机电一体化内容范文

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篇1

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0094-02

“机电一体化设计基础”是很多高校为机械设计制造及其自动化专业高年级本、专科生所开设的一门专业课，旨在为高年级学生理清前三年的各专业课间的关系，能够以系统的观点和方法去分析和设计机电一体化系统，一般应为原专业基础知识的巩固和加深。但是又因为其包络了前面学习阶段学过的多门课，教材大而全，教学难度大，容易落得泛而不精、学生学习兴趣低的教学结果。笔者通过总结多年的“机电一体化设计基础”课程教学经验，提出了几种对此课程教学内容进行创新性设计的方法，供同行参考。

一、创新设计的方法

1.具体科研项目纵贯整个教学过程

一般“机电一体化设计基础”课程的教材和教学内容逐个介绍机电一体化系统的各个子系统的设计内容、要求、方法等，每个子系统对应于一章的内容，比如说机械系统、执行元件系统、微型计算机控制系统等，[1]因每章内容讲求系统全面，内容众多，这就造成了章与章之间缺乏有机联系，使得学生学起来对整个机电一体化概念缺乏深刻和系统的认识。而实际机电一体化产品或系统是机械技术、电子技术、信息处理技术有机结合的产品，各部分不可能完全脱节。为了解决以上问题，笔者探究了一种以自身科研项目为主导的教学脉络的机电一体化教学方法。

微机电系统是机电一体化系统发展的一个重要分支，对于大多数本科生，在学习本课程之前一般都没有接触过，是一个较新而且又容易勾起学生兴趣的一个概念。笔者选择适时在第一章介绍机电一体化发展方向时提出，这个是一个机电一体化发展到某一高度的重要产物，并介绍了笔者曾经主持的科研项目“体内胶囊微机电系统的研制”。笔者研制的体内胶囊微机电系统是综合应用当今先进制造技术、电子技术和计算机控制技术的产物，它是采用了小尺寸的机械和电子元器件制造出来的、体积微小的机电一体化系统，系统的尺寸单位一般以mm计算。[2]它能通过图像传感器采集体内消化道图像，并且无线发射到体外计算机接收。笔者简要介绍了系统的组成（如图1所示），并配以丰富的图片和视频介绍系统工作效果，立刻吸引了学生的注意力。又因为微机电系统技术包含了传感器技术、信息技术、机械及材料技术等，随着本课程学习的深入，在课程的后面更加详细地阐述每一个相关的技术具体所涉及的内容，同学们会对此系统有更深刻的了解。在这里就凭借科研项目打开了学生机电一体化技术学习的大门和使得它纵贯整个教学过程，使得教学内容成为一个有机整体。

2.理论联系和学习新技术

“机械工程测试技术”课程中曾经介绍过传感器的相关技术，在“机电一体化设计基础”的教材中也出现了“微机控制系统及接口设计”这一章，里面通过很多表格罗列了位移传感器、速度传感器、温度传感器等常用检测传感器的性能特点。但是课程这里又不能只是重复讲述以前所学知识，所以笔者考虑加入适当内容，对传感器知识进行拓展。

上文提到的微机电系统中含有图像传感器，它与一般的传感器不同，它是以芯片集成的方式出现和应用的，在先修课程“机械工程测试技术”中一般都没有涉及。先修课程介绍的常用传感器的原理及应用场合都比较简单，基于电阻、电容、电感原理测量应变、力、温度等等，属于传统的分立电子元器件，集成度低。但图像传感器现在与日常生活及生产的联系越来越密切，广泛应用于图像采集装置，比如手机摄像头、数码相机、监控防盗器材、机器视觉等等。图像传感器能将光信号转化成电信号输出，按照其制造工艺分为CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor）图像传感器和CCD（Charge Coupled Device）图像传感器，按照其输出信号类型分为模拟型图像传感器和数字型图像传感器，各有优缺点和相应的应用场合，如表1所示。在课程一开始提到的内窥微机电系统为什么采用CMOS图像传感器呢？这是因为CMOS图像传感器相对于CCD图像传感器有集成度高、体积小、功耗低等特点，所以尤其适合于对体积和功耗有特殊要求的微机电系统中。[3]

又比如电阻传感器与电容传感器，是根据传感器测量原理划分的两种常见传感器，它们分别将电阻和电感这种非电量的变化转换为电压或电流电参量的变化。学生们日常生活接触到的实际例子就是智能手机的触摸屏。智能手机手机触摸屏分为电阻式触摸屏和电容式触摸屏，它们分别应用于早期的廉价智能手机（比如5800XM）和新型智能手机上（比如iPhone），其实质就是分别对应于电阻式传感器和电容式传感器，其原理如图2所示。电阻式触摸屏当手指按在触摸屏上时，该处两层导电层接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。氧化物电阻随时间变化，需要经常校正；透光性较差，不能实现多点触摸。电容触摸屏只采用单层的ITO（由铟锡氧化物构成透明导电材料），当手指触摸屏表面时，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，由此推算出触摸点的位置。[4]电容式触摸屏因为其不存在漂移和支持多点触摸，已经在日常生活中逐渐取代了电阻式触摸屏，这就引导学生在日常生活中灵活运用课堂知识，增强了对课堂知识的认受性和学习的兴趣。

3.适当引入和介绍实用的专业软件

大学早期阶段一些与专业相关的软件没有在课堂上面介绍，影响了学生今后在专业上的进一步发展和应用专业知识的能力。笔者建议在高年级学生中适当引入和介绍以下专业软件。

（1）ANSYS软件。应用相关软件可以大大方便机械结构的受力和变形分析。ANSYS软件可以用有限单元法分析结构静力学问题、结构动力学问题、温度场、流体力学等。有限单元法是当今工程技术领域中最常用最有效的数值计算方法，此软件是现代工程设计技术中的重要软件。[5]可以应用ANSYS软件分析课程中提到的胶囊微机电系统在人体中的受力情况，从而为微机电系统的材料选择和尺寸确定提供参考。

（2）MATLAB软件。学生虽然学习了高等数学、线性代数等数学知识，但是如果遇到复杂的计算问题，手算过程往往繁杂并且容易出错，因此借助相关软件就可以准确并且高效率地解决某些数学问题。MATLAB软件是工程技术领域常见的计算软件，通过它可以方便地求微积分、求解方程组、作出数学图形等。[6]通过应用MATLAB软件，计算机再不是简单的计算器，而是辅助工程计算的有力工具。

（3）Protel软件。设计电路、画电路图用AutoCAD软件局限性较大，作出来的电路图很多不符合电器标准，或者很多元器件绘制困难、作图效率低。Protel软件是一款常见的电气工程计算机辅助设计软件，包含众多的元件库和电子资源，能够轻松高效作出标准的电路图。[7]其一般只在电类专业中学习，但是机械类专业尤其是机械设计制造及其自动化专业，因为学科的交叉发展和社会上综合性人才的需要，学生往往要从事机电一体化产品的设计，不仅要懂得机械结构的设计，还要懂得电路电器设备的设计，因此掌握一款业界常用的电路图设计软件是必要和重要的。

（4）Keil C软件。学生先修课程“微型计算机原理”即单片微机，一般课堂上和教材上讲授的都是汇编语言程序。汇编语言是针对单片微机本身，是与硬件密切相关的一种编程语言，记忆困难，不容易理解，因此业界逐渐使用和发展了基于高级语言即C语言的单片微机程序。而工科类学生包括机械设计制造及自动化专业的学生，已经学习过高级语言C语言，因此他们有了应用C语言进行单片微机程序设计的基础。Keil C软件是业界广泛应用的单片微机编程软件，它既可以兼容学生学习过的汇编语言程序，也可以使用流行的高级语言C语言来编制单片微机程序。[8]应用高级语言编制单片微机程序，学习资源丰富，对学生进行课程设计、毕业设计和今后走上社会岗位从事单片微机开发都是颇有裨益的。

上面补充的软件因课时限制主要讲解其在本专业的用途和介绍简单的例子，不能在课堂上详细讲解，因此也不能作为课程考核的重点，但是对于高年级学生拓展专业知识，对以后从事专业技术工作都是有良好的启发和指导作用的。

二、总结

实施以上教学内容的创新设计方法，从课堂反映来看收到了积极的效果。并且在后续课程设计和毕业设计中学生能够灵活运用所补充的知识，专业知识应用能力得到了明显提高，为今后适应社会机电一体化人才的需要和就业择业奠定了基础。

参考文献：

[1]张建民.机电一体化系统设计[M].第三版.北京：高等教育出版社，2007.

[2]陈英俊，黄平.人体胶囊式无线内窥微机电系统的设计与工作寿命研究[J].机械设计与制造，2009，（9）：40-42.

