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一、煤礦中采用機電一體化技術的主要方面

（1）提升機中采用機電一體化技術。礦井提升機是當前煤礦機電一體化技術以及自動化程度最高的設備，全部采用數字化交流、直流提升機。特別是對于內裝式提升機，在結構上把滾筒與驅動融為一體，極大地簡化了機械結構，實現了機械、電子、微機以及自動控制的綜合體。而全部采用數字化提升機可靠性能高，利用總線形式使電器安裝十分簡易，另外，硬件配置更加簡易，兼容性好。（2）在采煤機中利用機電一體化技術。在采煤機中利用的一個典型機電一體化技術就是采用電牽引采煤機。和液壓牽引進行比較，主要具備如下特性：優良的牽引性。可為采煤機提供向前推進的牽引力，從而克服移動的阻力前進，還能夠在采煤機下滑時實施發電制動，給電網回饋電能。在大傾角煤層中應用。在牽引電動機的軸端設置了停機時預防機器向下滑動的制動裝置，由于所設計的制動力矩是電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，因此電牽引采煤機能夠應用在傾角為40°～50°的煤層中，而無需其余預防滑動的裝置。運行穩定可靠，使用周期長。液壓牽引與電牽引不一樣，后者除了電動機的整流子與電刷存在磨損之外，其余元件都沒有磨損，所以工作穩定可靠，故障率低，使用周期長，維修量較小。反應快速靈敏，動態性能較好。電控系統能夠快速調節各類參數，預防采煤機超負荷運行。結構簡易、運行效率高。電牽引采煤機的傳動結構簡易、重量較輕以及尺寸較小，電能轉變為機械能單次轉換就實現，效率能夠達到99％，遠高于液壓采煤機的效率（65％～70％上下）。自從我們國家在1991 年由煤炭總院上海分院和波蘭的瑪克公司共同合作，成功研制出了中國首臺薄煤層強力爬底板電牽引采煤機（利用交流變頻調速MG344- PWD 型）之后，中國的電牽引采煤機的發展非常快速。我國的很多廠家（如太原礦山機械廠、上海天地公司、西安煤機廠等）均能生產直流與交流變頻電牽引采煤機，并且獲得很好的推廣與應用。經過將近20 年的研發，我們國家的電牽引采煤機技術不斷完善與成熟，進一步促進了煤礦生產技術的前進。（3）在帶式輸送機中采用機電一體化技術。帶式輸送機已經成為我們國家井下煤礦原煤運輸系統的重要運輸設備，其主要特點是，能夠長距離持續運輸、運輸能力大、運行穩定可靠、自動化程度高以及運行效率高等。所以是近些年來機電一體化技術的重點研究對象。當前所利用的啟動方式大多為機、電、液一體化的CST 可控軟啟動。它是一類針對平滑起動輸送大慣性載荷的專門裝置，比如為金屬礦石或者煤炭的長距離膠帶輸送機而研制的軟驅動裝置。一條膠帶輸送機能夠采用一臺或者幾臺CST 進行驅動。因為目前我國還沒有解決在線監視與控制技術、動態分析技術及啟動延遲技術，我們國家的帶式輸送機的中間驅動點不宜太多，通常是3 點驅動，因此輸送機的單機長度以及輸送能力難免受到限制。并且，輸送機的監視控制設備功能較弱、穩定可靠性能偏低、靈敏度不夠高以及運行壽命較短，與發達國家進行比較還存在明顯的差距。

二、機電一體化在煤礦的應用趨勢展望

以目前的技術水平來看，我們還有許多技術難關需要攻克，使其在將來滿足以下幾個方面的發展趨勢：（1）加大開發擁有自主知識產權的與煤礦開采相關的技術，包括開采配套設備中擁有自主知識產權的核心裝置，增加采用設備的科技含量；（2）在機電一體化設備中增加通信聯網功能，從機電一體化過渡到綜合自動化；（3）開發建立在微處理器平臺上的礦井設備工況監測、運行狀態監測系統；（4）開發適應極端危險、惡劣開采環境的煤礦機器人技術。

在科學技術日新月異的今天，信息流已經成為機電一體化的主要特色之一，設備產品在性能與功能方面都有了質的飛躍。如今，機電一體化技術構成了煤礦企業的技術支撐，同時也是企業實行綜合自動化的基礎。機電一體化技術廣泛應用于煤礦企業的開采、掘進、輸送等個作業環節，大大提高了企業的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

參考文獻

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機電一體化提出于20世紀60年代，到90年代得到了迅猛的發展，與機電一體化相關的技術逐漸智能化，并逐漸演變成一項包含機械電子、信息傳播、信號轉換、傳感器與微電子應用等多項技術的綜合技術。機電一體化技術的應用，將使我國的煤礦開發實現自動化，大大提高煤炭資源的開采效率和生產質量，使煤炭企業的生產效益得到大幅提升。

1 煤礦機電技術的應用現狀

機電一體化技術在煤礦生產中的應用主要是體現在生產的機電設備上。合理應用機電一體化技術，不但可以使煤礦設備趨于信息化與自動化的方向發展，還大大提高了煤礦的生產效率。機電一體化設備憑借其性能好、易操作、可維護性高等特點，在我國得到了廣泛應用，對我國煤炭事業的發展做出了巨大的貢獻。在煤礦的生產過程中，機電一體化技術主要應用在運輸系統、采煤機、輸送機、支護設備和掘進機等設備中。

1.1 總體水平較低，比例較小

由于目前國內對煤炭的剛性需求比較高，很多大中型煤礦企業都購進了較為先進的機電一體化設備進行煤炭的開發生產，以提高煤炭產能，滿足各類煤炭需求。然而，國內的很多煤礦企業尤其是中小型企業對于機電一體化先進設備的引進以及原有設備的更新升級比較排斥。這主要是因為他們只考慮了引進新設備所需花費的巨資成本，而沒有看到新技術對企業產能與效益的提升。同時企業單位中沒有對高新技術足夠了解的精尖人才也是他們抵觸引進新設備的原因。

所以說我國目前還并未全面實現煤礦開發的機電一體化，雖然在不少大中型新建企業中新設備與新技術實現了較好的普及，但是在大多數的中小型煤礦，我們看到的仍然是設備老舊、生產落后。即使是應用了新設備與新技術的大中型企業單位，和較早使用機電一體化技術的發達國家相比，仍然有著相當大的差距，需要用幾年甚至幾十年的努力來進行追趕。究其根源，我們起步晚、底子薄是最主要的原因，此外就是由于我們急需相關的技術精英作為支撐。

1.2 運輸系統上的應用

煤炭材料的運輸是煤炭開采過程中至關重要的一個環節，運輸系統效率的提升可以有效地提升整個開采過程的效率。在運輸系統中使用煤礦機電技術的一個主要方式就是使用內裝式提升機。內裝式提升機采用的是滾筒一體化和電機設計實現的。通過國內一些煤炭企業的安裝與使用，已經驗證了內裝式提升機性能優異、系統精確，此外還具有操作簡便和架構簡單等優點。

1.3 采煤機上的應用

煤礦機電技術的核心應用就是其在采煤機上的應用。這是因為采煤機是煤礦實施開采生產的核心設備，采煤機能否高效可靠地工作，是煤礦企業高速生產的核心因素，直接影響著一個煤礦企業的企業效益。國內多數企業所使用的綜合煤礦開發系統能有效提升采煤生產的自動化。而采煤機上所應用的核心技術也在不斷改進，機電一體化技術也逐漸國產化。

