创新与应用，2014，（24）：89-89.
[2]景新疆.机电接口技术的内涵与机电一体化发展[J].建筑工程技术与设计，2014，（33）：805-805.
[3]王旻，许凯.接口技术在机电一体化控制系统中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（15）：124-125.
机电一体化 篇4
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
具体内容
（1）机械技术
（2）计算机与信息技术
（3）系统技术
（4）自动控制技术
（5）传感检测技术
（6）伺服传动技术
阶段
1、模型阶段
2、测试阶段
3、原型阶段
组成要素与四大原则
1.五大组成要素
2.四大原则 选型与设计
课程简介
就业前景
发展方向
光机电一体化技术
具体内容
（1）机械技术
（2）计算机与信息技术
（3）系统技术
（4）自动控制技术
（5）传感检测技术
（6）伺服传动技术 阶段
模型阶段
测试阶段
原型阶段
组成要素与四大原则
1.五大组成要素 2.四大原则 选型与设计 课程简介 就业前景 发展方向
光机电一体化技术 展开
定义：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息
机电一体化
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。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。
编辑本段介绍
研究将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械 装置中的一种复合化技术。俗称机电一体化。机械电子学(mechatronics)是由机械学(mechanics)和电子学(electronics)两个词结合而成的新词。其全称为机械电子工程学，英语为mechanical and electronical engineering。机
机电一体化
械电子学主要研究目的是把机械技术与微电子技术和信息技术有机地结合为一体，实现整个系统的最优化。机械电子学可以充分发挥机械技术、微电子技术和信息技术的各自的长处和特点，促进机械产品的更新换代。机械电子学系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。较高级的系统不但有硬件，而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加柔性。典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外，还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。
编辑本段内容 具体内容
（1）机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技
机电一体化
术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
（2）计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
（3）系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
（4）自动控制技术
其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
机电一体化
（5）传感检测技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
（6）伺服传动技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
编辑本段阶段 模型阶段
模型阶段，所有的系统组件都能够被最优化；
在仿真计算的帮助下，可以测试和分析这些组件的适用性；监测响应频率；
对模型进行分析。此外，还能够生成一个物理/拓扑系统模型，包括机械、液压和控制导向组件。有必要有一个模型工具，这个工具支持机电一体化系统的物理模型，即当有实物和节点时，这些模型能够以1：1来测试，并且原型设计研究阶段可以在严酷的实时条件下进行。
测试阶段
在系统运行完模型阶段之后，所产生的具体的性能数据可以通过试验台验证。这
机电一体化
样就可以测试和检验该系统有关参数波动的鲁棒性，功率储备及连续运行的特征。这样做的话，用户可以进行测试或者使用CAMeL-View TestRig进行硬件在回路（的测试）。要进行硬件在回路测试，相关装置的物理特性需要详细确认，这些装置必须是建立在测试平台的基础之上。识别经过测试平台上测试过的组件，容许这些组件在模型中被识别，并确保整个以系统为基础的仿真分析布局。
原型阶段
成功的测试之后，就会建立一个原型。这里要特别关注的是模型特性，这些特性特指通过特别费力的仿真所决定的特性，比如组件损耗（性能）。这些数据结果，为模型基础性分析提供服务，同时为进一步研发提供知识基础。
编辑本段组成要素与四大原则 1.五大组成要素
一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行
机电一体化
所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）
根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。
机电一体化系统一般由机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分构成。
2.四大原则
构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。
能量转换：
两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。