[3]陈英俊，黄平.图像传感器在体内无线内窥微机电系统的应用[J].中国医学影像技术，2009，（10）：1879-1882.

[4]电子工程专辑[EB/OL].http：//.

[5]张洪信.有限元基础理论与ANSYS应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

篇2

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）03-0121-03

一体化技能训练内容设计理念和思路

（一）训练内容设计的理念

以电子技术应用专业教学大纲为根据，以培养学生实践技能为主线，以电子技术应用专业职业岗位的技能需求为依据，以国家技能鉴定标准为参照，对课程内容进行整合，将课程内容模块化、层次化，采用项目引导、任务驱动的教学模式，实行“做中学，学中做”，将实训与理论教学有机结合，实现“教学做”一体化训练模式，解决学生知识、技能素质协调发展问题。

本课题研究坚持以学生为主体、以能力为本位、把提高学生职业技能培养放在首位，做到既为学生后续课程服务，又能直接为学生今后从事电气产品的装配与调试、电气设备的操作与维护等技术技能和职业岗位的能力培养创造必要的条件。

（二）训练内容设计的思路

训练内容设计思路如图1所示。

现状分析 课程组成员首先到企业调研，向企业人力资源部门了解企业总体岗位和电子技术应用专业涵盖的岗位。对车间主管进行访谈，了解电子技术应用专业人才成长经历以及在企业总体技术的地位和作用。与涉及电子技术应用专业岗位的一线组长进行交谈，了解他们的工作任务、岗位要求等。对操作工进行访谈，了解中职毕业生目前所面临的问题和解决这些问题的途径和方法，了解典型工作岗位、工作任务、任职要求、工作过程、所需的知识技能和能力。

培养目标分析 根据调研情况，掌握企业对本专业的岗位需求及岗位要求，把电子技术应用专业划分为三个培养方向，即电子整机装配方向、维修电工方向、家电维修方向。

教材分析 一体化训练要有与专业相配套的教材。传统的教材一般都强调理论的全面性和系统性，很难适应中职一体化训练需要。因此，编写相配套的一体化教材是进行一体化训练的根本。根据调研结果，将各方向的教学内容整合，将其模块化、层次化，共分基本知识和基本技能、专项技能、综合技能三个模块。每个模块的内容具有阶段性、先进性、实用性。模块之间具有连续性、层次性、完整性。

确定教学目标 根据完成上述学习项目所需知识、职业能力、素质要求，确定出每个学习项目的教学目标。

教学组织 以完成学习项目所需的知识和能力作为每个学习项目主要学习的知识和主要培养的能力，确定教学实施方案，并结合现代职业教育理论，选择教学方式与教学方法。

教学实践 编制教案、讲义等各种教学资料，实施基于以“项目引导，任务驱动”的教学法。

评估反馈 通过学生成绩评定，检验课程体系优劣。

一体化教学内容的设计

通过市场调查、企业用工情况及专业技术人员岗位能力要求，确定电子技术应用专业的培养方向。根据每个专业培养方向的专业技能要求，确定该专业的课程设置。然后，将开设的课程内容按科学性、合理性、实用性、适时性的原则进行整合。

（一）“3323”模式

第一个“3” 根据学生基本技能掌握情况及每个学生的兴趣、特长，将电子技术应用专业划分为三个培养方向，即电子整机装配方向、维修电工方向、家电维修方向。

第二个“3” 将每个培养方向的专业内容划分为三个模块，即基本知识、基本技能模块，专项技能模块，综合技能模块。

第三个“2” 指每个模块的教学内容都采用“项目引导，任务驱动”的教学方法。项目导入是将工程实践项目贯穿于教学的始终，用项目和任务进行新知识的引入，激发学生学习动力；任务驱动是在教学过程中，根据项目总体要求，以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中，让学生自己提出问题，并经过思考和教师的点拨，自己解决问题。项目和任务的设置与工作、生活情境紧密相连，或是直接来源于工作和生活情境，或是对工作、生活情境的改造、提炼，使得项目和任务与当前的学习内容紧密相连，学生完成任务后，即可获得相应的知识和技能，并能应用到实践中去。例如，在进行“直流稳压电源的制作与调试”项目训练中，设计如下任务：（1）识读直流稳压电源电路的工作原理。通过该任务培养学生分析电路图原理的能力，并熟悉本项目所需元器件的种类、数量，为下一任务的完成打下基础。（2）选择元器件并对其性能进行测试。在测试中培养学生对电子元器件识别、检测的能力，更要进一步提高学生的应用能力，要记忆常用典型应用电路，及所使用元器件的典型参数，这是间接经验的积累。（3）依照电路图装配电路。通过电路的装配，锻炼学生的焊接技术，巩固学生对焊接工艺、电路安装工艺的理解。（4）分析直流稳压电路的工作过程与原理。该任务是让学生掌握分析常用典型功能电路的思路和方法，培养深入识读电子电路图的能力。这里区别于“电子线路”课程的重在原理的分析与计算之处，更是要学会对常用电子电路的定性分析，能分析工作过程中元器件电参数的状态变化，与元器件的作用，为形成检测、调试和排除电路故障的专业能力奠定基础。（5）电路的测试。这是针对具体电路的检测与分析，不仅是熟悉常用电子仪器仪表的操作与使用，更是通过分析电路、使用单元功能性电路，激发兴趣、培养应用知识与技能的过程。（6）装配制作直流稳压电路板。这是电子产品装配工基本技能的训练，通过该任务的训练，使学生掌握电子电路的制作的一般流程和方法，形成电子产品装配工的基本技能。（7）测试、调试电路板。这是无线电调试工必备的基本技能，可以培养调试、排除电路故障的高级能力，培养学生综合应用处理实际问题能力，形成无线电调试工的基本技能。（8）制作电路板的实际应用。这是让学生将制作的电路板应用到实际电路中，是学习成果的实际应用环节，培养学生应用知识解决实际问题的能力，不仅加深学生对电路功能的理解，还可以对所学知识与技能加以集成，或者对现有电路进行改进与革新，产生创新的业绩，是培养创新、创业人才的有效教学手段。

第四个“3” 将一体化内容定位为三个标识。以掌握基本知识、基本技能为基础（毕业资格），以培养专业技能能力为指向（技能型），以培养专业岗位职业能力为标志（职业资格），从低端定位（取得毕业证书）向高端定位发展（专业技能证书、职业资格证书）。

（二）模块的基本结构与特点

模块的基本结构 根据确立的专业教学培养方向，考虑生源素质参差不齐的实际，结合各培养方向对专业技能的要求，把教学内容划分为三个模块，每个模块又由若干个子模块，每个子模块又由若干项目组成，其结构如表1所示。

模块的特点 （1）突出知识与能力、技能与知识培养。知识的掌握是形成能力不可缺少的前提，而能力的大小又影响着知识的掌握。理论实践一体化技能训练把传授知识与发展能力有机结合在一起，使学生成为有知识和有智慧的一代新人。技能是通过训练而获得的顺利完成某种工作任务的动作方式和动作系统，而“项目引导，任务驱动”的教学法紧紧围绕专业教学培养目标，强调在传授知识、操作技能的基础上培养学生的职业能力。（2）纵向有层次。三个模块教学内容实现三层递进，由浅入深，由简至繁，循序渐进。即由基本技能训练 专项技能训练 综合技能训练。（3）横向有交叉。打破学科系统编排课程内容，以典型职业活动内容为线索，以课题为中心，将涉及的各门学科知识编排在一起，不同学科的知识不再是孤立的，而是有机结合在一起，便于培养学生分析问题、解决问题的能力。例如，在进行电子技术的焊接训练时，除训练电烙铁的使用方法、焊接的基本要领、焊点的质量外，还将电子产品安装工艺要求一起进行训练。（4）模块内容与“三证”紧密相连。基本知识、基本技能与毕业证相连，专项技能与专业技能证相连，综合技能与职业资格证相连。（5）突出实践性和先进性。模块教学内容结合生产实际，注重将生产实践中普遍应用的新知识、新技术、新工艺、新材料技术的内容充实到教学中来，使学生在学校既能学习到扎实的基本功，又能了解到先进生产技术的应用水平，确保学生学到知识、技能及培养起来的职业能力就是当前生产实践中所需要的。（6）强化技能教学。打破多年来重理论、轻技能培养的传统，树立专业理论知识教学为技能训练教学服务，为职业能力培养服务的新观念。加大技能教学内容比重，对于理论知识强干弱枝，以“必需、够用”为度，学生在操作技能训练中体验印证理论知识，使理论知识易于理解和吸收；注重理论知识对实际操作技能训练发挥指导作用。

参考文献：

[1]百度文库.电工技能训练一体化课程教学标准开发技术规程[EB/OL].[2013-04-03].http：//wenku.baidu.com/view/7b9d42146c175f0e7cd13713.

