机电一体化技术的未来

机电一体化技术的未来（精选12篇）

机电一体化技术的未来 篇1

电子工程和机械工程通过一定的控制程序而相互结合, 充分地体现出两者在各自领域所不能够实现的作用。这是现代化的科技进步推动的结果, 伴随着科技的进一步发展, 更多的高新技术必然会跟机电一体化结合起来, 向着更高的层次发展。机电一体化技术跟产品承载着能量和信息、物质间的交流, 这种交流使得机电一体化变成了一门“哲学”或者是一门“艺术”。这种“哲学”或者是“艺术”的发展充分地表明了机电一体化的科技创新方向和发展方向。在机电一体化不断地改革和探索的影响下, 就要求调整专门培养机电一体化人才的专业。本文以有关的资料作为基础, 论述了机电一体化的未来发展, 机电一体化的应用行业, 以及机电一体化的发展要求。

1. 机电一体化的未来发展

电力电子技术、微电子技术的应用和研发是机电一体化的发展核心, 尤其是微型处理器和微型计算机的应用非常关键。因此机电一体化的未来发展主要体现在以下几个方面:

1.1 绿色化和可靠安全性

机电产品时发展的要求和趋势就是绿色化, 在确保机电产品有效和安全生产的前提条件之下, 搞好机电产品从设计到应用和报废处理整个过程的绿色化已经变成一种发展的要求和趋势。从一定程度上来讲, 机电一体化的发展过程就是其可靠安全性的一个演变过程。

1.2 智能化和人性化

近些年以来, 传感器系统的智能化和集成化、微机的高性能化、处理器速度的提高为嵌入智能控制程序提供了有利的条件, 这大大地促进了机电一体化的智能化发展。机电一体化产品在柔性制造系统的影响下, 使得个性化和人性化变成了可能, 而时代发展的潮流就是人类跟产品间的交流和沟通。

1.3 灵活性和可监控性

机电产品的可监控性方便了日常的维护和生产的安全、能够及时的处理和反馈故障、方便掌握运行的状态、能够使机电产品的使用年限大大地延长。从某种意义上讲, 机电产品的可监控性决定了机电产品具有相应的灵活性, 能够对一些事件进行自主性地处理。另一方面, 样式和形式的灵活性是机电一体化灵活性的体现。

2. 机电一体化的应用行业

由于信息技术和机电一体化技术的进一步融合, 大大地提高了可监控性和智能化, 不但能够在传统的制造行业应用机电一体化技术, 尤其是数控机床制造行业, 而且还能够被日益广泛地应用于其它的行业, 在其它行业的应用主要是: (1) 医疗器械; (2) 办公设备; (3) 通信设备、交通运输; (4) 军事、空间和航空技术; (5) 智能机器人; (6) 用于工艺过程自动化的设备与工具类机器建设; (7) 其它。

3. 机电一体化的发展要求

在一定程度上, 机电一体化技术的发展水平能够反映一个国家的现代化水平。跟国际上的专业配置水平和先进的技术相比较而言, 我国还差的很远。为此, 我们需要做到以下几点:

3.1 加大投入机电一体化的实验室

一些比较有实力的学校, 都具备微控制器、传感器、执行器等相匹配的实验室, 各个系统间互相沟通, 良性的循环得以形成。我国的不少学校面临实验器材破损、陈旧的问题, 因此, 加大投入机电一体化的实验室是非常关键的。

3.2 科学地设置科目和课程, 提高学生的动手操作能力

在我国, 由于各种各样的原因, 学校所设置的机电一体化专业科目和课程具有滞后性的缺陷。纵观一些具有发展机电一体化专业潜力的学校, 在教学资源、自身师资远远不够的前提条件之下一味地扩展专业, 这导致了学校发展的滞后性, 从而使得学生的动手操作能力比较低。因此, 学校应当科学地设置科目和课程, 并且要注重提高学生的动手操作能力。

3.3 注重强化多个学科之间的渗透

软件技术、接口技术、驱动技术、信息处理技术、传感技术、机械本体技术是机电一体化技术的核心, 可以说, 机电一体化技术所牵涉到的学科和行业都是非常多的。而机电一体化技术灵活性、人性化、个性化发展趋势的要求就是自觉地、有侧重点地, 有目的性地实施学科之间的渗透。

3.4 注重科学技术创新和科研投入

现阶段, 在模仿和研究的前提条件之下, 更加需要重视创新, 具备一定的自主知识产权。我国由于受到发展能力等因素的制约, 在机电一体化的投入上还远远不够, 比如研发先进的医疗设施, 职能机器人等。

3.5 注重校企间的联系

由于实际生产的要求, 出现了机电一体化专业, 因此机电一体化专业的发展比较晚。这表明生产的要求能够为研究带来素材和灵感, 而机电一体化专业的发展能够给企业带来技术指导和人才。为此, 企业和学校的共赢模式就是注重校企间的联系。

3.6 注重创建国内外的实践和学术交流平台

注重创建国内外的实践和学术交流平台, 能够及时准确地掌握机电一体化的前沿技术和最新发展情况, 有效地把握科研目标和专业发展方向。除此之外, 对一些优秀学校的改革动态进行跟踪, 引进先进的教学器材与资料, 重视提高学生的实践能力, 这样能够有效地提高机电一体化专业的素质。