信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高
机电一体化 的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。
运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。
三、自动化技术：
所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法来代替人去完成各种测试、分析、判断和控制工作，以现实预期的目标、功能。一个自动化系统通常由多个环节要素组成，以完成信息的获取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能，最后实现自动运行目标。
编辑本段选型与设计
控制系统各功能元件的选型与设计：
1．单片机选用INTEL公司生产的8031单片机
单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开
机电一体化
启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号；
2．三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3．智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。
4．位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的机电一体化
位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5、电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。
6)、通讯接口为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。
7．时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控
制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS128
机电一体化
87。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。
8．液晶显示单元 为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。
9．程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1．0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
编辑本段课程简介
核心课程
机械制图、电气CAD工程实践、电工技术基础、工程力学、机械设计基础、机械加工工艺、数控机床编程、单片机原理与应用、电子技术基础、检测与传感技术、液压与气动技术、机床电气控制(电机与电气控制)、PLC、电力电子技术、数控加工工艺与编程、数控机床与维修、机电一体化技术（机电控制技术）、自动化控制原理（PC控制与组态）、供配电技术等。
实训课程
电工技术基础实训、金工实习、电子技术基础实训、单片机原理与应用实训、液压传动实训、电力拖动控制线路实训、PLC编程实训、数控机床维修实训、毕业实训、职业生涯规划、大学生涯规划、职业环境认知、成功素养拓展、工作能力提升、激情自主创业、求职过程胜出、初涉职场转型等。
专业软件
设计制图：AUTO CAD、UG、solidworks、3ds max等
编程仿真：PLC编程setp7（西门子PLC组态编程调试软件）、；51单片机编程keil（AT89系列、8051内核）仿真Proteus（很多单片机支持C++，包括凌阳十六位单片机）；数控编程仿真斯沃数控、宇龙数控仿真系统；维修仿真数控机床维修仿真软件。
PC组态软件：wincc(西门子)、组态王、昆仑组态等。
电子仿真：NI Multisim、Proteus 等
液压与气动仿真：AMEsim、MSC等
培养目标与就业方向
1、培养学生具有机、电、液一定的理论知识和较强的实践技能。
2．具有机械加工设备的初步操作技能和数控加工、数控编程的能力。
3．具备从事机电技术必需的理论知识和综合职业能力的机电设备、自动化设备和生产线的运行与维护人员，并具有设备改造能力的高等技术综合性应用型人才。
4．能在机电设备制造企业、从事机电产品设计与开发、企业与车间生产技术管理等工作，以及机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理；普通机床的数控化改装等。
编辑本段就业前景
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称.目前实操性人才缺乏,各企业高薪聘请机电一体化专业人才,在深圳地区例如:富士康、三星、华为、等一线企业拥有大量高薪职位就业前景十分广阔.以下由工控行业网为您进行的机电一体专业就业前景的方向分析。
机电一体专业就业方向
1、从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作,也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作.2、机电一体化专业(计算机辅助设计与制造方向)
从事机电产品的计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM),并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具设计也制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程,数控机床的调试、维护及加工操作,从事生产和技术管理工作,也可以从事国内外数控设备的营销工作.3、机电一体化专业(模具CAD/CAM方向)