[2]吴映辉，程静.理论实践一体化教学模式的探讨[J].职业教育研究，2008（6）.

[3]汤景印.中职练考评一体化技能训练模式研究[J].职业教育研究，2013（3）.

[4]张春城.关于焊工技能训练一体化课的有效探究[J].现代企业教育，2012（22）.

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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。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。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。

作者:王中元 单位:内蒙古机电职业技术学院

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随着日新月异的技术更新，机电一体化发展对不同学科交叉渗透也有着推动。机械工程当中的微电子技术以及计算机技术发展，为机电一体化发展目标实现奠定了基础，能够实现技术结构的优化目标，在机电一体化的技术应用下，就能提高生产力水平。从理论上对机电一体化技术发展研究分析，就能从理论层面提供支持依据。

一、机电―体化技术发展历程和主要的内容分析

1.机电一体化技术发展历程分析

机电一体化主要是电子技术和机械设备的有机结合，从而将机械设备的动力以及电子技术的信息处理功能充分发挥，实现自动化的工作目标。机电一体化是建立在综合应用技术基础上发展的，在当前已经成为独立的学科，从技术层面来说，主要体现在对机电一体化的产品有效实现和使用发展。而从产品的基础层面来说，就是机械系统和微电子系统结合构成的新系统，这就成为了有着新功能的产品。机电一体化的进一步发展过程中，在功能系统的作用发挥上比较突出。机电一体化实际是综合技术的融合，并非是简单化的拼凑，而是将各个领域的优势相结合，实现概念上以及技术上的融合。

我国的机电一体化发展经历了几个重要阶段。上世纪80年代，学术界对机电一体化进行了研究，经过了几十年的努力，在理论上以及技术层面上都实现了长足发展，在数控技术方面的市场占有率也逐年提高，机械生产能力也有了大幅度提高。工业机器人的实际生产应用，对控制系统以及软件编程技术的应用等，都从很大程度上促进了生产效率的提高。在计算机集成制造系统的优化发展上也取得了瞩目成绩，已经在多个制造生产领域的发展中得到了广泛应用，发挥着重要作用。

2.国外机电一体化技术发展现状

国外的机电一体化技术发展可以分为三个阶段：第一阶段又称之为初级阶段，出现在20世纪60年代以前，这一时期是机电一体化技术的雏形，是人们不自觉地利用电子技术并且传承下来；第二阶段称之为发展阶段，出现在20世纪80年代末期，机电一体化技术的各项产品都有着很大的发展；第三阶段是深入发展阶段，出现在20世纪90年代后期，世界各国都开始研发和关注机电一体化的技术和新产品。

日本东京在1989年召开的第一届国际先进机电一体化学术会议，可以称为机电一体化技术发展阶段的标志，世界各国也从此大力推动和发展机电一体化的技术和产品的研发。在深入发展时期，机电一体化技术进入了向智能化方向的新阶段，一方面出现了光学、通信技术、微细加工技术等新的机电一体化技术和产品，另一方面对机电一体化技术的学科体系和研究方法也进行了深入的探讨。在目前，机电一体化产品开发和应用方面处于世界领先地位是日本和美国。

3.国内机电一体化技术发展现状

我国的机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，如当前国内外在开发煤矿机电大功率厚煤层电牵引采煤机的机电一体化新技术方面。主要表现在以下几个方面：一是总体技术上，国外Eickhoff公司开发的SL500系列采煤机，截高范围2.0m～6.0m，可达截割功率2×825kW，而国内引进6LS3，6LS5和7LS5型6台，SL500型3台，EL3000型1台，最大装机总功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用寿命方面；二是工况检测、故障诊断技术上，目前国外使用微机控制、传感器多、信息量大、显示屏大、显示点多等特点，而国内却达不到这一水平；三是自动调高技术上，基于位置传感器和计算机的记忆截割技术在国外比较容易实现，而国内在研采煤机仍未实现记忆截割。

4.机电一体化技术主要内容分析

机电一体化技术涉及的内容比较丰富。机电一体化技术方面主要从系统工程角度分析。在对电子以及机械技术的应用下，能将两者得以有机结合，就能充分发挥综合技术的应用优势。因此，机电一体化技术涵盖技术以及产品两个层面的内容。机电一体化系统，也就是产品方面，是通过多个特定功能机械以及电子技术要素构成的整体，使人们的实际生产制造的需求得到满足。机电一体化系统所涵盖的装置要素比较多，其中的执行装置以及传感器等都是比较重要的装置要素。

除此之外，机电一体化内容中的系统设计思想也比较重要。这就涵盖了控制论以及系统工程方法论等内容。机电一体化的思想也简称为一体化思想。这一思想的应用对人机一体化以及机电液一体化等发展目标都能有效实现。机电一体化工程作为电子和机械工程集合，通过机电一体化技术设计制造体系应用，在实际应用中的作用发挥也比较显著。

二、机电一体化产品特征类别和核心技术分析

1.机电一体化产品特征类别分析

机电一体化的产品特征也比较鲜明。机电一体化产品的结构比较简单，产品的轻细巧等特征比较突出，并且比较容易实现标准化、模块化的设计制造。机电一体化的产品记忆以及信息处理功能比较突出，能够将产品的高效性以及智能化的优势充分发挥，并能起到自动监视的功能和诊断功能等，在产品的安全可靠性上也能有效提高，可通过负荷以及运行情况加以有效调整控制。

另外，机电一体化的a品类型也比较多。机械产品当中一部分控制功能及机构用电子装置替代，其中比较常见的有机电一体化照相机以及打印机等产品。此外，比较典型性的产品有着较为完整性的结构，其中比较常见的就是工业机器人以及自动绘图机等。简单地依靠机械以及电子无法制造这些产品，两者结合，就能够大大提高可运行效率。还是一种类型是通过微电子装置替代原设备的信息处理机构，比较常见的产品有全电子式电话交换机以及电机调速装置等内容。

2.机电一体化核心技术分析

机电一体化的核心技术比较多。计算机和信息技术是比较重要的应用技术，能够发挥信息交换以及存取和运算等作用。计算机以及信息技术当中的专家系统技术以及人工智能技术也是比较常用的。机电一体化核心技术中的系统技术，是通过整体概念对多种相关技术进行组织应用的，其中接口技术就是比较常用的。为保障计算机的通信，要对数据传递格式进行规格化以及标准化呈现。目前这一应用技术中的开发成本比较低，在高速串行接口的应用方面比较突出。

机电一体化核心技术当中的机械本体技术是比较重要的应用技术。这一技术主要应用于对性能的改善以及质量的减轻等层面。当前的机械产品通常是将钢材作为主要材料。为减轻产品质量，要在结构上加以优化，并加强非金属材料的应用。这一技术的应用响应速率得到了很大提高，在整体的效率上也得到了有效提高。

C电一体化核心技术当中的信息处理技术以及传感技术也是比较常见的应用技术。信息处理技术的应用中，将微型计算机在实际工作中加以科学应用，就能从整体上提高信息处理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干扰能力。而传感核心技术的应用有着高灵敏度以及抗干扰能力，在当前的技术进一步升级下，对光纤电缆传感器的应用比较重要。

另外，机电一体化核心技术当中的软件技术以及驱动技术也是较为常用的技术。软件技术应用是和硬件协调应用的。在软件研制成本降低的前提下提高生产维修效率，以及软件的标准化应用是发展的重要课题。在驱动技术的应用下，在响应速度上也能有效提高，对控制专用组件以及传感器和电机三位一体的作用发挥也比较重视。

三、机电一体化技术应用领域和发展趋势探究

1.机电一体化技术应用领域分析

机电一体化技术的广泛应用对我国的经济水平提高起到了积极促进作用。机电一体化技术的应用在当前社会发展中的作用也愈来愈突出。通过多年的发展以及技术优化，机电一体化技术在数控机床的应用使之结构、功能和控制精度等都得到了有效提高，在总线式以及紧凑型的结构应用下，使得数控机床的结构得到了优化。应用CPU以及多主总线体系结构，进行开放性设计等，能提高接口的标准化，实现使用效益最大化呈现。通过智能化以及WOP的实现，机电一体化数控机床系统就能实现二维以及三维的动态加工仿真。信息存储大容量的模块化设计使得控制功能也得到了有效提高，可有效实现多过程以及多通道控制。