总而言之, 机电一体化各个学科之间的相互渗透是比较自然的一个选择, 是社会生产力发展的一种趋势。计算机信息技术的不断进步, 使得机电一体化发展得更快, 进一步地扩展了应用行业和产品, 激起了机电一体化专业的改革和调整。

机电一体化技术的未来 篇2

机电一体化的核心技术主要包括以下5个方面：

1)机械制造技术

这是机电一体化技术的基础。它和后面的其他几项技术的关系，已如前面所述，是皮和毛的关系。我们再次强调这一点，是要说明机械技术在机电一体化技术中的重要作用。它不是无事可做，而是大有作为。无论机械设计、机械制造，还是机械工艺，潜力都很大。

2)信息处理技术

主要是计算机，特别是单片机技术。可以说，在机电一体化技术中“电”代表的技术内涵可以用下面的公式表示；

单片机技术+PLC技术+通信技术

这里应特别注意通信技术在机电一体化技术中的意义。近年来蓬勃发展的现场总线技术(FIELDBUS)，不仅是一种技术，更重要的是一种思想。它不仅对过程控制系统有重要意义，在单体装备上的应用也取得很大的成功。

3)传感器技术

包括各种物理量的传感器，特别是“一器多感”技术。这里要特别指出“光纤传感器”近年来取得了长足的进展，对机电一体化技术有重要影响。

4)自动控制技术

这是近年来最活跃的技术领域。特别是人工智能控制技术有了很快的发展，对机电一体化技术产生了深远的影响。

5)传动技术

各种传动及传动控制技术，包括：机械传动、液压传动、气压传动、电力传动和磁力传动等。这些传统的技术在微电子技术的支撑下，各显所长，竞相发展，最终实现人们需要的各种动作和功能。

特别是近年来电力电子技术的巨大进步，大功率晶体管(IGBT、GTO等)的成功运用，为大功率机电一体化产品的运动控制提供了条件。例如，出现了15 000 kW船舶“舷外推进装置”，部分地代替了传统的低速柴油机直接推进系统。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。

机电一体化技术的未来 篇3

一、机电一体化的核心技术

1.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，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

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

即以整体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，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

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。

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。

二、机电一体化的发展进程

1.数控机床问世

自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

2.微电子技术的发展

我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。

3.可编程序控制器（PLC）的应用于工业

在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现

以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。

三、机电一体化向智能化迈进

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。未来机电一体化的主要发展方向有：

1.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，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。

2.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。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。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.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優势。

4.绿色化

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。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。

5.系统化

其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。表现特征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。

结束语：

机电一体化技术的未来 篇4

1.1 在采掘设备中的应用

在煤矿生产中, 采煤机是不可或缺的重要设备之一。电牵引采煤机是机电一体化技术的典型应用, 与传统的液压牵引相比, 电牵引具有如下应用优势。

1.1.1 牵引性能良好

电牵引可以在采煤机向前行进的过程中为其提供足够的牵引力, 不但有效克服了采煤机向前移动的阻力, 而且当采煤机遇到坡度下滑时, 电牵引能够及时发电制动, 避免安全事故的发生, 同时, 电牵引还可以向电网反馈电能。

1.1.2 运行可靠性高

在工作过程中, 电牵引只有电动机中的某些元器件会出现轻微的磨损, 比如整流子、电刷等, 而其他元件基本不会受到任何损坏。这在一定程度上降低了故障发生的概率, 不但提高了采煤机运行的可靠性, 而且还进一步延长了使用寿命, 维修费用也大幅减少, 为企业带来了一定的经济效益。

1.1.3 整体结构简单

电牵引采煤机的整体结构更加简单, 工作效率更高。通常情况下, 它产生的电能99%可以转换为机械能。

1.2 在井下提升设备中的应用

在煤矿井下提升设备中, 机电一体化技术的应用主要体现在全数字化控制的交、直流提升机上。该设备集多种先进技术于一身, 比如机械技术、电力电子技术、计算机技术和自动控制技术等。由于滚筒与驱动装置有机结合在一起, 使得机械结构进一步简化, 数字技术的应用也进一步提高了设备运行的安全性和可靠性。同时, 提升机还采用了目前较为先进的现场总线作为连接方式, 这在一定程度上简化了电气安装程序。除此之外, 该设备的硬件配置也比较合理, 而且兼容性较好。由于该设备放弃了转子电阻, 从而节约了电阻电能的消耗, 节能效果非常明显。

1.3 在输送设备中的应用

带式输送机是煤矿生产中的重要设备之一, 它的特点是输送量加大、输送距离长。目前, 国内大部分煤矿应用的输送设备都是机电液一体化的可控制软启动装置, 这是为矿山开采长距离运输专业设计的运输设备。该设备可以由1台或是多台CST驱动, 由于受到各方面技术条件的限制, 国内一般采用的都是三点驱动, 与一些发达国家相比, 仍存在一定的差距, 所以, 这也是未来我们应当重点发展的环节。