从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才.可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作,也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作.4、机电一体化专业(机电CAD技术方向)
在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才.可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业,轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作.机电一体专业就业前景
有关研究报告显示机电一体化“一词最早是日本提出的,在上世纪80年代初,日本名古屋大学最早设置了机电一体化专业.如今已改称为”机械电子工程“专业;在高职高专则仍延用机电一体化专业名称.机电一体化专业是精密机械--电子技术(含电力电子)--计算机技术等多门学科交叉融合的产物,属高新技术,也是当前发展最快的技术之一,它是先进制造技术的主要组成部分.它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代,是产品向高、精、快迅速迈进,使劳动生产率迅速提高.由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才.因此该专业毕业生就业前景很好,而且待遇也高.毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作.机电一体化专业就业前景到底怎样呢?市场调研发现机电一体化专业是一个宽口径专业,适应范围很广,学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外,还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试,充分体现重视技能培养的特点.学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司,从事加工制造业,家电生产和售后服务,数控加工机床设备使用维护,物业自动化管理系统,机电产品设计、生产、改造、技术支持,以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。[1] 编辑本段发展方向
机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。
关注六个发展方向：
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：
1．智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。
2．模块化。模块化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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3．网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
4．微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
5．绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。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，报废后能回收利用。
6．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。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。
编辑本段光机电一体化技术
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。
机电一体化 篇5
日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。机电一体化技术具体包括以下内容：（1）机械技术 机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。（2）计算机与信息技术 其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。（3）系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。（4）自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。（5）传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。（6）伺服传动技术 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。参考资料： 就业问题:机电一体化专业 培养目标： 本专业培养从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。主要课程： 机械工程制图、计算机绘图、机械设计基础、设备故障诊断与排除、液体灌装生产线安装与调试、专业英语、生产线运行管理、营销与企业管理等。还参与高速液体灌装生产线（20000瓶/小时以上）及有关商品包装自动化机械的制造、安装、调试及运行、维护、管理等专门化实习。