例如：当前市场上的CK0632数控机床就是采用机电一体化设计的数控机床，外型大气美观，用途广泛，操作方便。机床主轴采用高度精密滚动轴承之承，回转精度高。机订导轨采用耐磨铸铁，经过超音频淬火能够长期稳定地保证机床加工精度。CK0632数控机床机床也可实现自动控制，完成车削多种零件的内外圆、端面、切槽、任意锥面、球面、及各种公英制圆、圆锥螺纹等工序。此外，CK0632数控机床还有配有完备的S.T.M.功能，可以发出和接收多种信号控制自如的加工过程。目前，CK0632数控机床广泛应用于电器、仪表仪器工业、汽车、摩托车配件、轴承照相器材、电影机械、五金工具及其他高精度复杂零件的加工制造。

机电一体化在工业机器人领域当中的应用也比较突出，第二代机器人的设计中，对各种传感元件进行了科学应用，这样在作业的信息获得以及操作对象的信息获得都比较方便。计算机技术的应用能准确判断分析对操作信息的处理，并进行反馈控制。在第三代的机器人设计中，就通过多感知功能的应用，有效实现复杂化的逻辑思维以及判断和决策等，在作业的独立性层面有着充分体现。

2.机电一体化技术发展趋势

随着时展以及技术进步，机电一体化技术也会向着智能化方向迈进。这也是当前的机电一体化和传统机械自动化的重要不同。近些年，我国在处理器技术上的进步以及传感器系统的集成化目标实现，对机电一体化的智能化发展目标实现提供了有力支持。智能化机电一体化目标实现和实际的应用，对人的操作和工作量的减少能发挥积极作用，可有效减少人的脑力劳动。

机电一体化技术的网络化发展将实现。网络技术在当前的发展比较迅速。进入新的时代，在网络技术的支持下，机电一体化的网络化目标将得到实现，在远程控制技术的应用作用上将更加突出，同时会提高机电一体化的功能性以及安全性。

机电一体化技术的系统化趋势比较突出，也就是在系统结构上的模式化以及开放式的总线结构应用，对系统的灵活性组态就有着鲜明呈现。在系统化的发展中，能加强通信功能，可实现远程以及多系统的通信。

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机电一体化源于西方国家，最早主要是集合了机械技术、电子技术以及计算机技术，后期经过多年的发展也被引入到我国的机电行业中。机电一体化技术在国外的发展比较早，近些年经过不断的发展和完善，国外在该领域的理论知识和实际应用都比较成熟，所以其应用也比较广泛，且应用效果较显著。但是相对于西方发达国家，我国的机电一体化技术发展的比较晚，所以理论知识可能还不是很系统，但是相关领域的工作人员一直致力于对这方面内容的研究，部门领域也取得了不错的成效。然而现代社会是智能化社会，要确保机电一体化的有效发展，就必须分析机电一体化向智能化迈进的趋势，以此保障其发展方向的正确性。

1 机电一体化概述

正如上文所讲最早机电一体化技术只是融合了机械、电子以及计算机技术，但在现代社会的影响下，很多新型的微控电子技术、智能自动化等也被融入到机电一体化技术中。按照有关理论基础研究，也可认为其是结合各系统的功能特点对组成要素进行系统性的分析和研究，然后将其融合起来进行有效的工作，在系统中通过信息流动实现对微电子系统地控制，最终产生规律性的能量与物质运动。

2 机电一体化的发展进程

2.1 数控机床阶段

数控机床阶段，起源于上世纪六十年代，但是人们自然会用电子技术的初步结果改善机械产品性能，数控机床就是此阶段的重要产物，但因电子技术的发展限制使得开发的产品应用不是很广泛。

2.2 微电子技术阶段

这一阶段机电一体化技术开始被用在工业设计与制造中，对促进了工业化生产的发展。比如在当时的汽车行业中微电子产品基本占产品总数的七成以上，后来又引入了集成电路，进而提升了制造精度，基本实现了信息化应用。

2.3 PLC控制阶段

进入这一发展阶段显示了机电一体化的可编程控制发展。第三阶段的发展时间比较长，主要是完成了单机向多CPU控制转变的发展过程。PLC机电一体化的常用控制有SCADA、DCS及ESD系统。在PLC控制阶段的发展后期，其还完成了现场总线布设，实现了网络化应用。

2.4 新技术阶段

在PLC阶段的发展基础上机电一体化最终完成了新技术的应用。第四阶段的新技术主要是：

2.4.1 信息技术

信息技术，即应用信息处理的方式获得并加工机电信息，以此提升机电一体化技术的经济效益，比如传感技术及通信技术都属于信息技术。

2.4.2 模糊技术

模糊技术，顾名思义其主要是处理模糊信息，突破传统固定的逻辑思维约束。

2.4.3 激光技术

激光技术，提升了技术的集中控制度，主要用在穿孔和打孔中。

3 机电一体化向智能化的迈进趋势分析

在上世纪九十年代后期，国外的很多发达国家逐步开始了机电一体化向智能化方向迈进的趋势。当时的微控制器发展为机电产品数字化发展奠定了良好的基础，再加上计算机网络技术的迅猛发展，整体上就为数字化设计和制造提供了很好的平台，比如虚拟设计技术以及计算C集成制造技术等。但是要实现数字化，在机电一体化产品的可靠度、操作性等方面的要求就会更高一些。为满足上述种种要求，就要保证机电一体化产品的智能性，主要是确保其能具备和人类思维逻辑相似的功能，以此进行判断推理、自主决策，还能方便远程操作、诊断以及维修。举例说明，比如在CNC数控机床上增添人机对话功能，同时还布设智能I/O接口以及工艺数据库，这样就能方便后期的操作级维护。近几年，在模糊控制、小波理论以及混神经网络等智能技术的影响下机电一体化技术的发展又进入了新的阶段。因为不论如何机电一体化产品的使用者都是人类，所以怎样赋予机电一体化产品一定的情感，使其更加人性化就显得很重要，这同样也就要求后期发展中不仅要关注产品性能，还应该重视其色彩、形态等内容与环境的协调性，这样人类使用时就会有艺术享受，家用机器人就是一种典型的代表。另外现代社会的主要问题是资源短缺和环境恶化，所以，为保证实现可持续发展，在机电一体化发展中也应该注意绿色产品概念。对这点而言也就是要求设计、制造的产品使用时不会造成环境污染，而且在产品报废后还能进行分解和再生利用。综上所述，在机电一体化向智能化迈进地过程中，还应该注重产品的环保化，这样才能保障机电一体化技术发展的有效性和正确性。

4 结束语

总而言之，智能化是现代社会整体的发展方向，所以确保机电一体化技术能符合时展的要求，就必须研究其智能化迈进的趋势，这同样也是机电一体化技术发展地必然趋势，为此要求相关人员应该在明确机电一体化基础内容的基础上，结合其发展进程加强对其智能化迈进趋势地进一步研究，以此促进机电一体化技术的更好更快发展。

参考文献

[1]杨勇.机械制造的智能化技术与机电一体化的结合发展及趋势研究[J].科技致富向导，2013（30）：368.

[2]张涛.浅谈机电一体化的进程和智能化研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015（05）：149.

[3]库尔班江玉素因.机电一体化系统中智能控制的应用浅析[J].科技资讯，2015（01）：82.

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中图分类号:TM-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110120-01

一、机电一体化的概念

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。机电一体化是指在机构的主功能、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。

二、机电一体化技术发展历程

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,“机电一体化”技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意:

1.数控机床的问世,写下了“机电一体化”历史的第一页;

2.微电子技术为“机电一体化”带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新台阶。

三、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、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面:

1.智能化:智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化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之一。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,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,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、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而且必要的。

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等智能化通信接口。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:一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等,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,研制出各种机电一体化产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

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优势。

4.仿生物系统化:今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上是处于“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。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物――软件”或“生物系统”,而生物的特点是硬件(肌体)――软件(大脑)一体,不可分割。看来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋,但有一段漫长的道路要走。

四、机电一体化技术内容

机电一体化技术内容主要包含以下几个方面:机械技术机械技术;计算机与信息技术;系统技术;自动控制技术;传感检测技术;伺服传动技术。

五、机电一体化系统组成

1.机械本体:机械本体包括机架、机械连接、机械传动等,它是机电一体化的基础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比,机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强,这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应,具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。

2.检测传感部分:检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。

3.电子控制单元:电子控制单元又称ECU(Electrical Control Unit),是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析,根据信息处理结果,按照一定的程度和节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的地进行。

4.执行器:执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。

5.动力源:动力源是机电一体化产品能量供应部分,其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能,以电能为主。

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和产物。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。

参考文献:

[1]李建勇,机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.