1.4 監控系統中的應用

煤礦機電技術中還加入了對系統安全可靠工作情況的監控，這是因為隨著相關技術的發展，人們對礦井的安全系數監測越來越嚴格，這樣做也更加符合相關法規對煤礦安全開采的規定。這是我們經歷了很多次礦難傷亡的慘痛教訓之后，努力學習國外的先進技術并結合我國煤炭業的特點逐步建立起來的監控體系。我們從國外先后邀請很多具有豐富經驗的煤礦監測團隊，通過不斷總結相關經驗，才使得我國的監測系統快速發展，縮短與國際上的差距，為煤礦作業提供了穩固的安全

保障。

1.5 在支護設備中的應用

支護設備在煤礦生產中有著至關重要的作用。有效地利用支護設備，不但可以保護工作人員的人身安全，還能起到減緩機器磨損、延長機械設備使用壽命的作用，從而提升企業的生產效益。支護設備中應用最廣泛的一種就是支架，近年來隨著自動化技術快速進步，普通支架正逐漸演變為電液壓支架。機電一體化技術在支架上的應用主要是開采的工作過程中，使用計算機系統來實現對支架液壓控制的自動調節，從而實現成組自動移架，有效減輕了支架所承受力度，從而減輕設備損耗。但是目前而言，我國在電液壓控制系統方向上的研究進度和國外還有一定的差距，仍不能實現國內大型煤礦生產設施的自動化控制。很多煤炭企業單位都是從國外引進更加先進的液壓支架電液系統來進行實際的生產，所以我們要大力研究相關技術，促進一體化支護設備生產使用的自主化發展。

2 煤礦機電技術的前景分析

雖然近年來我國的煤礦機電技術得到了高速發展，但是由于我們起步晚，同國外的一些國家相比，無論是從相關工作人員操作技術還是從我國已有設備的先進水平上看，都存在著比較大的差距，這就要求我們大力促進技術引進與應用。總體看來，我國的煤礦機電技術必須從下面三個方向進行重點發展，從而減小技術差距：

2.1 保證設備的更新升級

相比于國內的新建立的大型煤礦企業，中小型煤礦企業多數仍在使用老舊的設備進行煤炭開采，而不是全部更新使用先進的機電一體化設備。這主要因為中小型企業無法承受某些先進設備所需的高昂資金。所以地方政府或國家應該出臺相應的政策，對企業設備的更新升級給予一定的鼓勵或資助。同時，煤礦業的相關企業也應該意識到設備更新升級的重要性，自覺引進新技術與設備，從而提高開采效率，提升企業效益。

2.2 加強人才培養

想要實現高精尖技術的完美應用，高素質人才是成功的關鍵。我國國內的煤礦企業目前普遍缺乏高素質的技術精英。所以各煤礦企業不僅僅要做到實現高新技術的實時更新，還要保證高素質人才的實時引進。國內各高校都有相關專業的畢業生，與高校達成合作，可以利用高校的教學資源培養適用于自身企業的高素質人才。

2.3 加強機電管理技術

煤礦業的機電管理技術涉及到了廣泛的學術領域，加強其管理過程也必須是循序漸進的。根據我國目前的煤礦機電技術的應用現狀，做好其技術管理應該做好以下三點：第一，必須高度重視煤礦開發現場機電設備的管理，充分利用好系統的監控技術。第二，抓好先進技術的管理與發展，使煤礦機電技術不斷發展進步。第三，拋開盲目崇拜，國外目前的技術雖然比我們先進，但這不意味著我們就要一味購進他們的設備技術。在充分理解自身缺點的基礎上勇于創新，大膽設想，積極試驗與革新，才能最終實現技術的跨越性發展與

進步。

3 結語

隨著科學技術的不斷發展，在煤礦開采過程中機電技術的應用范圍越來越廣，自動化程度也越來越高。這不僅大大提高了煤礦開采行業的效率，而且也有利于煤炭企業經營效益的提升。盡管目前機電技術在煤礦中的應用已經十分普遍，但還存在著一些需要解決的問題，應從技術上和管理上進行努力，在積極借鑒發達國家先進經驗的同時，不斷提高我國的煤礦機電技術應用水平和管理水平，促進我國煤炭行業的快速發展。

參考文獻

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[2] 張五計.機電一體化在煤礦中的應用與分析[J].能源與節能，2013，（11）.

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1機電工程技術應用分析

1．1機器構造

就機電工程技術而言，其應用期間涵蓋多種生產機器，而生產機器自身有發動機、配器、行駛以及制動等較多的組成部件，想要確保機械的運行效率，需要進行運轉精度、改善性能等方面的優化。同時，進行機械效率優化期間，僅考慮機器結構存在明顯的片面性，還需要對相關材料進行考慮以及改進。一般傳統機器產品的原料為鋼鐵，但是隨著傳統機器產品市場競爭力的下降，開始傾向性的選擇非金屬復合材料以及更優質的金屬材料，通過新型生產原料的選擇，不但成功降低了機器自身的重量，還降低了能力方面的消耗，在提高驅動系統功率的同時提高機器效率。

1．2技術的優化

想要進行機電工程技術的應用，最為行之有效的方法就是進行弱電控制線路的提高，在提高的同時保證工作的有效運轉。具體從提高傳感器、電機、微型計算機等方面的綜合性能展開分析，提高弱電控制線路，內容如下。

1．2．1電機

電機作為驅動機的代表，應用期間電機響應速度、工作效率存在問題，想要進行電機綜合性能的提高，可以研發并選擇新型驅動單元，并在期中加入傳感器以及控制組件等。

1．2．2傳感器

就傳感器而言，科技含量低會影響信息精準度、敏銳性以及信息傳入的及時性，所以想要提高傳感器工作效率，前提就是提高傳入信息的敏銳性、精準度。當前，光纖傳感器是最為常用的傳感器類型，非接觸性檢測屈董單元是信息傳播的介質，能夠在避免外界因素干擾的情況下提高信息的可靠性。

1．2．3微型計算機

微型計算器作為信息處理設備之一，在機電技術應用、微電子學發展方面具有積極意義。想要提高微型計算機的綜合性能，前提條件是提高信息處理設備自身的快速、準確、可靠，并對干擾等相關問題進行處理。另外，要進行專項技術人才的培養，達到在控制研發成本的前提下研發高速快遞方式，確保機器運作效果。

2機電一體化核心技術分析

機電一體化涵蓋兩方面技術，即軟件、硬件(機械本體以及傳感器等)，為了確保機電一體化發展，需要從機械本體技術、傳感技術、信息處理技術、驅動技術、接口技術等5個方面進行分析，內容如下。

2．1機械本體技術

機械本體需要綜合考慮幾個方面，包括性能方面的改善、質量上的減輕、精度上的提高。機械產品的主要材料就是鋼鐵材料，想要減輕質量，前提是進行結構改進，并考慮材料的替代，在堅強機械本體重量的情況下實現驅動系統小型化，并最終達到機械本體優化的目的。

2．2傳感技術

傳感器問題主要考慮三個方面，即可靠性、靈敏度、精準度，并預防干擾。電干擾的預防應采用光纖電纜傳感器，外部信息傳感器選擇非接觸型檢測技術。

2．3信息處理技術

當前，信息技術的發展與普及，直接促進了機電一體化，所以想要更好的帶動并發展機電一體化則必須考慮到信息處理設備自身模/數轉換設備、輸入輸出的可靠性情況，提高處理速度。

2．4驅動技術

基于電機驅動機使用期間的快速響應、效率問題，所以開始研發內部裝有編碼器、伺服驅動單元替代傳統的電機。

2．5接口技術

想要實現和計算機之間的通信，需要確保數據傳遞具備格式上的標準化以及規格化，利于實現信息傳遞、維修處理，并進行設計簡化。當前，技術工作人員開始在合理控制經濟成本的條件下進行高效接口的研發，以解決接口中所涉問題。