就业方向： 毕业生可以在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作，也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作。机电一体化专业（计算机辅助设计与制造方向）培养目标： 本专业培养从事机电产品的计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM），并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才。主要课程： 机械工程制图、计算机绘图、机械设计基础、自动控制原理、传感器与测试技术、可编程控制器、计算机原理、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、数控原理及系统、数控机床、数控机床编程、模具CAD/CAM、专业英语、营销与企业管理等，还要接受较长时间的数控编程和数控加工实际训练。就业方向：毕业生可在模具设计也制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程，数控机床的调试、维护及加工操作，从事生产和技术管理工作，也可以从事国内外数控设备的营销工作。机电一体化专业(模具CAD/CAM方向）培养目标： 本专业培养从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。主要课程： 计算机原理、计算机绘图、机械工程制图、机械制造基础、冷冲模具、塑料模具设计、模具计算机辅助设计与制造（模具CAD/CAM）、数控原理及系统、数控编程、模具制造工艺、营销与企业管理等，还要接受长时间模具计算机辅助设计与制造的实际训练。就业方向：毕业生可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作，也可在企事业单
位从事与本专业有关的经营、管理工作。机电一体化专业（机电CAD技术方向）培养目标： 本专业培养在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才。主要课程： 机械制图、机械设计基础、计算机应用基础、数据库技术及应用、网络技术、电工电子技术、机械制造基础、自动机与生产线、自动检测与控制、计算机辅助设计绘图、计算机几何图形学、计算机辅助电路设计、机械设计CAD、机械CAD/CAM技术、专业英语、企业管理等。就业方向：毕业生可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业，轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作。从机电一体化专业所涵盖的行业就可知道其就业前景如何了。参考资料：http://jd.gdqy.edu.cn/nanhai/others/Profession%20introduction.htm
机电一体化论文 篇6
机电一体化系统设计的目的是综合运用机械技术和电子技术各自的特长迅速设计制造一个能够经济、方便、有效、可靠的满足用户需要的系统或产品。机电一体化是当前生产机械发展的主要趋势，有着广阔的发展前景，对未来的机械生产有着重要的影响。而机电一体化系统原理的方案设计，作为机电一体化系统的核心组成部分，对机电一体化的总体设计影响深远。机电一体化是机械、电子、光学、控制、训一算机、信息等多学科的交叉融合，它的发展和进步依赖于也促进相关技术的发展和进步。本文介绍了机电一体化系统优化设计方法研究。引言：
机电一体化系统最本质的特征是一个机械系统 ,它是充分运用电子计算机的信息处理和控制功能、可控驱动元件特性的现代化机械系统 ,实现了机械系统的智能化、自动化。基于机电一体化系统是现代机械系统这一基本认识,将会有利于我们进行机电一体化系统优化设计方法研究。1.1国外机电一体化发展现状
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:第一阶段(又称初级阶段)是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认;第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展;第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。因此，机电一体化产品得以迅猛发展，主要表现在以下4个方面：(1)机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。(2)机电一体化从单机向整个制造业的集成化过度。(3)激光技术进入机电一体化领域。(4)微细加工技术与设备发展迅猛。1.2国内机电一体化发展现状
我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863计划”。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。虽然口前国内机电一体化技术与日本、欧关等先进国家相比仍有一定差距fs，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，取得了一定的成绩。(1)数控技术方面。(2)工业机器人方面。(3)计算机集成制造系统方面。1.3机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交义综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。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)绿色化(2)智能化(3)网络化(4)微型化(5)模块化 2机电一体化系统优化设计 2.1 机电一体化系统的组成特点
对于以完成工艺动作为主功能的机电一体化系统, 从概念设计的需要出发, 可根据其广义功能原理来进行划分。主要有以下三大特点:(1)机电一体化系统是由计算机进行信息处理和控制制的机械系统, 它的最终目的是实现机械运动和动作。