1.4 在井下安全监控系统中的应用

在煤矿井下作业, 安全生产尤为重要, 为了进一步提高生产的安全性, 国内各大煤矿都纷纷构建了井下安全生产监控系统, 机电一体化技术在该系统中也被广泛应用。我国虽然在矿井监控技术方面的应用起步较晚, 但从整体趋势上看, 国内的井下安全监测系统基本达到了国际先进水平。同时, 在业内专家、学者的不懈努力下, 监控系统的智能化程度越来越高, 系统不但能够与互联网进行连接, 而且都使用了Windows操作系统, 进一步提高了系统的可操作性。相关法规中明确要求, 煤矿必须安装井下监控系统, 这也在一定程度上确保了矿井生产作业的安全性。

2 煤矿机电一体化的未来发展趋势

现阶段, 煤矿机电一体化技术已经被广泛应用于我国各大煤矿企业生产中, 在保障生产安全、提高生产效率方面发挥着重要的作用。为了进一步推动我国煤矿机电一体化技术的发展, 使其达到世界先进水平, 还需要做到以下几点。

2.1 智能化

在智能化方面, 煤矿机电一体化仍然存在诸多缺陷。在未来的煤矿机电一体化发展中, 要着力开发适用于机电一体化的智能化系统, 增加煤矿机电一体化的功能, 为煤矿开采提供更加便利的条件。同时, 利用智能化系统可以实时获取矿井内的生产状况和设备信息等, 以确保矿井作业人员的人身安全。

2.2 小型化与微型化

随着微电子技术的不断发展, 微型化成为了电子技术发展的趋势之一。但是, 在煤矿机电一体化中, 微型化技术的应用还不成熟, 还有较大的发展空间。在煤矿实际生产过程中, 很多大型机械设备占用了作业空间, 给矿井作业带来了诸多不便。这样一旦大型机械设备出现故障, 就会影响整个矿井的正常运转。而小型化和微型化技术能够很好地解决这一问题, 为此, 煤矿机电一体化要融入小型化和微型化技术。

2.3 集成系统化

随着煤矿机电一体化的范围不断扩大, 其涉及的技术种类也随之增多。为了将繁多的技术协调应用, 发挥这些技术的最大作用, 必须对煤矿机电一体化技术进行系统化构建, 使各项技术形成优势互补, 不断提高煤矿机电一体化的运行效率, 避免因技术缺陷而影响整个系统的正常运行。

2.4 绿色环保化

近年来, 在国家大力倡导节能环保的背景下, 各企业不断提高对节能环保的重视程度, 在生产中更加注重引入绿色生产技术, 力求降低能源消耗, 减少环境污染。为此, 煤矿机电一体化技术要优化生产模式, 每个环节都将环保放在首要位置, 不能以牺牲环境资源为代价获取短期利益。在煤矿机电一体化技术的发展过程中, 要寻找煤矿企业经济效益与生态效益协调发展的平衡点, 以响应我国节能环保的号召。

3 结束语

总而言之, 随着科学技术的不断发展和进步, 机电一体化技术势必会越来越完善。该技术在煤矿生产中的应用不但能够大幅度提高生产效率, 而且还能确保作业安全, 同时, 还能起到节能降耗的作用。在未来一段时期, 应当不断加大对该技术的研究力度, 并在现有的基础上对其进行改进, 使之能够更好地为煤矿生产服务, 这对促进我国煤矿产业的稳定、持续发展具有非常重要的现实意义。

参考文献

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[3]颜平.机电一体化产品在平顶山天安煤业生产中的应用与探讨[J].机电信息, 2010 (4) .

论机电一体化技术的应用 篇5

智能化是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的研究领域日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。 智能化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。高性能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是完全可能的。

2.2模块化

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十分复杂。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。规模化将给机电一体化企业带来前所未有的机遇。

2.3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,泛指几何尺寸不超过1cm3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。

2.4绿色环保化

绿色环保产品在其设计、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。设计绿色环保的机电一体化产品,具有广阔的发展前途。

2.5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,除常用通信方式外,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。

2.6网络化

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使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品逐步向网络化方向发展，

2.7集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。

2.8人性化

机电一体化技术的未来 篇6

关键词 机电一体化技术；机电工程；煤矿；应用

中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0169-01

煤炭是一种重要的经济能源，我国又是煤炭大国，因此煤炭工业的迅猛发展，对于我国国民经济建设来说意义。随着科学技术的不断发展，对煤矿机械的性能要求也在不断提高，电子（微机）控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛。结构将更加复杂、维护也将更加专业化。由于，新的机电一体化技术在各个煤矿企业的煤炭生产过程中得到应用与推广，更促进了新的机电一体化技术的发展。

1 机电一体化技术

机电一体化技术主要是通过微电子技术并融合机械工程、电气工程和计算机信息技术等新兴高科技为一体的综合技术。并且不断的融合传统机械、微电子及自动控制技术、促进了机电一体化技术的发展与进步。新的机电一体化技术更是融合了高科技技术，比如自动化控制、传感产品等进一步加强了新的机电一体化的向着智能化、信息化、便捷化、简单化、整体化发展。新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中大大改善了传统的煤炭产业，降低了煤矿机电生产的劳动强度与工作的环境，提高了生产过程的安全系数。与此同时，新的机电一体化技术还进一步调整了煤矿生产过程的产品结构，降低了能源消耗、实现了环保。