3機電一體化技術前景分析

就當前機電一體化發展情況以及高新技術的不斷應用，未來機電一體化主要有智能、系統化、微型化、模塊化、網絡化、綠色化等6個發展方向，內容如下。

3．1智能化

當前，智能化儼然已經成為21世紀機電一體化的主要發展方向，智能機電一體化產品能夠有效的進行人類智能的模擬，有一定的判斷、推理、思維、決策能力，在工作開展期間逐漸的替代某種程度的人腦勞動。

3．2系統化

系統化表現特征包括兩個方面，即開放式/模式化總線結構以及加強通信功能。系統在靈活組態的情況下，能夠進行裁剪、組合，以實現系統的協調以及綜合管理。就未來的技術發展而言，機電一體化需要著重考慮產品、人之間的關系發展，盡可能的實現產品中部分人的性能，包括智能、情感等，趨向于生物系統化發展。

3．3微型化

微型機電一體化涵蓋微機械、微電子、軟件技術，成為機電一體化發展方向之一。當前微電子機械系統逐漸朝向更小尺寸的納米以及微米方向發展中。微機電一體化系統自身兼具諸多優勢，包括體積以及耗能小、靈活性等，能夠進入一般機械都無法達到的空間中，利于精細化操作，且開始應用于生物、航天、農業等領域的發展中，未來發展前景更為廣闊。

3．4模塊化

在機電一體化中，產品的種類豐富多樣，生產廠家繁多，進行機械接口(電氣以及動力等)的研發是復雜且重要的事，需要經歷較長的時間，并制定相關標準，確保部件以及單元、接口的匹配。就企業而言，可以借助標準單元進行新產品的開發，并合理的進行生產規模的擴大化。

3．5網絡化

就當前網絡技術發展而言，網絡化是最常聽到的詞匯，并廣泛應用于各個行業中，對于機電一體化來說網絡技術同樣產生了很大的影響，使此行業向網絡化發展。機電一體化產品所涵蓋的種類較多，所以網絡的對應方式以及形式也會有所不同，網絡的普及使得遠程控制終端設備成為了機電一體化產品。

3．6綠色化

當前，工業的興盛發展，在降低資源的同時，更好的提高了人們的物質生活。為了降低生態環境可能受到的污染問題，綠色產品應運而生并占有最突出的市場地位。綠色化已經成為時展的主要趨勢，所謂綠色化是指使用期間不污染生態環境且報廢期間不進行回收，目的是在產品的整個生命周期(包括設計、制造以及運輸等)中將生態環境危害降低到最低，并且最大程度上提高資源的利用效率。另外，綠色化已經成為制造業的可持續、健康發展模式。

4結語

綜合本文上述內容，機電一體化已經成為自動化技術發展的最高階段，機電一體化技術的發展是社會所需、是社會生產力發展所需、是傳統機械設計變革所需，在推動機械產品發展的同時，振興機械工業的發展。另外，機電一體化有智能化、系統化、微型化、模塊化以及網絡化、綠色化等未來發展方向，也對相關科研工作人員提出了更多的要求，以利于機械工業行業的發展。

參考文獻:

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［3］王軒．機電工程技術應用及其自動化問題分析與探討［J］．建筑工程技術與設計，2014(27):683．

［4］郝智勇．機電工程技術應用及其自動化問題分析［J］．城市建設理論研究(電子版)，2013(12)．

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引言：現代科學技術的發展極大地推動機械工業領域的技術改造與革命。在機械工業領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發展階段。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，并蓬勃向前發展，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。

1.機電一體化概述

1.1機電一體化的定義

所謂機電一體化就是指通過將微電子技術應用在機械的主功能、動力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模塊上，并利用相關軟件將電子裝置與機械裝置有機整合在一起所構成的系統的總稱。從字面上的定義可以看出，機電一體化技術并不是機械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統論的基礎上建立起來的應用技術。因此，機電一體化涵蓋“技術”和“產品”兩個方面的內容。

1.2機電一體化的關鍵技術

機電一體化的關鍵技術主要包括信息處理技術、精密機械技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、伺服驅動技術以及系統總體技術等幾個方面的關鍵技術，以下將分別給予詳細的說明。

1.2.1信息處理技術

所謂的信息處理技術就是指在生產基于機電技術的相關產品的過程中，對與產品生產過程相關的各種參數和狀態以及自動控制有關的信息所進行的處理。

1.2.2精密機械技術

精密機械技術作為實現大多數機電產品的核心和基礎技術，它是實現大多數機電產品的相關功能和構造功能的重要前提和首要的技術支撐。

1.2.3自動控制技術

自動控制技術主要包括精度較高的速度控制、定位控制、自適應控制以及補償和校正等技術。而且隨著自動控制技術的不斷發展以及功能的不斷增強，基于自動控制技術產品的質量在獲得不斷的提高。

1.2.4檢測與傳感器技術

檢測與傳感器技術主要用于實現各種基于機電技術產品運行時的相關參數、工作狀態以及其他相關信息的接受，以及參數和相關信息準確度的檢測，通過檢測以后，將其接受的信息傳送給處理裝置，然后由處理裝置來實現產品運行過程的自動控制。

1.2.5伺服驅動技術

伺服驅動技術主要是基于機電技術產品的驅動裝置設計中的核心技術，它作為驅動設備執行操作的重要支撐技術，在很大程度上決定了基于機電一體化技術的產品質量。

1.2.6系統總體技術

系統總體技術是用系統的觀點和方法，從整體目標出發，將基于機電技術產品的總體功能劃分為若干個各功能模塊，然后結合各個功能模塊的實際情況，找出能夠有效解決各個功能模塊實際需求的可行技術方案，再把相應的技術方案進行匯總，從而設計出合理的功能技術方案。

2.當前機電一體化技術主要的應用領域

2.1數控機床數控機床及相應的數控技術

經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在:總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益；WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能；能實現多過程、多通道控制；系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

2.2柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

2.3交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

3.機電一體化的發展狀況及趨勢

3.1機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：

（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

（2）20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認;機電一體化技術和產品得到了極大發展;各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。

3.2未來機電一體化技術的發展趨勢

在未來，利用高新技術對機電一體化進行改造與提升，機電一體化涉及的學科領域很廣，是一門獨立的綜合性、交叉性學科，我國應更加注重對機電一體化產品的自主開發與技術創新，利用高新技術對機電一體化產品進行創新設計，推進產品設計的智能化，自動化和快速化，才能趕上或超過世界發達國家機電一體化水平，提高產品的市場競爭能力。

此外，新一代的機電一體化系統的開發，設計和研制各種性能優良、穩定高效的機器人和機電一體化設備，實現各種作業的柔性化和自動化，使機械設備具有更高的柔性。其具體表現在：

（1）計算機集成制造系統。在CIMS發展過程中，要注重人機一體化。在CIMS系統，中處于核心地位的過程控制級計算機，應配備必要的硬件和一定的軟件功能。在軟件方面，要做到計算輔助設計(CAD)和計算輔助制造(CAM)與硬件的有機結合，在發展過程中，要重視基本技術，不盲目追求高度自動化，數字化，逐步實現機電一體化的柔性、自動化、全局化。

（2）智能制造技術。智能制造系統(IMT)是由智能機器和人類專家組成的人機一體化系統，是在人類專家的指導下，做到人機的有機結合，而不是取代人，智能制造系統具有很強的自律能力。人機一體化能力，高水平的人機一體化(即虛擬制造技術)，在軟件的支持下，有一定自組織能力，自我優化能力，自我修正能力，歐美各國都花費了很多人力物力在這方面的研究。

（3）綠色化也是機電一體化未來的一個研究熱點，綠色化是指產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，而且是低能耗、低材耗、協調而可再生的產品。

4.結語

機電一體化是很多學科相互發展和相互促進的結果，隨著科學技術的不斷發展和進步，機電一體化相關技術所融合的技術將越來越廣泛，而以機械和微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術將成為機電一體化的必然發展趨勢，機電一體化的發展前景非常廣闊。

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機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。

1機電一體化技術的發展狀況 1.1 數控機床的問世,為機電一體化技術的發展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發展為機電一體化技術的發展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發展躍上新臺階.