(2)从完成工艺动作过程这一总功能要求出发, 机电一体化系统可划分为: 执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理及控制子系统, 它们分别完成机械运动和动作、信息检测、信息处理及控制。
(3)机电一体化系统中的机构子系统有它的特殊性, 它是一个将驱动元件和执行件(或执行机构)融为一体的广义执行机构。这种机构的最大特点是可控性。2.2 机电一体化系统的概念设计
总的来讲, 概念设计的内涵是十分广泛和深刻的, 它是一个发散思维和创新设计的过程, 是根据产品生命周期各个的阶段的要求 , 进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计;进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。机电一体化系统概念设计作为概念设计的一个子集, 服从于概念设计的总体思路。但由于机电一体化系统是一个机电一体化技术、现代控制理论以及传感检测等技术的统一体, 使得机电一体化系统的概念设计与传统机械的概念设计有所不同。2.3机电一体化系统设计方法 2.31取代法 取代法也称为机电互补法。该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品(或系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。如在一般的工作机中，用可编程逻辑控制器（PLC)或微型计算机来取代机械式变速机构、凸轮机构、离合器、蜗轮蜗杆等机构，代替插销板、拨码盘、步进开关、时间继电器等，以弥补机械技术的不足，不但能大大简化机械结构，而且还可提高系统(或产品)的性能和质量。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。2.32融合法
它是将各组成要素有机结合为一体，构成专用或通用的功能部件（子系统)，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。某些高性能的光机电一体化系统，如激光打印机的主扫描机构一一激光扫描镜，其扫描镜转轴就是电机的转子轴，这是执行元件与执行机构结合的一例。2.33组合法
它是将用结合法制成的功能部件(或子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种光机电一体化系统，故称组合法。在新产品(或系统)系列及设备的光机电一体化改造中应用这种方法，可以缩短设计与研制周期，节约工装设备费用，且有利于生产管理、使用和维修。
3机电一体化系统的结构功能 3.1机电一体化系统的主要功能 3.2机电一体化系统的信息结构
信息由人产生，为人服务，人和人之间相互交流的数据和消息都是信息，这里的“信息”指的是控制论意义上的信息，即信息是独立于物质和能量的一类功能变换对象。机电一体化系统主要处理以下两类信息:①过程信息:被系统所变换(处理)的信息;②控制信息:用于控制系统中能量和物质变换过程的信息，是能够被系统所“理解”的信息。
机电一体化系统中的过程信息和控制信息划分在不同的信息层次上被证实存在着相对性。例如，机器人中的电子反馈回路无疑是传递控制信息的，即这个装置的目的是控制系统的运动，但是，若从局部来看其中的反馈传感器和信号调节电路的话，就会发现被它们处理的信息具有过程特征，同时，过程信息的语义值对传感器和前置放大器等的功能并无影响。机电一体化系统中的过程信息和控制信息通常在系统的信息层次结构中交替出现(控制信息需要变换功能，而变换功能在下一层次上又可能被控制信息所支配。例如，由一个图像传感器而来的信息在用来控制下一较高层次上的机器人程序之前必须被处理)。3.3机电一体化系统中的从属功能
机电一体化系统中主要功能的实现离不开一些从属功能的协同。机电一体化系统中的主要从属功能包括动力功能、控制功能、接口功能、保护功能、通讯功能和结构功能。(1)动力功能为系统主要功能的实现提供必需的能量。如果系统主要部件的输入或输出与系统所处环境的相应输入或输出不能直接匹配，接口功能就是必要的了。例如，当选用电动机去驱动一个直线移动机构时，就需要能够将旋转运动转换为直线运动的接口部件。
(2)保护功能确保系统的重要部件的功能参数处于可允许的范围内。另外，保护功能也防止系统部件对环境产生不利影响。
(3)通讯功能使系统部件能够与环境交换(状态)信息例如，激光系统会发出警报信号(输出)以表明其处于运行状态，同时又可根据一些参考设置(输入)进行运辊通讯功能主要向功能结构上层的控制回路提供信息。
(4)结构功能确保主要部件正常工作时所需的空间条件能够得到满足例如，电灯插座就有结构上的用途，同时它还提供了一个电气接口。控制功能管理着系统中部件的状态，并能根据外部输入控制系统的功能特性。
从属功能本身可被视为下一较低功能层次上的主功能，每个这样的功能又需要新的从属功能正是实现主功能的方法决定了在功能结构的下一层次上需要什么样的从属功能。
3.4机电一体化系统的功能模型
机电一体化系统的功能模型必须符合以下两个原则:①包括所有从属功能;②维持功能方法树因果链层次的递归性所有的从属功能均被置于系统边界上以表明它们可以被相的系统所共用。初步的系统模型见图1。
结构功能未包含在图1中，因为它不宜用变换术语表达同样，将保护功能表达为输入输出关系可能会妨碍到对它的全面理触如机械安全销的功能是防止机构移出安全区域，这样的保护功能就不能够用变换术语来表达以上功能模型可以清楚地解释从属功能以及主功能与从属功能之间的输入输出关系结机但将此模型作为设计工具(即抽象地描述产品的功能结构)是不太合适的，因为当多个系统集成时，系统之间的关系将变得相当复杂因而难以清楚地表达。4机电一体化系统的建模与仿真 4.1概述
4.2系统模型建立方法 ：