2 机电一体化技术应用的发展趋势

从新的机电一体化技术的应用可以看出：新的机电一体化技术及其设备通过智能化、系统化、程序化等特征和便携、简单易操作、方便维护、性能安全等优势被广泛应用在煤矿生产的各个方面，提高了煤矿机电工程中的生产质量及生产水平，也带来了可观经济及社会效益。目前，我国的机电一体化技术应用在煤矿机电中工程中，与世界先进水平还存在一些差距。

所以，新的机电一体化在今后的发展趋势，就是今后要大力研究具备独立自主知识产权的先进技术，不断提高煤矿的开采质量完善煤矿开采等一系列配套设备。其次，加增机电一体化技术的网络化、信息化等功能，进一步提高煤矿机电工程生产的自动化水平。大力研发在煤矿机电工程中的微处理技术，更好的监测各个设备运行的状况。

3 机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之一就是提高矿井的机械运输水平。由于煤矿生产发展的需要，要求现代化、运输能力强的机械化采煤运煤装置及设备。目前，世界先进的水平及一些煤矿业机电话水平比较高的国家，在矿井下主要采用的是带式运输及直流式交流变频的装置进行驱动。这些设备主要以电子器件等作为技术的核心。另外，通过大巷强力带式运输机，也能改善传播的煤矿井下生产及运输，促进数煤矿井下的生产运输日益皮带化，先进化。

目前，我国在矿井的机械运输中，矿井提升机是最能体现新的机电一体化技术的大型设备，大多数煤矿企业都采用了交流提升机，并运用转子串电阻进行调速，同时在电控系统中还采用了接触器系统继电器，进行控制。而采用了可控制的编程器而拖动发电机的直流提升机，即使由可控硅进行供电，但是一般通过模拟量来完成控制操作。程序设计比较简单，不需要比较复杂的输入及输出接口等装置，抵外界干扰的能力比较强，并且能在恶劣的环境中长期运转。另外一种内装式提升机，把滚筒和驱动联合成一个整体，简化了传统煤矿矿井提升机的机械结构，更好的运用了新的机电一体化技术中的电力电子及计算机技术，提高了矿井提升机的自动化及控制能力的综合体。因此内装式提升机不仅可以进行软启动、软控制、瞬间改变加速度，而且还可以进行自我诊断。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之二就是实现了综合机械化。传统的煤矿机电工程中机械化的综合能力不强。我国的一套综合机械化的设计和运用是在大同矿务局并一直沿用到80年代后。通过新的机电一体化技术，我国煤矿机电工程中的综合机械化采煤技术又有了新的发展和重大的突破，进一步推动了煤矿开采自动化。运用新的机电一体化技术，煤矿采煤机经过液压牵引而逐步转由电牵引，液压支架的控制系统逐步应用高科技走向信息化、网络化，同时通过电液控制、自动化移架，用微机监控装置进行工作面运输机械的监测，实现了以计算机为核心的自动化控制。因此，新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，提高了综合机械化采煤的设备及其能力，使设备间的协调更加安全、操作系统更加完善、可靠性更强。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之三就是提高了传感器技术。在煤矿机电工程中，对于煤矿矿井安全的生产监控系统来说，好的传感器是影响其监控效果的关键。而新的机电一体化技术大大提高了传感器的不足，改善其稳定性比较差，使用期限比较短等不足，提高了传感器现场实际的应用率。通过新的机电一体化技术中的计算机技术的应用，加强了网络化，使机电工程中的软硬件技术进一步发展，在提高了传感器的同时，还提升了整个监控系统的运行速度及运行质量，经过光缆等传输介质，信息媒体可以传送声像，促进了煤矿机电工程中的监控系统的大发展。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之四就是提高了整个煤矿机电工程的性能。众所周知，新的机电一体化技术，主要通过功能强大的计算机进行运算，提供大量数据的同时提高了存贮的空间，并且体积更小功效更大，同时新的机电一体化技术使得机电工程设备中的产品具有更强的通信能力，各个通信模块的开放性更强，更加智能化。在有设备干扰的情况下也能自动化处理各类故障并采集相关的数据参数进行分析。因此，在机电一体化的应用中，为了不断的适应新的环境与科技的发展，越来越多的先进技术被引入进来。比如，光纤、 红外线及雷达等。这些新的高科技技术应用机电一体化中，加大了煤矿机电工程的煤矿机电一体化进程。并且，随着我国科学技术的进一步发展，自我研发的煤矿机电一体化的设备及产品越来越多，其创作的价值也会越来越大。

4 总结

综上，通过分析机电一体化技术、机电一体化技术应用的发展趋势、机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用可以看出：新的机电一体化技术作为煤矿开采及煤矿综合生产的基础，大大促进了煤矿机电的自动化及信息化，更加有利于煤矿企业自身的发展及建设。并且通过新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程的机械运输、实现综合机械化、提高传感器技术、加强整体煤矿机电工程的性能的分析中，我们可以得出，新的机电一体化技术作为煤矿机电工程发展的重要技术支撑，提供微电子及自动控制技术，通过充分的应用及融合新兴的高科技技术，煤矿机电工程的一体化技术大大推动了我国煤矿生产综合能力。因此，新的机电一体化技术将会更好的实现高效生产、安全生产、机械化采煤等煤矿机电工程的新目标。同时，促进我国煤炭工业走向安全、高效、节能、洁净、优化的发展之路。从而在提高我国煤矿机电工程发展水平的同时，进一步提高了煤矿生产的经济和社会效益。

参考文献

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[3]卜燕萍,曾静.浅析机电一体化的进程与智能化趋势[J].益阳职业技术学院学报,2008,02.