2機電一體化技術發展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。 2.4 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。 2.5 人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產品 機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術應用

在重工業企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(IC)

由于重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經 網絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能將越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(CIMS)

重工業企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前重工業企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代重工業生產的要求。未來重工業企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。

4.5 現場總線技術(FBT)

現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器和現場就地控制站等的發展。 4.6 交流傳動技術

傳動技術在重工業中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

綜上，我們不難發現機電一體化技術在現在的社會生產中占據了越來越多的行業和領域，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

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2張華． 機電一體化技術應用[M]． 北京：電子工業出版社，2002．

3芮延年． 機電一體化系統設計[M]． 北京：機械工業出版社，2004．

4唐懷斌． 工業控制的進展與趨勢 [J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

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1機電自動化技術優點分析

1.1提高生產力和工作質量

目前人們所處的時代屬于信息時代，信息時代的特點就是，人們每天接收的信息量的都在呈幾何式增長，知識更新和技術發展的速度非常快，人們的生活方式與過去產生了巨大的差異。同樣的，機電自動化技術也在進行著快速的發展。比如說，現如今的對于工業產品的檢測和識別技術已經不能和過去的技術同日而語，過去的技術要耗費大量的人力和時間，而且檢測和識別的效果也比較差，而運用最新的機電自動化技術，不但大大的提高了檢測和識別的效率，而且檢測的效果非常好，極大的節約了人力資源和人力成本。機電自動化技術的好處就在于，這些機電自動化設備能夠同時采集并處理大量的信息，這是人力無法比擬的，而且處理這些信息的速度很快，處理完這些信息之后就能得到及時的反饋，可以及時的對產品產生的缺陷做出分析和改進，另外，這些自動化設備都是按照相應的程序進行工作的，只要程序正確一般不會出現任何工作失誤，因此機電自動化設備的工作質量非常高，對企業的發展有著巨大的推動作用。

1.2安全性極高，可靠性良好

機電自動化技術還有一個巨大的優點就是，機電自動化設備具有極強的安全性和可靠性。因為機電自動化設備在進行設計的時候，就已經安裝了自我監測系統，這套系統可以對設備的工作狀態進行實時監測，如果設備出現了故障或者工作狀態不正常，那么自我監測系統就會立即發出提示信號，并且會自動采取相應的設備保護措施。機電自動化技術的安全性是非常高的，但是也不能排除某些意外的發生，但是即使發生了意外，機電自動化技術也能及時的阻止損失的進一步擴大。機電自動化技術的安全性和可靠性，在此得到了體現，這也正是機電自動化技術的重要優勢，其實不僅僅是工業生產上需要機電自動化技術，甚至在以后的日常生活里，機電自動化技術也會得到應用，那時候的技術只會更加的智能化和人性化。

1.3節約大量的資源

運用機電自動化技術，可以節約大量的資源。首先就是可以節約大量的能源，因為機電自動化設備的智能化程度很高，設備每一時刻的運行狀態都是在監測系統的監視之中的，如果設備處于低工作量的狀態時，那么監測系統監測到的信息就會及時的反饋到設備的自動調節系統之中，然后自動調節系統馬上就會調節設備的工作功率，及時減少能源的消耗。其次，由于機電自動化設備的自動化程度很高，所以企業對于人力資源的需求就會大大減小，節約了企業的人力資源成本。人都是需要休息的，但是設備卻幾乎不需要休息，可以二十四小時的處于工作狀態而不會出現任何錯誤，不但提高了生產力而且節約了大量的資源。

2機電自動化技術的發展趨勢

2.1向著智能化的方向發展

雖然機器具有很多人類難以比擬的優點，但是也有不足的方面。機器是不會進行思考的，只能按照人類所編寫的程序去運行，而人類最大的優點就是會思考會創新。所以，以后的機電一體化技術一定要向著智能化的方向去發展。近年來，關于人工智能一直話題不斷，世界各國的高科技領域都在對人工智能進行研究和開發。所謂人工智能，指的就是機器也可以像人類那樣思考，甚至可能超越人類的智能。如果將這一技術與機電一體化技術相融合，那么對于機電一體化技術而言將是一個巨大的飛躍，工廠甚至不需要任何工人，極大的提高了生產效率和生產力。

2.2向著網絡化的方向發展

二十一世紀是一個信息化的時代，更是一個互聯網的時代，目前互聯網的普及程度與十年前相比已經不可同日而語，各種電子產品幾乎都有上網的功能。對于機電一體化技術而言，更要向著網絡化的方向發展。如果機電一體化技術實現了網絡化，那么可以想象到的是：在將來只需要一臺手機，就能夠操控整個工廠設備的運行，任何一臺設備的運行狀態都可以隨時隨地用手機查看，極大的提高了生產效率。

2.3向著微型化的方向發展

我國目前的機電一體化技術大多是應用于工業生產領域，而這些進行工業生產的設備大多比較龐大，運輸困難而且占據了極大的空間，所以機電一體化技術有必要向著微型化的方向發展。微型化的設備可以極大的減少制造設備的成本，而且會為工廠節約更多空間，以前放置一臺設備的空間，可以放置多臺設備，極大的提高了生產力水平。

3總結

總而言之，機電一體化技術是一項具有廣闊應用前景的一項技術，已經在工業生產領域大放異彩，不但提高了生產力而且節約了大量的人力物力資源，對于整個社會的發展都存在著積極的意義。因此，相關研究人員要做出努力，將這項技術不斷完善。

參考文獻：

[1]韋偉清.機電自動化技術的發展及其應用前景分析[J].建筑工程技術與設計,2014(18):949-949.

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1.機電一體化技術發展歷程及其趨勢

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,“機電一體化”技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意。

1.1“機電一體化”的發展歷程。

1.1.1數控機床的問世,寫下了“機電一體化”歷史的第一頁。

1.1.2微電子技術為“機電一體化”帶來勃勃生機。

1.1.3可編程序控制器、“電力電子”等的發展為“機電一體化”提供了堅強基礎。

1.1.4激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使“機電一體化”躍上新臺階。

1.2“機電一體化”發展趨勢。

1.2.1光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。

1.2.2自律分配系統化――柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應付突發事件,被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中,各個子系統是相互獨立工作的,子系統為總系統服務,同時具有本身的“自律性”,可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統的適應能力(柔性),又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

1.2.3全息系統化――智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外,其系統的層次結構,也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

1.2.4“生物一軟件”化-仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定,但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物--軟件”或“生物系統”,而生物的特點是硬 件(肌體)--軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨,但有一段漫長的道路要走。

1.2.5微型機電化--微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時,就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

2.典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有:數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD/CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

3.發展“機電一體化”的對策

3.1加強統籌安排,協調發展計劃

目前,從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,市政府各主管部門的有關計劃和規劃,也有統一考慮不足,統籌安排不夠的問題,全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此,建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上,制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃,避免開發上重復,生產上撞車!