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中图分类号：TP271+.4文献标识码：A 文章编号：

引言

机电一体化经历了自然产生和发展的过程，20世纪年代70初，经日本科技工作者系统地概括和总结，形成了比较完整的机电一体化概念，越后由于大规模集成电路技术和微型计算机技术的迅速发震，使得机电结合的形式更加灵活活，内容更加丰富，应用更加广泛。我国的机电—体化经过几十年的发展取得了重大进展，主要表现在下面几个方面。

1 机电一体化的内容

1.1机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子等有关技术，使机械、电子有机结合，实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化技术，主要包括技术原理和使用机电一体化产品（或系统）得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群（族）的总称。

1.2机电一体化系统（产品）由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体，具有满足人的使用要求的最佳功能，机电一体化系统（产品）。主要是指机械系统（或部件）与微电子系统（或部件）相互置换和有机结合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品，有良好的人机协作关系。一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这5个要素构成。

1.3机电一体化工程（ 机械电子工程）是机械工程与电子工程的综合集成，即给定机电一体化系统（或产品）“目的功能”与“规格”后，机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计、制造的整个过程体系。机电一体化工程是系统工程在机电一体化系统（产品）中的具体应用。

1.4机电一体化思想体现了“ 系统设计原理”和“综合集成技巧”。系统工程、控制论和信息论是机电一体化技术的方法论。从某种意义上讲、机电一体化思想相当于“一体化”思想。它带来了诸如光电机一体化、机电液一体化、科工贸一体化、人机一体化等技术及其产品。

2机电一体化技术的发展方向

由于机电一体化技术是多学科技术交融的技术，因此其发展的程度必然受制于其相应支撑技术的发展，同时其相关技术的发展也必然促进机电一体化技术的发展。

2．1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向，而机器人与数控机床的智能化就是其重要应用。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、心理学、生理学和混沌动力学等新方法，模拟人类智能，使它具有自学习、自组织、自适应、思维和决策等能力，以求得到更高的控制目标。

2．2模块化

机电一体化产品种类繁多。让它们自由地交换信息是一项十分复杂的事，因此有必要研制具有标准机械接口或电气动力接口等的机电一体化产品。如果机电产品能够象“搭积木”那样让需求者根据要求自由组合，那么无论是对资源的节约，还是服务于各行各界，都有着其巨大的作用。

2．3 网络一体化

由于网络的普及，推进了全球化的进程。而基于网络的各种远程监控技术，让家用电器网络化成为可能。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(Computer Integrated ApplianceSystem，CIAS)，使人们无论在家里还是在外面，都能随时享受各种机电产品带来的好处。因此，机电_体化产品无疑会朝着网络化的方向发展。

2．4微机电化

微机电化指的是机电系统主要装置的特征尺寸在亚微米至亚毫米范围。微机电系统产品由于体积小、耗能少、运动灵活，在军事、生物医疗、航空、信息等方面具有不可比拟的优势。

2．5 绿色化

绿色化主要是指产品在其设计、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，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

3机电一体化技术的应用

在人们的日常生活当中，自动机械、信息处理设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、光学装置、智能家电、楼宇安全系统等机电一体化系统都离不开执行元件为其提供动力。而执行元件和电子控制装置之间是无法直接连接的，因此需要一个驱动部件。该驱动部件在电子控制装置的控制下，接收指令，进行能量转换，从而得到目标输出。电子控制驱动系统框架见图1。

对于精密传动来说，需要在执行元件输出终端进行传动测量，如测量其位置、速度、加速度，同时将所测得的数据反馈给电子控制装置，让其进行比较，进行误差修正控制，最终实现精密传动。电子闭环控制驱动系统框架见图2。

当有多个执行元件，其输出动作规律各不相同时，一方面要根据各执行元件工作情况来考虑其控制的形式，另一方面需要确定它们之间是否存在输出的联系。如果它们之间没有联系，可以让它们单独来工作，也可以通过构建PC机上位控制来统一管理。图3为PC机二级管理的多驱动电子闭环控制系统结构框图。若工作联动内容经常变化，就应该构建一个可以直接识别联动输出的软件，将联动输出写入软件当中，让其直接转化为控制程序，这样就能灵活地应对动作输出的需求。图4为装载了位置控制模块的PC机二级管理多驱动电子闭环控制系统结构框图。

上述机电一体化技术的应用，仅论述了如何将传感技术、信息处理技术和驱动技术等技术简单的融合，各部件都是以模块形式搭建的，而模块间的信号传输及所涉及到的接口技术和信息处理技术是其中的重点。所以，在机电一体化技术应用中，以全局最优的观念去设计机电一体化产品，并且解决好每个功能模块信息处理和传输的问题，是能够迅速地利用好机电一体化技术的方法。

结束语

综上所述，机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果，是人们为了满足社会日益丰富的需求而不断地对已有的技术进行变革创新并且使它们有机结合的一门综合性技术。。因此，机电一体化技术对我们人类的发展有着极其深远的意义。

参考文献

[1]梁俊彦，李玉翔，林树忠．机电一体化技术的发展及应用[J]．科技资讯．

[2]杨兆伟，刘锦．机电一体化技术的发展趋势与分析[J]．机电产品开发与创新，2007

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1）机电一体化在向智能化的方向发展，智能化就是在原本电脑控制的基础上更具备合理性和效率性，机电一体化的智能化发展就像最初的硬件手机与现在的智能手机的区别一样。总体说来就是智能化更人性化，更能解决操作中的突发状况或者说是提前就设定了应对解决突发状况的解决措施。

2）机电一体化更加环保，机电一体化进程使原本的柴油发电带动发电机的情况得到改善，现在的机电一体化是电脑操控，解决了其中一些污染环境的问题，响应环保的口号，机电一体化也朝着更环保的方向发展。

3）机械一体化朝着微机模式发展，顾名思义就是机械的规模与形式越来越小，这就要求机械的精密程度。这样的发展趋势有利于解决原始机械庞大的占地面积问题，可以使同一片场地发挥更大的效果。机械以替换的发展趋势是更加进步与人性化，它是朝着一个操作简单、绿色无害、精密程度高的趋势更好的发展。这就是机电一体化，它是机械与电子的有机结合，有着密不可分的有机组成部分，有着良好的发展趋势。在这两者的定义下，笔者希望日后机电的结合能够更加密切，其各个组成部分能日渐精密完善使得整个机电一化得到优化；机电一体化能够在属于它的发展趋势下日益发展完善，更好的满足机电一体化进程的需要。

2机械电子工程专业

在科技发展与时代进步的大背景下，机电一体化的进程日益加快，重要程度日益提升，人才需要也越来越大，接下来笔者将介绍机电一体化的人才来源——机械电子工程专业。上文中我们论述了什么是机电一体化与机电一体化的发展趋势，根据上文我们不难发现机电一体化已经在生产生活中日益重要，为了供应机电一体化所需要的人才，机械电子工程专业应运而生，上个世纪九十年代后期，一些高校开始设置了机械电子专业。机械电子工程专业的出现是为了响应现阶段和日后的电子控制机械的主流趋势，为了使自动化方面有更多可用人才。在机械电子工程专业设置上要注意很多的问题：第一要考虑新课程的课程设置方面，要在传统的机械上有所发展又要估计学生的负担，不能是学生在学习的过程中感到吃力或者是电子与机械兼顾的拖沓。第二就是机械电子专业是机械和电子的有机结合，电子与机械的侧重点问题，在教授的过程中要二者兼顾，因为传统机械是整个机械一体化的基础而电子的计入是一个良性发展，很多新生代的同学更加重视电子方面，这是不科学的做法。总之机械电子工程专业是一个时代要求的必要专业，要安排好课程，明确侧重点，最终达到满足机电一体化进程下人才的需要。

3机电一体化与机械电子专业

介绍过机电一体化与机械电子专业以后，接下来明确机电一体化与机械电子专业之间的关系。根据上文我们不难发现，机电一体化与机械电子专业有着非常密切的关系，可以说机械电子专业是机电一体化的前身，以为机械电子专业所培养的正是机电一体化专业的对口人才，也就是说机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。机械电子专业所学习的内容就是机电一体化的具体内容。其中包括理论知识与具体操作，也就是什么是机电一体化、几点一体化需要我们做些什么、在操作中会遇见什么问题并且该怎样解决等。机械电子专业是为机电一体化培养人才的摇篮，在机械电子专业中学习的同学毕业后的前景就是在机电一体化应用的地方工作。而机电一体化在日常操作中所遇见的难以解决的问题和需注重问题就是机械电子专业研究的课题和研究方向。总之机电一体化与机械电子专业二者之间密不可分，互补互助，机电一体化的发展要求了机械电子专业的学科内容、机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。

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机电一体化技术系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成。而电梯可以分为系统即曳引系统、导向系统、轿厢系统、门系统、平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。两者的相关技术基础是相同的，有机械技术、传感技术、接口技术、伺服驱动技术及信息处理技术和自动控制技术。因此，电梯作为《机电一体化技术》一体化教学项目有着共同的技术基础。