[4]欧阳娟.机电一体化技术在现代机械制造业中的应用[J].中国新技术新产品,2010,12.

机电一体化技术的应用 篇7

1.1 在机械制造业中的应用

传统机械制造业是靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

1.2 在数控机床中的应用

数控机床及相应的数控技术经过30多年的发展, 在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高, 具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构, 即采用多CPU、多主总线的体系结构;开放性设计, 即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准, 能最大限度地提高用户的使用效益;WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真, 并引入在线诊断、模糊控制等智能机制;大容量存储器的应用和软件的模块化设计, 不仅丰富了数控功能, 同时也加强了CNC系统的控制功能;能实现多过程、多通道控制;系统的多级网络功能, 加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

1.3 在微型机电化中的应用

目前, 通过半导体蚀刻技术, 已经制造出亚微米级的机械元件, 如果这一成果应用于实际产品时, 那么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了, 这时就完全的实现机械和电子的“融合”, 这样CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起, 而且体积小, 同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的一个重要的前进方向, 更是机电一体化向微观领域和微型机器的发展趋势, 在国外, 人们称其为微电子机械系统, 也指外观尺寸不超过1cm3的机电一体化产品, 一并向微米级、纳米级发展, 正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活, 在军事、生物医疗、信息等方面占有加求比值。按前面的方法有

查补偿率表有:。

取BW0.4-16-3并联电容器作无功功率补偿需:5个。

4结语

供配电系统设计应贯彻执行国家的经济很高的地位和很大的优势。

1.4 在计算机集成制造系统 (CIMS) 中的应用

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合, 而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线, 以制造为基干来控制“物流”和“信息流”, 实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化, 各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

2 机电一体化技术的发展

在未来, 利用高新技术对机电一体化进行改造与提升, 机电一体化涉及的学科领域很广, 是一门独立的综合性、交叉性学科, 我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新, 利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计, 推进产品设计的智能化, 自动化和快速化, 才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平, 提高产品的市场竞争能力。

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。

2.1 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。

2.2 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, 使其向着生物系技术指标, 做到保障人身安全, 供电可靠, 技术先进和经济合理。在设计中, 必须从全局出发, 统筹兼顾, 按负荷性质、用电容量、工程特点, 以及地区供电特点, 合理确定设计。还应注意近远期结合, 以近期为主。设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

统化方向发展。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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。

3 结束语

综上所述, 机电一体化的出现不是随机出现的, 而是一个时代的产物, 文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求, 更是一个必然结果。机电一体化是在与其相关的基础学科的充分发展的前提下出现的一种新型技术, 它是许多科学技术相互交叉, 互相融合发展的结晶, 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着时代的发展, 科学技术不断进步, 各种新理论、新技术不断涌现, 各学科相互融合进一步深入, 机电一体化技术的发展空间也将越来越广阔

参考文献

[1]张连成.对某公寓楼供配电系统设计的探讨[J].价值工程, 2010-02-08.

作者简介:孙添博, 男, 黑龙江哈尔滨人, 大学本科, 从事电气工程。黑龙江省力元智能化工程有限公司, 任公司副总经理。

摘要：随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展, 机电一体化技术的应用也越来越广泛, 微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用, 正因电子技术的快速发展, 进而带动了机电一体化技术的发展, 因此, 机电一体化技术的未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。本文介绍了机电一体化技术的应用的应用现状, 并对机电一体化技术未来的发展趋势作些展望。

关键词：机电一体化技术,应用,发展

参考文献

试探机电一体化技术的应用 篇8

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科, 随着相关技术的不断发展, 其内容将不断更新。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、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术, 合理配置各功能单元, 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, 它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1 机电一体化技术的应用

1.1 在现代机械制造业中的应用传统机械制造业是建立在规

模经济的基础上, 靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

1.2 在饮料行业中的应用机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。

机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高, 而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高, 使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量, 提高其国内、国际竞争能力。

1.3 在钢铁企业中的应用

1.3.1 计算机集成制造系统 (CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人

与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体, 用以实现从原料进厂, 生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。

1.3.2 现场总线技术 (FBT) 现场总线技术是连接设置在现场的

仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。

1.3.3 交流传动技术随着电力电子技术和微电子技术的发展, 交流调速技术的发展非常迅速。

由于交流传动的优越性, 电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动, 数字技术的发展, 使复杂的矢量控制技术实用化得以实现, 交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎, 应用不断扩大。

1.3.4 开放式控制系统“开放”意味着对一种标准的信息交换

规程的共识和支持, 按此标准设计的系统, 可以实现不同厂家产品的兼容和互换, 且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联, 实现控制与经营、管理、决策的集成, 通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联, 实现测量与控制一体化。

1.3.5 分布式控制系统 (DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。

利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比, 其功能更强, 具有更高的安全性, 是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2 机电一体化技术的发展趋势

2.1 智能化智能化即要求机电产品有一定的智能, 使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。

例如在CNC数控机床上增加人机对话功能, 设置智能I/O接口和智能工艺数据库, 会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展, 为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.2 数字化微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础, 如不断发展的数控机床和机器人;