3.2強化行業管理,發揮“協會”作用

目前,“機電一體化”較熱,而按目前的行業劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構,根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神,以及機電一體化行業特點,我們建議,盡快加強機電一體化協會的建設,賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構--理事會的代表層面和復蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設;要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體,組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制;指導行業布點布局的調整,進行發展突破口的選擇,抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

3.3優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾,造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍,如盡快為外商到投資發展“機電一體化”產業提供方便;盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈;盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度,在技術政策上,要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展,對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰;大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造,對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造,對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持,對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上,要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會;銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜;成立“機電一體化”發展基金,支持機電一體化生產發展等。

3.4突出發展重點,兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣,而我們的財力、人力和物力是有限的,因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘,而應分清主次,大膽取舍 ,有所為,有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作,即用電子信息技術對傳統產業進行改造,在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置,使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作,即在新產品設計之初,就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮,使“機械”與“電子”密不可分,深度結合,生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為,“機電一體化”發展,當務之急,重中之重是:

抓緊開發生產GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置--交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等,用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造。

抓緊推廣應用經濟型數控系統,改造機床設備;開發生產低、中檔數控系統。

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機電一體化；汽車行業；應用發展

隨著計算機網絡發展，機電一體化技術也已經成為一門具有單獨體系的新型科學，其發展要不斷更新。機電一體化技術的基本特征大多是相同的，機電一體化系統是其研究的最主要的一方面，由機械技術、自動控制技術、計算機技術、電力電子技術和微電子技術等組成，各技術融合實現一些特定的功能極大值。

1.機電一體化技術概述

機電一體化是指將技術相關原理在機電一體化系統中充分的應用與發展，在機械產品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術和計算機技術，并將機損裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統總成。高級機電一體化產品使機械產品實現自動化、數字化和智能化。計算機數控系統、計算機輔助設計、輔助制造系統、機器人、柔性制造系統、計算機集成制造系統等是目前機電一體化研究和開發主要方向，實現最優化的系統或者產品技術綜合。機電一體化的重要思想是設計系統原理與集成綜合技術。機電一體化作為一門應用廣泛的技術，其具有多方面的特點：1）使用廣泛，機電一體化技術應用十分廣泛，遠遠超出了機械工程范疇，機電一體化產品能夠在不同的領域場合應用，符合客戶提出的更強的應變需求；2）具有較高的生產能力，大部分機電一體化產品具有自動信息處理與控制能力，可以利用自動控制系統按照設計的具體要求完成既定的操作，提升生產能力；3）具有極高的安全性，其包括警報、自動化監控、自動化診斷、自動化保護等性能，當出現故障時，能夠采用自動化保護方法，盡量減少人員與機械設備發生事故，提成設備的安全性能。未來控制智能化、精確化、零延遲化、結合計算機處理技術和信號傳輸技術，將成為機電一體化的發展趨勢，將新技術與機電一體化技術結合并運用到更多的領域。

2.汽車機電一體化技術的發展

機電一體化在汽車行業應用發展快速，許多的機械控制系統被電子控制系統代替，其發展主要有三個階段：第一階段是20世紀60年代到70年代，主要是應用電子裝置對部分汽車機械功能進行改善，比如電子控制燃油噴射；第二階段是80年代到90年代，主要是汽車制造設計上體現機電一體化技術，進行集成大規模電路應用，并解決了機械部件無法解決的復雜自動控制問題，對于提升汽車運行過程中的可靠功能發揮了關鍵作用；第三階段是90年代中期至今，機電一體化技術在汽車領域已經達到了成熟發展，重視整體上機電一體化技術的設計，廣泛應用計算機網絡技術和信息技術，使汽車更加自動化、智能化。

3.汽車中機電一體化技術應用

3.1微機控制發電機體系

發動機控制單元ECU的核心是通用微處理器或者是為汽車發動機專門設計的大規模集成電路（LSI），從各個傳感器得到的模擬電壓信號和從發動機輸出軸得到的脈沖信號都有輸入到發動機控制單元，再通過模擬數字轉換成數字信號。將這些數字信號作為基礎信息，對發動機控制單元內的最佳空氣燃料比、點火時間、排氣再循環等進行計算，再將這些計算結果作為驅動信號輸出，用以空氣與燃料質量比。當燃料空氣比例增加時，燃料占比較少，不利于點火；相反，當燃料空氣比例減少時，氧氣稀薄，導致碳化氫與一氧化碳增加。因此，將氧氣與燃料比控制在合適的比例范圍內，才有助于發動機各項運動狀態維持在最佳狀態，保持正常的符合運動。

3.2電子控制的自動變速器

自動變速器的目的是為了降低變速器的功率損耗，提高動力傳遞系統的有效功率，增加了變速裝置的檔數，使得汽車的行駛速度到達最佳比例，達到省力、省能、舒適安全的特點。各種傳感器監測的信息會通過發動機輸入到電子控制裝置，換擋信息、程序開關及自動跳合開關的信息綜合到一起而選擇出滿足行駛條件的最佳檔次信息，系統電子控制裝置是通過自動變起器的監測電路進行自檢及失效監測，即在行駛前對所有電路進行檢測。汽車啟動后，通過判斷報警燈的狀態來判斷其系統功能是否正常，若警燈處于熄滅狀態，說明其功能正常；若警燈處于開著狀態，則系統存在故障，自動變速器進入非電控程序狀態。

3.3汽車激光測距雷達系統

汽車激光測距雷達系統重點通過計算機對車間距離的處理器、雷達測距、前后汽車狀況等進行控制。激光單片機與汽車防按控制系統有效結合，針對倒車減速和正常行駛時檢測汽車前后方距離范圍內是否有障礙物體，并且在關鍵時間組織報警，進一步有效阻止發生的交通事故。測距激光雷達安裝在汽車各個方向，通過光學天線發射光速，如果遇到障礙物后出現了散射的后方信號，同時被光學天線進行了接收，適時調節出方位距離信息。利用中央處理設備分析持續輸出的方位距離信息，能夠準確判斷出物體是否在前面運動，計算出相應的汽車間距和速度，并且判斷它能否與本車進行必要的接觸，進一步決定汽車行駛的安全速度。當出現危險情況時，系統與警報裝置接觸，發送警報信號。

3.4汽車制動系統

汽車制動系統最主要的是BBW系統與ABS系統。BBW系統傳遞的是電流，而不是液壓油與壓縮空氣，由電線傳遞能量，數據線傳遞信號，縮短了制動反映時間，車輪制動模塊、中央電子控制單元ECM和電子踏板模塊等關鍵部件組成BBW系統。工作模式：駐車制動時需踩下制動踏板，該操作信號將反饋給中央電控單元，然后帶弄機械制動控制單元能啟動電機。皮帶和斜盤式齒輪機帶動電機驅動絲桿，絲桿旋轉運動可以使止推螺母沿著絲桿螺紋向前移動。制動摩擦片通過止推螺母與制動器活塞接觸按壓到制動盤上。相反地，當電流超過特定值后，電流被控制電源切斷，解除駐車制動，止推螺母沿著絲桿相反方向自動旋回，制動器活塞釋放壓力，密封圈的復原而引起制動盤可能的失衡促使制動器活塞回退，制動摩擦片脫離制動盤。ABS系統基本功能是可感知制動輪每一瞬時的運動狀態，并根據其運動狀態相應地調節制動器動力矩的大小，避免出現輪上的抱死現象，有效提升汽車行駛的安全性。人們一般對制動發生時出現的前輪增重、后輪減重以及后輪抱死更加不利汽車方向控制的特點，研制出了一套能夠限制機動車四輪制動裝置即防抱死裝置ABS系統，同時也是電子控制技術在汽車領域做出的突出貢獻，可以使汽車很好地應對突發事件，ABS系統控制框圖如圖1所示。

4.結束語

機電一體化技術是制造業關鍵核心技術，發展社會生產力的要求，不只是在汽車行業取得如此大的成就，在其他的各行各業中都得到了更廣泛的應用，為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]孫素閃.機電一體化技術的應用和未來發展[J].科技向導,2011(30).