（1）、机理模型法——也称解析模型是对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理经过合理分析简化而建立起来的描述系统各物理量、静态变化性能的数学模型。
（2）、统计模型法——采用由特殊到一般的逻辑、归纳方法根据一定数量的在系统运行过程中实测、观察的物理数据运用统计规律、系统辨识等理论合理估计出反映系统各物理量相互制约关系的数学模型。
（3）、混合模型法——当对机电一体化系统的内部结构和特性有部分了解但又难以完全用机器模型方法表述出来这时需要结合一定的试验方法确定另一部分不甚了解的结构特性或是通过实际测定来求取模型参数。这种方法是机理模型法和统计模型法的结合故称混合模型法。4.3数学模型 4.4系统仿真 5结论与展望 5.1总结
机电一体化概念 篇7
1 机电一体化产品概念设计理念
机电一体化系统是包含了若干个元件的复合体。产品的概念设计已成为创新产品的重要一环。因此, 研究机电一体化产品概念设计理论与方法已得到了国内外学者的广泛关注, 人们已经对其达成共识, 也就是实现产品设计从无到有的过程是最为困难的。
1.1 机电一体化产品概念设计的含义
随着各种技术如雨后春笋般涌现出来, 机电一体化概念设计根据产品的特殊要求, 进行创新设计、产品功能创造和对实现特定功能提供思路和方案。原理设计是概念设计的核心, 利用不同技术融合来获得相应的功能。与此同时, 要求设计人员对各项技术有整体认识, 统筹兼顾, 实现无缝融合、交叉, 是方案设计的微机化便于实现。
1.2 机电一体化产品概念设计理论与方法的意义
在产品设计过程中, 概念设计扮演着重要的角色。因为机电一体化产品概念设计复杂程度, 概念设计是产品设计的重中之重, 占据产品设计质量的百分之七十以上。在构建机电一体化产品的设计理论之前, 应该先选择理论与方法。以优质的概念设计方案为依托, 才能获得性能更加优良的产品属性。
机电一体化系统是是门交叉性、融合性的学科, 必须因地制宜, 结合机电一体化系统的特性, 构建并完善机电一体化产品概念设计理论与方法, 进行创新设计。与此同时, 相关技术的成熟也给机电一体化产品设计理论的构建提供了便捷的基础。
2 机电一体化产品概念设计研究现状
机电一体化产品概念设计作为一门新兴设计技术, 已逐渐成为一门交叉学科, 涉及到多种技术融合, 具有一些特性, 包括创新性、层次性、多解性等。其现在正位于发展阶段, 需要机电一体化产品概念设计人员, 认清现实, 坚持专业、严谨的态度去完成工作。该阶段亦是攻坚阶段, 以便涌现出更多、更好地设计方案。
2.1 国际研究现状
机电一体化产品概念设计的研究重心是欧洲。来自德国某所大学的学者, 其研究领域涉及到机电一体化的控制系统的相关设计方面, 将机电一体化系统分为能量流模型和信息流模型。同时提出机电一体化的机械部分、传感器以及驱动器皆因控制系统设计的外部因素所产生。因此可知其设计中, 几乎不分析机械部分的特性、传感器的特性及驱动器的特性, 也不分析几者之间的交叉问题。
法国的PSA所进行的研究课题, 获得突破进展。该课题的主要内容为一个涵盖了机电一体化多个学科的模型构建的数据库。其把机电一体化的基本组成部分存入数据库。利用数据库的信息可以为设计人员随时供应准确、可靠的模型单元, 从而大幅提高效率和安全性能, 也在一定程度上降低设计难度。但是, 这个系统也存在不理想的地方, 只能对机电一体化数据库的存储和查找有效, 与智能化概念设计还有差距, 欠缺创新性, 且没有机电一体化概念设计理论与方法提供支持。
虽然美国一家公司开发了Saber软件, 可以支持智能化概念设计软件, 也不过是一款仿真软件, 不能够产生设计方案。上世纪90年代以来, 英国一所大学利用键合图作为仿真技术的基础, 以能量守恒定律为媒介, 方框图为信息处理的表达式, 构建了机电一体化产品概念设计的仿真平台。但是该软件对执行机构部分研究不够透彻, 还处于试验阶段。
2.2 我国研究现状
现如今, 国内的一些研究机构, 譬如华中科技大学、浙大等, 在机电一体化产品概念设计方面几乎没有任何相关研究。从上世纪末, 上海交大对此进行了系统分析, 也取得了一定的研究成果。采用Simulink仿真软件构建一个面向功能模块的方法, 作为机电一体化产品的表达平台。上述研究, 为我国机电一体化产品概念设计及其微机化打好了坚实的基础。
3 机电一体化产品概念设计发展展望
机电一体化产品概念设计理论与方法的研究会逐渐取代传统设计方法, 在指导设计人员进行产品设计过程中起到举足轻重的作用。目前, 欧洲依然是处于引领机电一体化产品概念设计理论的地位, 多以控制理论为突破口, 成形的软件是英国学者提出的虚拟开发平台。本文坚信机电一体化系统的交叉性影响了在概念设计初期, 不同学科背景的设计人员会从不同角度出发, 但殊途同归, 目标是一致的。
机电一体化技术正逐渐走向智能化, 具有逻辑思考、自主决策等能力。机电一体化微型化趋势是其向微观领域迈进的基础, 机电一体化产品除了机械部分, 其余均包含电子技术, 也可使其向轻量化、多功能方向发展。因此, 机电一体化产品也会朝着一些特性的构成单元挺进。
4 结论
总之, 对于机电一体化产品概念设计理念来说, 概念设计理论与方法所扮演的领导角色是不可或缺的。其作为一门交叉学科技术, 困难程度在一定层面决定了机电一体化产品概念设计理论的不可替代的作用。
摘要：首先研究了机电一体化产品概念设计理念在机械结构、机械制造方面的创新设计。其次分析了其在中外的研究现状以及一些缺点, 我国研究人员用现代机构学作为突破口, 主要分析依赖运动执行功能为主功能的机电一体化产品概念设计理念, 其设计理念的明显优势是有较高的实用性, 且对计算机辅助概念设计更有帮助;另一方面大多数国际研究人员则依赖电子学及控制理论作为突破口, 逐步创建、完善一些概念设计操作平台, 在此平台实现机电一体化产品概念设计。最后阐述了机电一体化产品概念设计理念的发展展望。
关键词：机电一体化,概念设计,创新设计
参考文献
[1]李瑞琴, 邹慧君.机电一体化产品概念设计理论研究现状与发展展望[J].机械设计与研究, 2003, 19 (3) :10-13.