而计算机网络的迅速崛起, 为数字化设计与制造铺平了道路, 如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。

2.3 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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样, 在产品开发设计时, 可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突, 并能使之标准化、系列化。

2.4 网络化网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。

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使家用电器网络化成为可能, 利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统, 使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处, 因此, 机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

2.5 自源化自源化是指机电一体化产品自身带有能源, 如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。

由于在许多场合无法使用电能, 因而对于运动的机电一体化产品, 自带动力源具有独特的好处。

2.6 人性化人性化是各类产品的必然发展方向。

机电一体化产品除了完善的性能外, 还要求在色彩、造型等方面与环境相协调, 使用这些产品, 对人来说更自然, 更接近生活习惯。

2.7 微型化微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。

微机电系统是指可批量制作的, 集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路, 直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活, 在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。

2.8 绿色化工业发达给人们的生活带来巨大变化, 在物质丰富

的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果, 所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求, 机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境, 产品寿命结束时, 产品可分解和再生利用。

3 结束语

随着机电一体化技术的发展, 各种产品与装置实现了机电一体化, 有利实现整体优化, 提高产品质量和生产效率, 缩短开发新产品的生产准备周期, 加速科技成果向商品转化, 有利推动传统产业发生深刻变革, 同时, 随着新产品的研发及高精密等设备的发展, 要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展, 从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

摘要：随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展, 机电一体化技术的应用也越来越广泛。本文对机电一体化技术的应用进行阐述, 并对其发展进行探究。

关键词：机电一体化,应用,发展

参考文献

[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社.2006.

[2]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社.2003.

机电一体化技术的发展浅析 篇9

1 机电一体化概要

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。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科, 随着科学技术的不但发展, 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、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术, 根据系统功能目标和优化组织目标, 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。只是, 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、微电子技术以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。机械工程技术有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力。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, 还能赋予许多新的功能, 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。即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眼神, 具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

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。在这一时期, 人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间, 战争刺激了机械产品与电子技术的结合, 这些机电结合的军用技术, 战后转为民用, 对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。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。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。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, 不取得了一定成果, 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 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, 则是完全可能而又必要的。

3.2 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。

3.3 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、教育义举人么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。

3.4 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1cm3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。

3.5 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。

3.6 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, 一般除RS232外, 还有RS485、DCS人格化。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。一层是, 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。另一层是模仿生物机理, 研制各种机电一体花产品。事实上, 许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

结语

综上所述, 机电一体化的出现不是孤立的, 它是许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。当然, 与机电一体化相关的技术还有很多, 并且随着科学技术的发展, 各种技术相互融合的趋势将越来越明显, 机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果, 本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状, 分析了机电一体化技术的发展趋势。

关键词：机电一体化,技术,现状,产品,制造技术,发展趋势

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社, 2004.

[2]李运华.机电控制.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

机电一体化技术的发展趋势 篇10

关键词：机电一体化技术,信息技术,发展趋势

1 机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

2 典型机电一体化产品的发展趋势

2.1 数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 (近320万台) , 但数控机床只占约5%且大多数是普通数控 (发达国家数控机床占10%) 。近些年来数控机床为适应加工技术的发展, 在以下几个技术领域都有巨大进步。

高速化。由于高速加工技术普及, 机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上;快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48m/min, 60m mni, 80m/min, 120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度, 由过去一般机床的0.5G (重力加速度) 提高到1.5G～2G, 最高可达15G;直线电机在机床上开始使用, 主轴上大量采用内装式主轴电机。

高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005～0.01um;最小分辨率为1nm (0.000001m m) 的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。

复合加工, 新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床, 5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构, 包括6轴虚拟轴机床, 串并联绞链机床等, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。

使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑, 在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min, 加工铝件能达5000m/min。

数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求, 它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段, 而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此, 计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来, 这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

2.2 自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000～80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000～120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

3 机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命, 不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展, 而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测, 机电一体化技术将向以下几个方向发展:

3.1 光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源 (下转第80页) (上接第81页) (动力) 系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

3.2 柔性化方向

未来机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 有较强的“柔性”, 能较好地应付突发事件, 被设计成“自律分配系统”。在这系统中, 各子系统是相互独立工作的, 子系统为总系统服务, 同时具有本身的“自律性”, 可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息, 在总的前提下, 具有“行动”是可以改变的。这样, 既明显地增加了系统的能力 (柔性) , 又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.3 智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显, 智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。

4 仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大, 并且往往在结构上处于“静态”时不稳定, 但在动态 (工作) 时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统 (大脑) 停止工作时, 生物便“死亡”, 而当控制系统 (大脑) 工作时, 生物就很有活力。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。

5 微型化方向

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。当这一成果用于实际产品时, 就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时, 机械和电子完全可以“融合”机体, 执行结构、传感器、CPU等可集成在一起, 体积很小, 并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

参考文献

[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.