[2]石美峰.機電一體化技術的發展與思考[J].山西焦煤科技,2009,(3).

篇9

經過多年的不斷積累和改進，我國機電一體化教學模式、手段等方面均有了明顯改善，但是依然存在很多不足之處，具體表現如下：

首先，機電一體化教學在教學內容選擇方面，比較重視傳統機械維修部分的講授，對現代電子電氣方面的知識涉及較少。比如在生產過程中的單片機種類繁多，但是在實際授課過程中則以51系列的單片機為主，限制了學生接觸外界的視野，特別是近些年來隨著傳感器與網絡技術的出現，工業用的機電設備出現更新換代的速度大大提高，這就需要學生盡可能掌握傳感器、自動控制等方面的專業知識，才能在實際工作中勝任機電設備的維修、保養等基礎工作。

其次，在傳統機電專業一體化教學中，教師往往把傳授理論知識做為教學的重點和評估標準。這樣的安排具有其存在的合理性，有利于學生對理論知識掌握系統化，也為學生以后從事開發產品設計奠定基礎。但是，從學生就業的角度來看，大部分學生畢業之后往往是在生產的第一線，從事機械設備的安置、操作并對其維護等工作，這要求學生的實操能力過關。令人遺憾的是，大部分機電一體化教學都與社會實際需求是脫節的。因此，為了培養綜合素質高、社會適用的機電人才，需要對機電一體化專業的教學進行適當的改革和創新。

除此以外，機電一體化教學的教學方法和能力培養也存在很大改進空間，與其它課程相比，機電教學本身對學生空間想象、邏輯思維等能力都要求較高，更需要新的教學手段和方法來優化課堂教學，但是很多學校還沒有實現專業化的教學平臺的全覆蓋，對以信息化為代表的新型教學輔助手段應用較少。同時，學生對一些學科交叉知識的整理能力不夠，這也導致了學生本應具備的綜合能力和機電工程素質變得異常薄弱。

2 機電一體化教學改革與創新初探

2.1 合理設置教學內容

2.1.1 引導學生正確認識機電一體化的意義

機電一體化技術是對電氣技術、機械技術、計算機技術、微電子技術以及信息技術的有機融合。它是一個自動化的生產過程，從業者通過對計算機的運用，研發出電氣、液壓和光電器件產品。因此學生需要綜合掌握多門技術，達到融會貫通的程度。在教學過程中，教師要科學合理設置教學內容，根據學校專業實際特點展開教學，不能偏重于某一個方向，導致學生的機電一體化技術掌握不全面，對學生未來的就業產生影響。

2.1.2 對不同的教學內容運用不一樣的評估標準

對于基本理論知識而言，它讓學生解了基本概念，培養了學生的基本素質，為以后的專業知識學習奠定良好的根基。對于這部分知識在教學過程中以“必需、夠用”的標準來授課。因為機電一體化技術是多門技術的綜合，知識面寬，學習內容多，教學課程有限，因此應加強核心專業知識的學習，重點強調核心課程。教學質量評估也是以核心課程做為重點的考核內容。

2.1.3 注重提高學生的綜合素質

學生在技術知識掌握的同時，畢業后從事某個工作崗位，接人待物、為人處事的能力和素質也要加強。在學習過程中，教師要指導學生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀，塑立良好的職業態度，加強創新能力、團隊協作能力、交流溝通能力的培養。

2.2 應用形式多樣的教學方法

2.2.1 借助多媒體進行教學

機電一體化專業課程的電線圖、機械設備圖形比較多，借助于多媒體的教學手段，運用PPT制作課件，集圖形、動畫、聲音于一體，形象生動，有利于教師直觀地表達課程內容，特別是對抽象的知識進行仿真教學，能夠有助于學生對知識的深度理解。

2.2.2 注重理論與實際生活的結合

機電一體化技術是一門操作性強的專業，因此在教學中，教師要注重實踐的培養，善于把實際生活的案例與課本的理論知識相結合，密切聯系生活，啟發學生思考，提高學習主觀能力性，有助于學生對所學課程的掌握。比如，教師在講解直流電機工作原理的教學過程中，可以以用高速磁懸浮列車的實際案例進行講述。

2.2.3 與時俱進，分享技術動態和就業資訊

科學技術的發展是不斷進步，日新月異的，為了能夠了解行業的最新消息，教師應該與時俱進，主動去了解行業的最新技術動態，并將它與學生分享。比如，電氣自動化技術網、北極星電力網、工控人家園等網站里面有很多關于電氣技術、機械技術等專業的知識，教師可以從中了解最新動態，并鼓勵學生在課余時間登陸相關的論壇來加強學習。此外，教師可以從一些企業家、已參與社會工作的學生獲取到就業資訊，分享給學生，讓學生了解崗位的需求及需要掌握的技能，了解自己的不足，讓學生在以后的教學中加強學習，同時讓學生體會到就業的緊迫感。

2.3 培養和鍛煉技能，注重生活教學

2.3.1 舉辦競賽提高學生技能和水平

教育的目的是為了應用。為了提高學生的實踐能力，教師可以舉辦一些技能競賽。教師可以在班級里通過抽簽把學生分成若干小組，再根據班級里學生的水平，從設備組裝、電路的連接、氣路連接、編寫控制程序等諸多方面出問題。學生把所學的知識運用到教師的問題中來，通過不斷地討論、探索、調試，最終完成教師的要求。教師對學生完成的作品進行評分，對優秀的作品有適當的獎勵，并可以推薦到院級、省級比賽。通過組織競賽，可以在實踐中檢驗學生的學習水平，運用知識的靈活程度，提高學生的實際操作能力。同樣地，比賽的結果也可以對教學水平有所檢驗，讓教師了解學生的學習還存在欠缺的地方，對不斷改善教學質量有促進作用。

2.3.2 鼓勵學生參與企業的實習

篇10

1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;

2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.

(二)"機電一體化"發展趨勢

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

二、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

三、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢

1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。

(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。

(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。

(4)北京工業系統CAD應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。

(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。

2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。

1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。

3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)北京“機電一體化”工作的任務

北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。

1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點

(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階

國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。

(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平

對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度

風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。

(4)優先應用CAD／CAM技術，工業設計水平提高要有新目標

北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。

2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標

(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。

(2)單項目標：

機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。

汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

PLC的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產基地之一。

“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。

模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。

其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。

四、北京發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：

抓緊開發生產GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；

篇11

(一)"機電一體化"的發展歷程

1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;

2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

三、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢

1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。

(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。

(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。

(4)北京工業系統CAD應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。

(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。

2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。

1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。

3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)北京“機電一體化”工作的任務

北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。

1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點

(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階

國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。

(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平

對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度

風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。

(4)優先應用CAD／CAM技術，工業設計水平提高要有新目標

北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。

2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標

(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。

(2)單項目標：

·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·PLC的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產基地之一。

·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。

·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。

·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。

五、北京發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：

抓緊開發生產GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；

篇12

1 關于現代煤炭機電技術的概述

所謂現代煤炭機電技術，就是指由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術等多項技術理論有機融合而形成的一種既獨立又有交叉的科學。隨著計算機技術與微電子技術的發展與應用，不僅有效改善了當前每天機電設備的性能，而且有效地增加了煤炭機電設備的應用范圍。