[2]程志刚, 李瑞琴, 董亚峰, 黄莉.机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].中北大学学报:自然科学版, 2006, 27 (1) :18-22.
[3]张自健, 尹利谦.机电一体化系统概念设计的基本原理[J].工业, 2016 (23) :00173-00173.
论煤矿机电一体化技术 篇8
关键词：煤矿；机电；一体化技术
一、煤矿机电一体化的研究意义
1.1增加了劳动收入
煤矿机电一体化技术在煤矿行业中的运用极大的提高了煤矿的开采下效率 ，增加了煤矿开采的产量 ，企业的生产效益大幅度提升 ，随之而来的是劳动者收入的增加 ，进而促进了居民的消费。同时煤炭行业的兴盛带动了其它行业的蓬勃发展 ，进而促进了社会的经济发展。
1.2保障劳动者地生命安全
近年来 ，煤矿行业中事故时有发生。保证劳动者安全生产已成为社会最关注的话题之一。传统煤矿挖掘中。矿工经常处于潮湿阴暗的环境中 ，高负荷的劳作 ，简陋的施工环境 ，这些都是悬在劳动者头上的一把刀 ，随时都会危及劳动者的生命安全。煤矿机电一体化的运用 ，有效的减少了工人们再矿井中作业的时间 ，同时煤矿机电一体书自身具备的监控系统 ，能实时监控开采过程 ，降低了风险发生的概率 ，从而保障了工人们的生命安全。
1.3极大的提高了劳动效率
煤矿机电一体化技术的应用改变了传统的劳作模式 ，降低了工人们的劳动强度 ，同时提高了企业的生产效率。
二、煤矿机电一体化技术的具体应用
2.1 监测监控系统
煤矿生产中 ，最重要的就是保障生产者的生命安全。监控安全生产系统就是煤矿机电一体化的一个重要运用。随着科学的发展 ，我国从国外引进了一批先进的监控系统来保证煤矿开采安全进行。同时 ，我国也自主研发了一系列的监控系统 ，其中比较著名的是 KJ90 和 KJ95 系统。实践证明 ，安全监控系统在煤矿开采过程中起到了很大的作用。
2.2 电牵引采煤设备
在矿井综合采煤的应用中 ，最典型的一个应用就是电牵引采煤机。相比于液压牵引机 ，电牵引采煤机具有以下优点 ：
1）可开采大倾角煤层 ，并且自身带有防滑装置
2）寿命长 ，运行可靠。实际工作中 ，电牵引采煤机智慧磨损整流子和电刷 ，而不会损坏其他部件。因此 ，电牵引挖煤机维护起来成本更低 ，使用寿命更长 ，故障更少。
3）牵引特性更好。电牵引采煤机不仅能在向前工作中提供牵引力 ，还可以在向下滑的时候发电制动 ，并给电网反馈能量。
4）动态性好 ，反应灵敏。电牵引挖煤机的电控系统可以有效并适时地调整系统的各种参数 ，使之高效的进行生产 ，而且操作简单。在我国 ，煤矿行业中 ，国产采煤机占据了主导地位 ，各个采煤机生产商都对电牵引采煤机进行了研发 ，并被广泛用于实际的开采中 ，这对我国采煤行业起到了很好的促进作用。
2.3 矿井运输
目前来说 ，带式输送机是运用最广泛的原煤运输装置。带式输送机具有运输量大、连续运输、操作简单、运行安全等优点 ，同时它具有易于实现自动化的特点。因此 ，带式输送机已成为煤矿机电一体技术的研究重点。
2.4 矿井提升设备。
目前国内常用的提升机为内装式提升机 ，这也是机电一体化技术的典型设备。它将简化了机械结构 ，让滚筒和驱动成为一个整体。矿井提升体又传统的模式实现了数字化提升。
2.5 液压支架电液控制系统。