二、教学侧重的不同点

《机电一体化技术》课程作为机电类专业学生的专业课程在各大本专科院校均有开设。是本科机械设计制造及其自动化、高职机电一体化专业的必修课程，开设范围广。课程旨在让学生了解相关技术的基础上学习系统论、信息论和控制论三大理论体系，掌握机电一体化产品的系统设计能力和系统分析的能力。然而，从解决电梯人才缺口而对电梯的学习的教学计划来看，我们需要让学生了解电梯的结构与各大功能系统的同时，还要掌握电梯日常运行的维护和管理的相关知识。为此，在侧重点上有所不同，为此对于课程的设置上带来了一定的困难，所以要有所取舍。

三、解决方案的探讨

首先，技术对应。现行的专业教材上多用CNC机床（计算机数控机床）作为教学的案例，其优点在于CNC机床是典型的机电一体化产品。满足《机电一体化技术》中所提及的技术基础及功能要素。从技术基础来看，《机电一体化技术》所讨论的技术基础在电梯这个典型的机电一体化设备上都能找到。在这一点上为电梯作为机电一体化技术的教学内容提供了可能。对此，可以将电梯的各大系统和机电一体化技术的组成系统根据技术基础的一致性做一一对应的融合。此外，完整课程体系。介于课程重点在于机电一体化技术，所以课程上必定有一个关于《机电一体化技术》的完整课程体系。课程定位为让学生掌握电梯这种典型的机电一体化产品的系统设计能力和系统分析的能力，通过理论的学习和电梯的动手拆装，让学生通过本课程的学习后达到举一反三的效果。同时尽量加入电梯日常运行的维护和管理的相关知识。

四、课程优点

该种课程的优点有三方面。首先，让更多机电类专业的学生通过学习《机电一体化技术》课程的时候了解电梯，吸引更多优秀的人才继续学习进入电梯这个行业，解决电梯行业人员缺口的问题。其次，将学生熟悉的电梯设备作为教学案例给学生讲述机电一体化技术，能更好地增强学生的学习兴趣。最后，通过电梯各大系统理论知识的拆分和系统技术的学习，学生可以将理论的知识通过对电梯动手的组装和维修得到强化。让学生在学中做、做中学，两门课程最后融合成一门课程，增加了知识的内容，却减少了学习的时间和难度。

五、推广难点

从技术理论上看，电梯和机电一体化技术的技术基础是相通的，但是电梯作为《机电一体化技术》的教学项目在各大高校开展起来还有一定的难度。主要有师资和教学设备两个方面的问题。一方面高校专业教师大多没有电梯行业工作的经验，缺乏专业的团队针对性的进行课程的开发，完整课程开发的难度较大。另外一方面，鉴于电梯行业属于高危行业，普通电梯不太适合教学的使用。为了适应教学的需要，需要建设专业的电梯教学设备，这些技术上和经济上的困难是电梯作为机电一体化教学项目推广困难的关键因素。

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中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

机电一体化作为一门新型学科，已具备自身完整体系，并随着科技的不断发展新的内容不断充实，机电一体化可概括为从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术等等诸多群体技术，结合系统功能目标和优化组织结构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。

二、机电一体化关于电子技术应用的基本内容概述

电子技术指的是根据电子学原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路，用来解决实际问题的技术。

机电一体化指的是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、传感器技术、信息技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机结合，综合运用到实际中的一门综合性技术。

机电一体化技术发展至今已经形成具有了较强的综合性和系统性，随着科学技术的不断发展，机电一体化技术也被不断赋予新的内容，而无论机电一体化技术内容如何被进一步丰富，如何日新月异，电子技术和机械技术作为机电一体化技术实现的基础仍然是机电一体化设计与实现的前提和根本，强化对机械技术和电子技术的研究与创新，也是促进机电一体化技术不断实现质的飞跃的关键所在。

三、机电一体化里电子技术优缺点分析

虽然我国对机电一体化人才的培养十分重视，机电一体化电子技术也实现了从无到有的飞跃，但是我国机电一体化电子技术到目前为止仍然落后于世界先进水平，有待于进一步发展，现将我国机电一体化里的电子技术优缺点分析如下：

优势

电子技术在机电一体化系统设计中的应用，为提升机电一体化产品性能发挥了重要的作用，随着电子技术的快速发展，机电一体化产品被逐渐应用到工业生产中，同时也为传统工业生产项目生产管理水平的提高发挥了重要的作用。电子技术的系统性、智能性、自动性在不断发展的同时逐渐受到认可和接受。

缺点

虽然机电一体化产品已经被广泛应用与社会生产的各个环节，但我国目前的机电一体化产品在取代耗材高、耗能高、污染高、噪声大的产品方面还显得比较薄弱，甚至一些机电一体化产品本身也存在上述缺陷，电子技术在这些问题的解决上还比较乏力。

四、机电一体化里关于电子技术产品应用及相关发展概述

机电一体化里关于电子技产品的应用与发展主要表现如下：

（一）数控机床

1）结构的总线式、模块化、紧凑型特点，体系结构运用CPU 多主总线；

2）设计的开放性特点，使用户的使用效益最高化，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；

3）智能化系统和WOP 技术运用，引入在线诊断模糊控制等智能机制；

4)大容量存储器的应用和软件的模块化设计数控功能丰富， CNC 系统的控制功能提高。

5)多过程、多通道控制，一台机床可以在同一时间完成多个独立加工任务，

具有控制机床的种类和台数较多， 可以把刀具损坏检验物料、搬运机械手等控制都集成到系统中去。

6)多级网络功能的系统，使系统的组合能力、构成复杂加工系统的能力得到提升。

7) 控制机是单板、单片，数控装置因为是专用芯片，模板式组成，体现出紧凑性特点。

（二）计算机集成制造系统(CIMS)

CIMS的实现是整体性、动态化的有效综合，突破了本有部门相互间的区分，物流和信息的控制是以制造为主要部分，达到了经营策略到产品开发、生产前期的准备、生产的实验到生产经营有效组合，企业集成度体现出高效化特点，各种生产的关键要素相互的配置，体现出良好的优化效果，使潜能得到最大化发挥。

（三）柔性制造系统(FMS)

所谓柔性制造系统，指的是制造系统的计算机化，其主要的组成部分是计算机数控机床、机器人料盘，自动搬运小车、自动化仓库等，它生产的工件具有随机性、实时性、按量性，在其所能达到的目标内，根据要求生产。对于多品种中小批量设计、更改比较频繁的离散零件的量化生产。

（四）工业机器人

第1 代机器人的工作是结合示教进行重复的运动，其缺点是相对于工作环境、作业对象变化中的应变能力较差；

第2 代机器人转配的多种传感元件比较先进，对作业环境及操作对象部分信息可以获取，在计算机处理下提升判断能力，可以对动作做出反馈控制，其实用性大大提升；

智能机器人作为第3 代机器人，它的特点感知功能较强，具有逻辑思维判断和决策的能力，可以在作业环境中独立行动，与第5 代计算机关系密切。

五、机电一体化里就电子技术思考与发展

我国机电一体化电子技术的发展面临着严峻的形式和艰巨的任务，未来机电一体化就电子技术的发展应注意以下几个问题：一）利用微电子技术改造传统工业。近年来，微电子技术的迅速发展，其可靠性、安全性得到普遍认可，被广泛运用到机电一体化产品的设计与生产中，然而为了提升传统工业生产管理水平，强化微电子技术在传统工业中的应用十分必要，但这就我国目前情况来看有着较大的难度，且工作量较大；二）电子技术创新问题。在利用机电一体化技术改造传统工业的同时，我国机电一体化产业的更新换代速度加快，市场占有率呼声较高，在我国机电一体化产业尚未完善的情况下，机电一体化创新尤其是电子技术的创新方面有着较大的压力。

对此，我们应在深入广泛地运用机电一体化技术的同时，加深对机电一体化产品的研发，促进我国机电一体化产业的形成和发展。

六、论机电一体化电子技术未来发展趋势

（一）智能化

人工智能技术在电子技术中的应用为机电一体化系统的设计与应用注入了新的活力，机器人与数控机床的智能化发展趋势将逐渐凸现出来。

（二）系统化

系统化发展趋势的表现包括：系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构；通信功能的大大加强一般除RS232 外还有RS485DCS 分布式计算机控制和FCS 现场总线控制等多种功能等。