2 針對現代煤炭機電控制系統功能的概述

現代煤炭機電控制系統功能的主要內容包括以下四個方面：一是現代煤炭機電控制系統具有提升企業節能降耗效率與煤礦生產效率，比如說在煤礦生產的過程中膠帶輸送機、通風機、提升機、變頻啟動機等機電設備的運用，不僅有助于提升煤礦的生產效率，而且有助于節省超過百分之三十的電量；二是現代煤炭機電控制系統具有安全操作與遠程遙控的功能；三是現代煤炭機電控制系統具有在線監控、自動報警以及故障自診的功能，比如說現代煤炭機電技術對于煤礦生產過程中所使用的作業裝置、制動系統、電機以及液壓系統等一系列設備的在線運轉狀態進行在線監控，在出現技術故障的時候，機電設備可以自行報警并向維修人員提示準確的故障發生位置，這種功能的出現在很大程度上減輕了維修人員的工作量，有效降低了機電設備維修的費用；四是現代煤炭機電控制系統具有半自動化或者自動化的操作功能，這不僅有助于降低由于操作人員缺少專業技術或者操作經驗而導致的經濟損失，而且有助于減輕機電設備操作人員的工作量，提升他們的工作效率。

3 針對開發現代煤炭機電技術重要意義的研究

在社會主義現代化建設的新時期加強對現代煤炭機電技術的開發與研究，具有以下三點意義：一是加強對現代煤炭機電技術的開發與研究，有助于提升煤礦生產的能力與煤礦排水、供電、提升一級通風等多個環節的安全運轉能力；二是微電子技術與計算機技術在煤礦機電設備中的應用，有助于提升煤礦生產的工作效率、經濟性與安全性；三是加強對現代煤炭機電技術的開發與研究，有助于推動煤礦設備管理方法與模式的改革進程，進一步提升煤礦生產管理的質量與水平。

4 針對煤礦生產機電設備性能標準的研究

4.1 性能標準之一——智能性標準

現代煤炭機電技術在研究過程中最為基本的要求是智能化，這項要求使得現代煤炭機電設備融合了液壓技術、電子技術以及機械技術等多項技術的優勢，有效地提升了煤炭設備的綜合性生產能力。當前在煤炭生產過程中應用最為廣泛的是以微處理器或者微機處理器為中心的微電子控制系統，它對機械設備與機電設備操作人員的專業技能的要求變得越來越高，對煤炭科技的發展提出了更大的挑戰。

4.2 性能標準之二——可靠性標準

可靠性標準是微電子控制系統在煤炭生產過程中最為重要的一項性能標準，這是因為煤炭機械設備在一般情況下都在礦井下工作，但礦井下的工作環境長期受到潮氣、煤塵、地質變化、磁場、電以及機械振動所帶來的不利影響，給微電子控制系統的廣泛應用帶來了很大的挑戰。

5 針對現代煤炭機電技術應用的研究

5.1 應用之一——現代煤炭機電技術在煤礦提升機中的應用

現代煤炭機電技術在煤礦提升機中應用的主要表現是：全數字式的煤礦提升機主要采取主線的方式，不僅可以有效簡化電氣的安裝程序，而且其中的應配件相互兼容，可以有效實現軟件的控制與瞬間加速度的改變等目標，我國當前使用多的是全數字式的直流提升機與變頻交流提升機。其中后者在更多的成分上利用計算機技術，對設備的制動回路、安全回路、驅動回路以及電源進行實時的檢測，這在很大程度上提升了煤炭提升機的安全性，為礦井工作人員創造了更加穩定安全的工作環境。在提升機工作的過程中，多采取間接測量或者直接測量容器相對位置相結合的模式，同時在此過程中對兩者進行科學地校正與比較，從而使得煤炭提升機可以實現運行過程的自動控制。

5.2 應用之二——現代煤炭機電技術在煤礦安全生監控中的應用

現代煤炭機電技術在煤礦安全生產監控中應用的主要表現是：我國政府為了提升煤礦安全監測的水平與質量，在對多個國家的煤礦安全監控技術進行考察之后，從法國、波蘭、德國以及美國等多個國家引進了一批先進的礦井安全監控系統，同時并結合我國煤礦生產的現狀研制出了符合我國煤礦企業安全生產的安全監控系統，比如說KJ4，KJ2。這兩種煤礦礦井安全監控系統的廣泛運用，不僅有效提升煤礦生產企業的安全生產能力，而且降低了安全生產事故發生的概率，有力地維護了國家集體與人民群眾的生命財產安全。

5.3 應用之三——現代煤炭機電技術在礦井帶式煤炭輸送機的應用

現代煤炭機電技術在礦井帶式煤炭輸送機中應用的主要表現是：礦井帶式煤炭輸送機是當前我國多數礦井原煤輸送過程中最為常用的一種運輸設備，而現代煤炭機電技術的應用，使得長距離、大功率帶式煤炭運輸機的研究與開發進度加快。同時現代煤炭機電技術的應用，有助于帶式煤炭運輸機中關鍵部件與主要技術的產品開發與理論研究。同時以PLC為中心的可編程機電控制設備、行星齒輪的減速器以及調速型的液力耦合器的研究與應用也為提升帶式煤炭輸送機的工作效率與工作平衡性創造了良好的外部環境。

6 關于現代煤炭機電技術發展前景的研究

要想我國的現代煤炭機電技術擁有良好的發展前景，需要做到以下四點：一是政府要充分運用自身的財政手段與行政手段加大對現代煤炭機電技術的開發與研究力度，并積極地引進國外先進的煤炭機電技術與機電設備，在有效結合我國特殊的國情之后取其精華去其糟粕，努力發展具有自主知識產權的現代煤炭機電設備；二是要采取措施提升煤炭機電技術規范化、標準化以及系統化的標準，并將計算機納入到煤炭機電設備的研究之中，同時要選擇功能相對完整的嵌入式類型的計算機以充分保障機電設備的運轉可靠性；三是要采取措施強化對煤炭生產專用傳感器的開發與研究，在最大程度上實現煤炭生產專用傳感器的集成化、數字化、多維化以及智能化目標，從而有效提升煤炭生產專用傳感器的測量精準率；四是要采取措施提升煤炭機電設備的通信功能，這就需要選擇一種開放性極強的通信模式模塊，以實現有效判斷煤炭機電設備與四周環境之間的關系與有效控制煤炭機電設備與控制網絡之間的通信。而現代煤炭機電技術的發展趨勢主要包括以下三點：一是非煤炭機電設備經過一系列改造，可以增加更多的用途；二是煤炭機電設備朝向低污染、性能好、低粉塵、可靠性強以及高效節能的方向發展；三是煤炭機電設備的通信功能得到更好的研究與應用。

7 結語

隨著現代煤炭機電技術的廣泛運用與發展，其在煤礦生產與運輸煤炭等過程中所起到的作用變得越來越突出。再加上人工智能、光纖、生物工程以及網絡工程技術的加入，使得現代煤炭機電技術的功能逐漸強大，其應用范圍也隨之變大，不僅有助于提升煤炭企業的經濟效益與社會效益，而且有助于促進現代煤炭機電技術的發展。

參考文獻：

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篇13

隨著裝備制造業自動化水平的提高，越來越多的生產廠家使用工業機器人進行產品加工。以數控設備為核心的制造業正在轉型，機器人逐步成為行業應用的熱點。工業機器人是一種專門為工業領域設計的多關節機械手，能在程序的控制下完成各種復雜運動和操作。目前，工業機器人被廣泛應用于自動焊接、搬運物料、部件噴漆、表面拋光等多道工序，完成高精度的定位，適合汽車流水線、金屬制品加工、倉儲搬運等工業領域。自2005年開始，我國的工業機器人用量以每年25%以上的速度增長。到2013年，中國已成為全球最大的工業機器人消費市場之一。