液压支架电液控制系统的研发起步相对较晚 ，国内自主研制的液压支架电业控制系统仍然处于初级阶段 ，目前所使用的液压支架电液系统主要是从国外引进的。液压支架电液控制系统就是将液压控制与计算机技术相结合 ，让定压双向邻架或是自动移架 ，从而避免对支架和顶板产生冲击。
三、煤矿机械中机电一体化技术应用的意义
3.1提高了矿山开采的经济效益
机电一体化不仅是机械设备上的一次全新的进步，同时也给煤矿带来了前所未有的进步，一方面采煤量有了很大程度的提高，其次，煤矿工人的劳动强度适当得到了减轻；再次，机电一体化在煤矿中的应用，降低了矿山的开采费用，使煤矿的经济效益得到了增加，同时还带动了相关产业的发展，在很大程度上推进了地方经济的进步。
3.2提高了安全的煤矿开采工作环境
煤矿工作本身就是一个高危险性的工种，每年煤矿的事故都会有所发生，煤矿的工作安全性时刻危及着人们的生命财产的安全，机电一体化技术在煤矿中的应用，在很大程度上降低了事故的发生率，不仅在一定程度上提高了工作效率，还在安全方面有了很大的保障。
四、煤矿机电一体技术的前景以及发展方向
目前来说，国内研发的煤矿机电一体化设备都具有程序化、智能化、信息化的特点 ，兼具操作简单、维护方便、性能可靠，体积小等优点。煤矿机电一体技术在煤炭行业中的广泛应用使得企业的效益大幅度增加 ，同时降低了工人们的劳动强度。
4.1 以计算机为核心技术 ，自主研发的煤矿机电一体设备
计算机 ，已经成为信息化时代的标志 ，未来科技发展的方向必然紧紧围绕着计算机发展 ，因此将计算机技术和煤矿产业紧密结合起来 ，开发出具有自主知识产权的煤矿机电一体设备将是未来发展的必然。
4.2 产品信息化
煤矿机电一体设备是一项综合的技术 ，为了适应其发展的要求 ，应增加设备的通信功能。
4.3 煤矿机器人
机器人已经运用到社会的很多方面 ，机器人具备智能化 ，更适合矿井工作 ，从而极大的降低煤矿行业中的安全风险 ，因此煤矿机器人必然成为今后研究的热门项目。
五、结论
煤矿事业在我国经济发展中起到了很大的作用 ，煤矿机电一体化技术所具有的智能化、信息化、程序化以及运行简单、维护方便、体积小等特点 ，必然会让煤矿机电一体化技术在未来发展中得到广泛地运用。机电一体技术在煤炭行业中的运用使得开采煤矿的安全性能大幅度增加 ，并且极大的提高了企业的生产下频率。关注国内外煤矿机电一体化技术的动向 ，自主研发先进的机电一体化设备 ，这是社会发展的必然 ，也将产生极大的经济效益。
综上所述，随着我国煤矿事业的发展，机电工程在其中也起着越来越重要的作用，并向着智能化的方向发展，机电工程涉及的专业和领域较多，其在技术方面也有了较快的发展，随着人民生活水平的提高，人们对机电工程的质量的要求也越来越高，特别是在煤矿领域中，我国的煤矿电气传动和自动化方面的应用都取得了一定的进展，机电一体化技术的进步与发展也带来我国煤矿行业的发展，机电一体化技术的实效性和安全性都在煤矿行业中得以体现出来，因此把握好机电一体化技术的应用及发展工作也显得越来越重要。
参考文献：
[1]冯锦鹏。我国煤矿机电一体化的发展[J]中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（7）。
[2]雷福海。论煤矿机电一体化技术[J]民营科技，2012，（4）。
[3]赵旭。煤矿机电一体化技术的研究、管理及应用[J]科学之友，2012，（7）。
[4]郭敬林。浅谈机电一体化技术在煤矿的应用[J]山东煤炭科技，2012，（2）。
[5]王梅菊。煤矿机电一体化的应用现状及对策[J]科技与企业，2012，（7）。