（三）微型化

机电一体化产品机械部分呈现轻量化发展态势的同时，电子部分也呈现微型化发展趋势，例如SMT 正在逐渐取代传统的通孔插装技术THT 成为电子组装的重要手段。

七、小结

综上所述，电子技术在机电一化系统设计中的运用，为机电一体化产品的不断完善有着重要的意义。虽然机电一体化技术的内容在科技发展日新月异的今天得到不断丰富，但电子技术作为机电一体化系统的基础之一仍然十分重要。我国机电一体化技术中的电子技术虽然在近年来的发展中取得了可喜的成果，但在节能减排、降低噪声等方面的设计上仍然有待完善。就我国机电一体化技术现状来说，认为未来电子技术在机电一体化中的应用将向着智能化、系统化、微型化的方向发展。

参考文献：

[1]杨承江、董立占、梁军生，等.高职机电一体化技术专业“电工电子技术”实训教学的改革与实践[J].中国西部科技.2010(13):83-84

[2]赵庆、王迎、李赛.浅谈机电电子技术及其研究[J].中国科技博览.2012(13):320

[3]孔昊.机电一体化中的机电控制与保护[J].轻工设计.2011(3):62

篇11

随着科学技术的不断发展，不同学科开始交叉渗透，工业生产由“机械电气化”迈入“机电一体化”为特征的发展阶段，导致工程领域的革命与改造，机电一体化被赋予新的内容。目前，真正开设机电一体化专业的中职学校为数不多，即使开设机电一体化专业的学校，也只是把机械和电气的知识简单地组合起来进行教学，很难培养出创新型人才，不能满足企业对机电一体化人才的渴求，探索机电一体化专业创新人才培养模式成为现阶段许多教育工作者面临的问题。在人才培养过程中要不断进行探索和实践，充分发挥自身优势，改革教学模式，培养出更多合格的机电一体化专业创新人才。

一、创新型人才培养模式的基本特征和探索方法

新的创新型人才培养模式的基本特征是“三个突出”：（1）突出学生在教学中的主体地位；（2）突出创新在教学中的重要作用；（3）突出知识、能力、素质三维度的教学目标。机电一体化专业综合性较强，跟数学、物理及电路等相关课程联系精密，需要结合计算机科学与控制、电子电器和机械等相关专业。中学生基础相对薄弱，在学习较难科目的过程中会缺乏学习的兴趣和动力，探索创新型人才培养模式，即要求教育工作者根据学生的实际状况，在课堂教学、实际生活和职业实践中总结教学问题，寻找有效的教学方法。如在教学过程中，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质和技能培养框架，共同寻找培养创新能力的方法。

二、确立机电一体化专业创新人才培养模式的指导思想和目的

中职机电一体化专业是培养从事机电一体化设备使用和技术管理工作的中初级技术应用性专业人才，要培养出符合科学技术进步的创新型人才，必须确立先进的指导思想和明确的目标。目前我国教育一直注重知识的传授，把教学过程理解为知识的积累过程，对大学生的评价立足于掌握知识的多少，忽视学生潜能、创新能力和实践能力的培养。创新人才培养作为一种顺应时代的培养模式，应树立科学的人才观和教育观，坚持“以服务为宗旨、以就业为指导”的职业教育办学方针，以“培养什么样的创新人才？怎样培养创新人才？”为指导思想，以培养全体学生的创新精神和实践能力为目标，使学生具备一定的可持续发展能力，培养机电行业的高素质创新型人才。

三、培养中职机电一体化专业创新人才的有效策略

1.合理设置课时教材，优化课时目标。

随着教学改革的深入，机电一体化课程教学课时被缩减，由于课程综合了多门学科，所涉及的概念、专业名词多，并且内容抽象，学生很难在短短的几十个课时内掌握。而且课程使用理论教材内容比较多，各个章节所覆盖的是不同学科的内容，比如前一章是机电一体化机械设计，后一章是机电一体化检测系统，再下一章又变成计算机控制及接口技术等，学生在学习过程中不能将各个章节的内容有机的联系起来。课时目标的设计要遵循具体性、可操作性、完整性和层次性原则，要求教师在观念上要树立为获取信息而阅读的思想，方法和原则必须对教材进行整体教学，以此带动学生深入教材中的理论学习，掌握课文内容，全面提高专业素质。

2.改变课堂教学方法，实现教师角色转变。

在机电一体化课堂教学中，大多数教师仍采用传统的教学方法―“满堂灌”，即忠于教材，照本宣科，在一堂课上教师从头到尾都讲理论知识，忽略学生的主体地位，让课堂变得枯燥、乏味，使学生的潜能得不到充分的发挥。在机电一体化教学中，可以从创新教学方法入手，运用行动导向法进行课堂教学。这种方法要求教师首先要进行角色转变，以引导者的身份引导学生学习。首先，教师要改变教学观念和教学模式，采取第一堂课与第二堂课相结合、显性课程与隐性课程相结合的方法，一方面围绕课本设置相关课程，实验实训室开放式管理，为学生提供课内课外两位一体的学习资源，另一方面让学生参与各种兴趣小组活动、专项集训活动，以提高学生的技术应用能力、创新意识和团队协作精神。

3.将理论与实践相联系，让学生掌握知识、积累经验。

大多数学校的课堂教学都存在重理论轻实践的问题，教师注重专业理论知识的讲解，忽视了教会学生如何应用这些理论知识。在课堂教学中，将理论和实践交替进行，在教学过程中加入技能训练，在训练的过程中加深对知识的理解和掌握。教师要为每一个教学单元精心设计教学过程，以学生为中心开展教学，为学生提供优良的学习环境和条件，以实际的例子导入，指导学生设法解决有关知识问题，让学生在解决问题的过程中掌握知识，同时积累经验。如对于金工实习，应在传统的教学基础上立足专业实际，在具体操作中以车工、钳工、焊接等工种的操作为基础，紧紧围绕机电工程技术专业实施，特别要普通车、铣床与简易数控机床操作上多下工夫，让学生在掌握知识的过程中积累经验。

对中职机电一体化专业创新人才培养模式进行初步探索，要求广大教育工作者结合中职院校学生的就业实际情况，从中职院校机电一体化专业实际出发，将理论与实际相结合，为提高和促进学生更好地就业打下良好的基础。中职机电一体化专业创新人才培养模式是一种创新、一种尝试，要全体机电专业教师在今后的教学中不懈努力探索，不断地充实完善。

参考文献：

[1]高亮.浅谈中职机电一体化专业教学改革[J].教育教学论坛，2015.

[2]吴艳芳.信息技术与中职学校机电一体化教学改革[J].中国教育技术装备，2015.

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机电一体化的外文名词是Mechantronics，起源于日本，是取英语Mechanics的前半部和Electronics的后半部拼合而成的，表示机械学与电子学两种学科的综合。目前，国内外对机电一体化的涵义有各种各样的认识，其各自的出发点和着眼点不尽相同，再加上机电一体化本身的涵义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体，是现代科学技术发展的必然结果。随着现代科学技术日新月异的发展，不断地推动不同学科的交叉和渗透，从而导致整个工程领域的技术革命。

1.机电一体化概要

机电一体化是指在机构的主功能、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。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、微电子技术以及其他新技术的简单组合、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。机电一体化系统由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体，具有满足人的使用要求的最佳功能。

2.我国机电一体化的现状

世界范围内机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。第一阶段也称为初级阶段。20世纪60年代以前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。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。第三阶段，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。

计算机数控机床（CNC）是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。它综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品，是机床发展的必然趋势。

汽车的机电一体化中心内容是以微机为中心通过自动控制来改善汽车的性能，增加汽车的功能，实现汽车降低油耗，减少排气污染，提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。近几十年，国际各大汽车公司都加大了对汽车机电一体化的研究，使其发展有了质的飞跃。

工业机器人（IR）一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预定程序、轨迹及其要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置，是具有发展前途的机电一体化典型产品。

3.机电一体化的发展趋势

3.1自律分配系统化

未来的机电一体化产品，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”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，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，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.2系统化

系统化的表现特征之一是系统体系结构进一步采用开放和模块化的结构。系统可以灵活组套，进行任意裁减和组合，同时要求实现多坐标系列控制功能的NC系统。表现特征之二是通话功能的大大加强，即网络化趋势。

3.3人工智能化

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。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。

3.4全息系统化

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。其系统的层次结构，也由简单的“从上到下”的形势而变为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

3.5绿色化

环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主题。

3.6微型机电化

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。

3.7面向21世纪的制造模式

一次制造成功，采用成组技术和分组作业方式，按质、按量、按时完成，做到零废品、零库存、零设备故障、零环境污染，从以“技术”为中心向以“人”为中心转变，从“金字塔式多层次管理”向“网络式管理”、由顺序工作方式向并行工作方式、由固定组织

加工向敏捷制造加工转变。

4.结语

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【中图分类号】G717 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）17-0027-05