工業機器人在各行各業的廣泛應用，催生了相關崗位的人才需求。工業機器人制造廠家需要大量人才從事機器人生產、安裝、調試、營銷和技術服務。工業機器人的應用企業需要大量人才從事機器人的維護保養和編程操作。為滿足機器人相關市場的技能型人才需求，部分高職高專院校在機電一體化專業的核心課程中加入“工業機器人應用”課程，開設機器人的專業方向。但是很多學校局限于原專業的體系結構，課程改革力度不大，學生不能緊密圍繞機器人的應用編程和維護保養進行學習和訓練，造成所學的知識與機器人應用維護崗位脫節的現象。因此，優化高職院校機電一體化專業機器人方向的課程體系成為人們開展高職教學研究的熱點，有效地結合江蘇無錫地區的機器人應用現狀，根據學生的崗位需求建立合理的課程體系，旨在為學生快速適應機器人相關工作崗位奠定良好的基礎。

二、專業建設總體思路

作為無錫地方高職院校的工科專業之一，機電一體化專業秉承“地方高校地方辦，辦好高校為地方”的建設理念，為無錫地區企業培養機器人應用方向的高素質技能型人才。在建設思路上，把機電一體化專業與無錫地區裝備制造業對接、專業課程體系與機器人崗位需求對接、課程內容與工作崗位的任務對接、教學的過程與崗位活動過程對接。在專業建設過程中，緊密圍繞企業的用人需求和崗位技能需求，按需求設置專業課程，重視學生在知識、技能、素質全方面提高，培養從事機器人生產、調試、安裝、維護、保養和營銷的技能型人才。在理論教學和技能培養上，建立“以電控為主、以機械為輔”、“以機器人應用為核心”的課程體系。

三、課程體系

在教學過程中，我們以機器人為專業課程載體開展“教、學、做”一體化的教學工作，在崗位基礎知識學習和訓練之上，建立“機械技術學習鏈”、“嵌入式系統學習鏈”、“自動化學習鏈”、以“機器人編程示教集訓”為核心的專業技能訓練鏈，構建“三學習一訓練”的鏈式課程體系。

1.基礎知識學習與訓練

該模塊旨在強化基礎知識的學習，培養學生機電一體化崗位的基本素質。模塊的主要課程包括：思政課、心理素質培養課、職業生涯規劃課、體育課、高等數學、英語及專業英語課、信息技術基礎課。思政課進行學生愛國主義教育，幫助學生建立正確的世界觀和方法論，培養學生遵紀守法的思想意識。心理素質培養課側重學生健康心理素質的培養，有助于形成正常的職業心理素質，以適應工作崗位需求。職業生涯規劃課程幫助學生規劃人生，開展專業相關的職業規劃教育。學校每個學期都開設體育課，鼓勵學生積極鍛煉身體，擁有健康合格的身體素質。高等數學和信息技術課程培養學生的數學基礎和計算機基礎技能，為后續專業課程的學習奠定基礎。通過英語及專業英語課程的學習，學生獲得大學英語通用能力三級證書，掌握熟練閱讀機電英語專業文獻、機電設備英文資料的能力，更好地適應合資、外資企業機電工作崗位的需求。

2.機械技術學習鏈

機械技術學習鏈旨在傳授機械原理、液壓與氣動、機制工藝方面的相關知識，培養學生機械方面的基本技能和職業素質。學生以小型智能機器人為載體，分解與裝配，學習工程圖紙的讀與繪，掌握公差與配合的基礎知識，了解機器人基本機械結構和原理。在此基礎上，以工業機器人為載體，學習機器人液壓與氣動系統的基本組成和原理，了解復雜結構與運動方式，學習機械零件與典型機構，掌握機械加工工藝的編制方法。通過理論教學與實踐教學的緊密配合，開展以“液壓與氣動”、“機械零件與典型機構”為核心的機械技術學習鏈的教學，讓學生打下扎實的機械基礎。機械技術學習鏈中主要課程的開設情況如表1所示。

3.嵌入式系統學習鏈

機器人控制器采用CPU完成各類復雜的運動控制，屬于嵌入式系統的典型應用。因此，培養機電一體化專業學生的嵌入式系統應用能力，有助于他們更好地適應機器人裝調與維護崗位。嵌入式系統學習鏈主要包含電子技術基礎、電子測量、C語言、傳感與檢測、FPGA應用、單片機應用等課程，情況如表2所述。

嵌入式系統學習鏈以機器人為載體開展教學活動。首先，學生動手裝配調試小型智能機器人（比如智能車）的電路單元，學習嵌入式系統的硬件電路原理和調試方法。在此基礎上，學生使用C語言完成智能機器人的軟件開發和升級調試，掌握嵌入式軟件開發的一般過程和規范。在教學過程中，始終圍繞機器人載體進行，融合機械基礎、電工電子、傳感器、C語言、單片機、FPGA應用等多門課程的知識和技能。在教師的引導下，學生完成基于多傳感器的智能循線機器人的裝調任務，提交制作的作品，完成以電路控制為核心的嵌入式系統學習鏈的教學過程。教學實踐表明：以小型智能機器人為項目載體開展教學，知識涉及范圍廣，動手實踐機會多，寓教于樂，有效地提高學生的學習興趣，激發他們的學習熱情，有良好的教學效果。

4.自動化學習鏈

工業機器人應用涉及電工技術、工廠電氣控制、PLC技術及應用、交流伺服、步進驅動、觸摸屏應用與組態開發等多門自動化類課程的知識和技能。所以以工業機器人為載體，進行合適的模塊分解，開展“邊講邊練，理實一體”教學，完成以電氣控制為核心的自動化學習鏈是專業課程體系的重點部分。在自動化學習鏈的課程中，工廠電氣控制、PLC技術及應用和電工電子裝配是維修電工（中級）考證的相關課程。這些課程的任課教師都具有五年以上的自動化實踐經驗，實訓環節聘請企業的能工巧匠擔任實踐教學指導。自動化學習鏈的主要課程情況如表3所述。

5.專業技能訓練鏈

在機電一體化專業的課程體系中，技能訓練部分超過總課時的50%，構成專業技能訓練鏈。這些技能訓練項目主要包括：工程制圖實訓、零件拆裝與測繪、電工技能實訓、電子裝配實訓、電氣繪圖訓練、維修電工實訓、小型智能產品裝調實訓、自動線裝調實訓和機器人編程示教集訓。在上述實訓環節中，機器人編程示教集訓培養工業機器人崗位核心技能，安排在第四學期，時間長達一個月。該實訓項目以機器人工業搬運、工業弧焊為例，采用仿真操作與實物操作相結合的方式，培養學生工業機器人的操作技能和二次開發技能。

四、結語

高職院校機電一體化專業要建立機器人方向的課程體系，必須緊密聯系機器人應用的崗位需求。在教學過程中以機器人為項目載體，在教學環節建立“機械技術”、“嵌入式系統”和“自動化”三條學習鏈，在實訓環節建立以“機器人編程示教集訓”為核心的專業技能訓練鏈。教學實踐表明，這種“三學習一訓練”的鏈式課程體系，提高了學生的崗位適應能力。

參考文獻：

[1]葉睿.高職機電一體化專業以機器人及柔性生產線為載體的課程模式[J].考試周刊，2014（20）.

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