机电一体化技术的应用及发展 篇11

关键词：机电一体化；应用；发展

一、引言

随着科学技术的迅猛发展，在当今的工业科技中机电一体化技术已成为其重要组成部分。在很多高校，机电一体化专业是重点建设专业，当然如今的机械工业行业对这方面的人才技术都是非常看中的，所以发展机电一体化无论是对整个机械工程行业还是对国家的发展都是极其重要的。

那么，什么是机电一体化技术呢？从字面上我们可以很容易明白，机电一体化是几门学科或技术综合运用的产物。从系统的观点出发，机电一体化综合运用了机械、微电子、传感测控、电力电子、接串口、信息变换及软件编程等群体技术。它是一门多学科技术综合运用的学科，而非简单的组合、拼凑，这是机电一体化与机械电气化的根本区别。机电一体化包含两个方面的内容：技术与产品。一方面，机电一体化技术是指其技术原理和使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，它是集机械技术、传感测控技术、计算机技术等一体的综合技术；另一方面，机电一体化产品并非传统纯机械式的产品，如果把传统机械产品比做成人的各个器官，那么机电一体化产品就是融合这些器官同时拥有感官、大脑的智能产品。传统机械制造业在以往的生产中依靠的是企业规模大小，生产批量和产品结构等因素来获得竞争优势的，集机电一体化技术的现代机械制造业则是通过先进的生产技术、生产模式、生产系统和管理系统来获得高速发展的。近些年来，制造工程领域中一大批新兴技术相继诞生，如计算机数字控制、柔性制造技术、虚拟制造、逆向工程、现代集成制造系统等等，这些都为机电一体化发展提供夯实的基础。

二、机电一体化技术的基本构成和意义

（一）机械本体单元。任何机械，要想其能够完成预定功能动作就少不了机械本体单元，它犹如人的躯干，是系统所有功能单元的机械支持结构，大体包括机身、机架、连接等部分。

（二）动力单元。任何机械，要使其完成相应动作就必须要有动力单元。机器常用的原动部件有电机、液压系统以及人工手动等方式，所以动力单元是为系统提供动力和能量，使系统能够正常运行的重要保证。

（三）传感单元。与传统的机械相比，机电一体化产品具有传感单元。传统的机械往往缺少这一部分，那么在动作执行完成后缺少反馈调节机制。传感单元犹如人的眼、鼻、耳等器官，它能够将系统运行所需要的本身及外部环境的各种参数及工作状态进行检测，然后经过处理产生可识别的信号，最后通过相应的分析处理得到可控制的信息，传感部分大多通过传感器，监控器，仪表仪盘来完成。

（四）驱动单元。驱动单元是机器完成预定动作的中间传递部分，犹如人体的四肢，在控制信息及控制系统的作用下，完成相应的动作与功能。

（五）执行单元。执行部分与上着相比就是完成最终动作的末端执行的部分，通过控制信息与指令完成简单或复杂的功能动作。在当前企业使用较多的机械手的末端执行器就属于该部分，执行单元一般是运动件，如机械、电液与电磁等机构。

（六）信息处理及控制单元。传统机械大多都不含此部分，在机电一体化产品中，本部分是很重要的一个部分。现代制造系统采用的都是生产半自动或全自动化的模式，那么这就必须要有对传感器所采集到的信息进行集中、存储、分析、加工并处理，然后根据编制完成的指定程序来使整个系统稳定运行。本部分采用的技术与计算机技术有很大相关，如采用数控装置、逻辑转换、I/O接口与计算机外部设备等部分组成。

机电一体化技术在现代化生产中有及其极其重要的意义。首先，在完成指定动作的角度上来说，机电一体化产品是多功能复合的产品，它超越传统机械只能完成某一单一动作的局限。例如，加工中心集车、铣、钻、磨等多功能于一体，将多台机床的多道工序通过编程控制在一次装夹中完成。这样既提高了生产效率又提高了产品的质量。其次，机电一体化产品的结构趋于简化，由于采用了微处理器，大规模集成电路与电子电路元器件，机电一体化产品的体积，数量都变小。所以结构简化后的产品的实用性更强。再者，机电一体化产品的可靠性有了显著的提高，高集成的电路，高性能的材料，搭载安全联锁控制、过载失控保护等技术都进一步提高了其产品的安全可靠性能。最后，机电一体化产品改善了操作的繁琐性，提高了柔性。基于计算机技术的机电一体化产品的控制平台是计算机，代替按键操纵杆，构件了良好的人际界面。当需要修改及其工作的状态时只需修改相应的指令程序即可，所以这大大提高了柔性。简言之，极限一体化产品的意义在于使生产更加简便、高效、高质与安全。

三、机电一体化技术的应用

（一）数控机床。数控机床的发展历史有40余年，从开始发展到现在，数控机床及数控技术在功能、结构、操作、控制上都在迅猛发展，具体表现为其结构的发展逐步向总线式、模块化、紧凑型、多CPU、多主总线体系的方向发展。WOP技术和智能化，系统根据实际生产要求提供相应的编程技术，实现二维、三维加工动态仿真。由于其设计采用的是开放性设计，所以它能够最大限度的提高使用效益，硬件体系结构，功能模块兼容性更强，接口符合一定的标准。计算机技术的融入大大提高了数控机床的操作性，丰富了其功能。同时还能实现多过程、多通道的控制，例如将刀具的破损检测，产品质量的检测，物料的运输等环节都融入到系统中去。系统的多级网络控制，增强了系统组合，构成复杂加工系统的能力。以大规模集成电路，单板或单片机作为控制机，使数控装置结构更加紧凑。近些年，我国数控机床技术取得了很大进步与一些不错的成绩，但与欧美一些国家相比，还存在一定的差距。