一 调研目的

调研吴中区及周边机电类企业，通过对企业的用人标准、用人层次、招聘途径、员工培训以等各个方面的调研，分析企业对机电一体化专业人才需求、岗位要求、素质能力等方面的要求，探寻机电一体化专业人才培养中的关键问题和教学体系设计的思路，调整我校机电一体化专业下一步建设和发展的方向，为我校机电一体化专业办出特色、办出成效，为人才培养目标的修订奠定基础。

二 调研对象

调研对象为机电类国有、民营、外资等企业人事经理、部门经理、技术骨干、我校机电专业毕业生。具体企业有苏州新火花机床有限公司、苏州宝玛数控设备有限公司等企业。

三 调研方法

1.典型调研

重点调查与我校机电专业长期紧密合作的企业。调研该企业的生产岗位，岗位要求，企业招聘要求，员工的学历结构，企业管理制度，企业文化生活等。采用企业参观、企业骨干访谈等形式。

2.重点调研

重点调查近两年机电一体化专业毕业生。调研毕业生所在的企业、工作岗位、岗位要求、企业管理、企业文化等。

3.抽样调研

针对开办本专业来，抽样采集优秀企业生的典型案例。调研优秀毕业生成长过程中，基本素养、知识结构、能力结构等要素与个人成才的关系。

四 调研内容

1.现状及发展趋势

机电一体化技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是提高现代化制造产品质量和劳动生产率的重要手段。随着高新技术的快速发展，机电一体化技术在现代工业生产中得到广泛的应用，机电一体化产品的种类变得越来越广泛，在各行各业自动化生产、制造、运行与维修及其他环节中都占据了极其重要的战略地位。用高新技术来改造传统产业，而且新技术本身也要形成产业化。

2.人才供需状况

调研苏州产业结构，装备制造产业内的企业所占比重较高，图1说明苏州产业结构中装备产业内的企业占到35%。

3.岗位技能情况

本次主要调研17家企业，了解企业的主要生产产品，企业的基本性质，企业的主要岗位，以及主要岗位的基本要求等。表1为调研企业的主要信息。

苏州市教育科学“十二五”规划课题“中职机电专业‘工学六合一’人才培养模式的实践研究”（批准号：130502171）

本次对近两年的毕业生调查中，对于机电一体化技术专业所覆盖的职业岗位群进行汇总。用人单位对机电一体化技术专业毕业生所开设的岗位分布情况如下表2所示。机电一体化技术专业毕业生主要从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关的岗位，也有部分营销及售后服务和生产管理工作。

在近两年机电一体化专业毕业生调查中，不同性质的企业对近年来我校毕业生的整体素质和能力基本肯定，各单位对我校机电一体化技术专业毕业生的岗位能力提出不同的要求，见机电一体化专业岗位专项能力表。

五 调研分析

1.从业人员分析

企业中，目前招聘人员的途径主要是通过传统媒体广告招聘、校园招聘会、人才资源中介机构、内部员工推荐、现场招聘会、网络招聘等形式。职业学校学生主要以校园招聘会招聘为主。图2为企业员工招聘渠道与招聘数量比例图。

图2 企业员工招聘渠道

对于各个岗位人才层次需求，不同类型的企业需求有很大的不同，但是总体趋势是：技术工人的人才层次集中在高职和中专学生，现场管理人员集中在高职和本科学生；设计人员通常集中在本科生。其中调研的13家企业普遍认为高职学生基本素质好，基本功扎实，自我学习能力强，业务能力提升快，有团队合作精神，也更便于管理，而且到具体岗位后，上手较快，并能胜任多个岗位需求。图3为企业员工学历层次分布图。

图3 企业员工学历层次分布

对于现场管理人员来说，企业偏向选择高职生和本科生，这部分人员都需要从基层做起，了解具体产品的生产工艺流程，能在现场指导工人解决生产加工中出现的问题。对于选择高职还是本科生，企业的使用部门更多的是要看其工作中的表现和适应能力，并不是太注重其学历。图4为企业员工技能等级分布图。

图4 企业员工技能等级分布

2.课程设置分析

根据调研，明确机电一体化专业主要面向的职业与岗位，掌握具体岗位主要业务工作。表4为机电一体化职业岗位分析表。

结合企业具体岗位要求，将其细分于专业课程内，

并机电一体化专业的职业能力与课程相对应。

3.招生就业分析

2013、2014年我校招收的590名五年一贯制学生中，机电一体化技术专业人数稳定于13%。图5为2013、2014年江苏省吴中中等专业学校五年制专业招生比例。

近两年，机电一体化技术专业毕业学生共190人，就业率100%，专业对率92%。在175名专业对口人名中，按机电产品制造、机电产品维修、机电产品销售三个就业方向，见图6：机电一体化技术专业就业方向比例图。

4.同类院校分析

我校周边开设机电一体化技术专业的职业学校有苏州高等职业技术学校、苏州工业园区职业技术学校、苏州相城中等专业学校，它们都是江苏省联合职业技术学院的分院或办班点，它们具有相同的机电一体化技术专业人才培养方案。我校五年一贯制按江苏城市职业学院招生，在江苏城市职业学院机电一体化技术专业的框架内，结合我校的特色，制订出符合我区及苏州市对机电一体化专业的需求而开发的人才培养方案。

以开发的两分人才培养方案进行对比，我校的人才培养方案在修订中，更具特色，主要呈现以下几个特点：（1）岗位任务与职业能力更加细化。我校机电一体化技术专业在岗位工作任务与职业能力的分析上，围绕机电产品安装与调试、机电设备维护与维修、机械零部件生产、机电产品质量检验与管理、机电产品售后服务等核心岗位，更加具体，对职业能力要求与素质更加细化，培养方向更加清晰。（2）职业能力结构更加真实。我校机电一体化技术专业将职业能力培养细分为专业能力、社会能力、方法能力的三个维度，并呈现出具体的内涵。人才培养方案的实施更具可操作性。（3）课程的教学内容与要求更具针对性。我校机电一体化技术专业所包含的课程从课时分配、主要教学内容及要求、教学实施建设、考核方法等方面进行描述，为课程实施带来更大的便利。

六 调研结论

1.人才培养定位准确

在充分调研的基础上，我校机电一体化技术专业以“培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，德、智、体、美全面发展，具备良好的职业道德和职业素养，从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关岗位的技术工作，适应生产、建设、服务和管理一线需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才”，作为人才培养目标，定位清楚，方向明确，符合企业、学生、家长的要求。

2.人才培养途径有效

我校在该专业的开办中，主要通过以下途径来完成人才培养。

第一，以专业建设提升专业内涵。在学校宏观调控下，机电一体化专业团队紧抓各种机遇，以专业建设为抓手，全面提升机电一体化专业内涵。在专业建设中，积极参与省市级各项评估，反复锤炼机电一体化专业的办学能力。近年来，专业教学设施设备得到不断充实，师资队伍不断壮大，教学管理更加规范，学生就业形势更加喜人。2013年机电一体化专业被评为省品牌专业。

第二，以课程改革促进教学效果。加强校企合作，在“工学六合一”教学模式下，开展课程改革。以机电一体化技术专业人才培养方案为纲领，开发专业课程标准，以建设校级、区级、市级精品课程为抓手，建设校本特色教材、课程资源库。

以校企联动、引入企业生产案例改革实训课程教学。建立学校专业教师与企业工程师联合教学团队，指导机电一体化专业学生技能训练。将企业生产案例引入校园，转化为教学内容，贯穿于实训教学中，提高学生技能训练的针对性与实效性。通过第三方（企业工程师、区技能鉴定员）对技能训练进行考核，提高考核的公平性。

第三，以技能竞赛提升实践能力。校技能节中车工、钳工、维修电工等项目的开设，为机电一体化专业学生技能的选择提供很大的平台。积极参与苏州市技能竞赛，更大程度地提升师生技能的水平。

第四，以“三创”基地引导创业意识。机电一体化技术专业所在系部，建立了学校“车娱水”洗车行、“衣香坊”洗衣房，为机电一体化专业学生提供了创业平台。课余时间在“三创”基地工作，提高学生创业意识，增加了创业的机会，提高服务能力。

3.教学改革成效明显

机电一体化技术专业人才培养目标的要求，推动教学工作必须进行一系列的改革。首先是建设好一支教师队伍。一方面以名师工作培养班、青年教师培养班的开设，梳理我校教师教育教学理念，增加现代职业教育改革意识。另一方面通过一些培训，提高教师职业教育的各项能力。其次是大力提升课堂教学效果。结合职业学校学生特点，加强理实一体化、项目化教学，转换教师角色，实现学生由被动学变为主动学。再次大力改革评价方式。将结果性考核转变为过程性考核，尝试学校考核转变为第三方考核，从而实现学生考核的合理性、公平性。

4.师资实力雄厚