（二）工业机器人。机器人技术代表了机电一体化技术的最高研究成果，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多门学科，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。机器人的研究、制造和应用程度是一个国家和公司科技水平和经济实力的象征。目前，国际上许多大公司都竞相研制各类先进机器人，向人们展示其科技实力。从机器人技术发展至今一共经历了三代。第一代机器人指局限于示教内容进行简单的重复动作，其适应性灵活性不能应对多变的工作环境和对象；第二代机器人拥有能够反馈的传感元件，它们能够获取信息，通过计算机处理分析信息进行反馈，然后做出相应的应随措施。这一代机器人已基本上走上实用化的道路；第三代机器人也即现代智能化机器人，这代机器人拥有多重感知能力，它们能够处理复杂的逻辑运算，做出判断和决策，并且能够在各种不同的环境中独立作业。因此，机器人技术能够很好的阐述什么是机电一体化的相关应用。

（三）计算机集成制造系统。计算机集成制造系统（Com

puter Integrated Manufacturing System 简称CIMS）是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。通过将计算机技术运用到产品的设计制造过程中，使机械生产与计算机技术相结合，实现整体效益的智能化和集成化制造系统。企业集成度的提高可以使生产要素发挥到最大极限，大大提高生产效益。

（四）柔性制造系统。柔性制造系统是信息控制、物料运输、数字控制加工与一体的系统，能够适应加工对象的变化。

除以上列举的应用领域，还有诸如自动机与自动生产线、微型机电化与汽车电子化产品的应用。所以机电一体化在现在生产领域中是处处可见的，可以这样说，没有机电一体化技术，很多先进产品或技术无法制造或实现运用。

四、机电一体化技术的发展趋势与前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的开发动向，机电一体化技术将朝着一下几个方向发展。

（一）智能化。智能化发展是当今机械领域发展的一个必然趋势，机电一体化技术要想获得更快的发展，在这方面必须予以足够的重视。随着处理器运行速度的提高、微机存储能力和性能的提升、传感系统的集成化，智能化发展也更加迅猛。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，其拥有独立运算，决策和控制的能力，可以逐步取代工程中人的脑力劳动。

（二）微型化。随着微型机械技术、微型电子技术和软件技术的开发，微型化是机电一体化技术发展的一个大的趋势。与传统机械比较，微型机电一体化产品在生物医疗、军事、信息等方面都具有相当大的优势，主要在于其体积小、运动灵活、耗能低等特点。

（三）系统化。系统化特征之一为采用开放式和模式化总线结构并行；系统化特征之二为升级了通讯系统。机电一体化产品往往是根据现实生活中动物或人来设计，所以系统化的产品更能够满足要求。

（四）柔性化。在上述机电一体化技术的应用中已提及到柔性制造系统，在该技术发展的趋势中柔性化仍然是其发展的一个必然趋势。柔性化也即自律分配系统化的特点是能够生成自身信息和附加信息，根据生产需求自动改变动作，因此这样会极大提高系统的灵活性、适应性。

除上述的几个机电一体化技术发展的趋势之外，还有光机电一体化、区域模块化、网络化、环保绿色化等方向。机电一体化技术的发展不仅仅只是朝着某一单一方向发展，它的发展方向将该技术编制成一个网络，犹如高速公路网络，在各个方向领域都能够互通。

五、结束语

机电一体化技术是多学科交叉发展的一个综合学科，它集多学科的优点于一体。因此机电一体化产品具有其他产品所无法比拟的优势。机电一体化技术促使着机械工业发生战略性的变革，它超越了传统设计与制造理念的局限。大力开发新兴机电一体化产品，是推动机械产品更新换代的重要因素，同时它还是开辟新领域、发展与振兴机械工业的必经之路，在各个方面它将带来显著的经济效益和社会效益，同时它自身也具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1] 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）.

浅析机电一体化技术的发展趋势 篇12

一、机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

进入90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

二、典型机电一体化产品的发展趋势

(一) 数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 (近320万台) , 但数控机床只占约5%且大多数是普通数控 (发达国家数控机床占10%) 。近些年来数控机床为适应加工技术的发展, 在以下几个技术领域都有巨大进步。

1、高速化。由于高速加工技术普及,

机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min, 60m/mni, 80m/min, 120m/min。

2、高精度化。

数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm (0.000001mm) 的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。

3、复合加工, 新结构机床大量出现。

如5轴5面体复合加工机床, 5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构, 包括6轴虚拟轴机床, 串并联绞链机床等, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。

(二) 自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000~80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000~120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

三、机电一体化技术的发展趋势

(一) 光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源 (下转第80页) (上接第81页) (动力) 系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

(二) 智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显, 智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。

(三) 仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大, 并且往往在结构上处于“静态”时不稳定, 但在动态 (工作) 时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统 (大脑) 停止工作时, 生物便“死亡”, 而当控制系统 (大脑) 工作时, 生物就很有活力。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。

参考文献

[1]戴勇:《高职机电一体化技术专业课程开发》[M].北京:机械工业出版社, 2004。[1]戴勇:《高职机电一体化技术专业课程开发》[M].北京:机械工业出版社, 2004。