引論：我們?yōu)槟砹?3篇數(shù)控機電一體化論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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2.1套料技術(shù)配置缺乏科學合理性

由于數(shù)控坡口機所擁有的編程是十分的繁雜的，因此在進行使用的時候，若是進行操作出現(xiàn)失誤，那么就會使鋼材等材料出現(xiàn)切割過量的現(xiàn)象，往往來說，進行切割的速度越快，那么材料過量的現(xiàn)象就越多，糟蹋的材料就更多。一般情況下，所采用的數(shù)控坡口機經(jīng)常使用到的軟件就是將DXF或者是CAD等有關(guān)的相應(yīng)零件圖轉(zhuǎn)化成為比較簡單的NG切割數(shù)據(jù)，然后再采用人工的方法在數(shù)控坡口機上實行材料編排。但是這一切割方法只適合于對部分的鋼材料實行切割工作，對于那些整一個的鋼材料實行切割行為就比較困難了，從而導(dǎo)致管道鋼材料受到糟蹋的現(xiàn)象出現(xiàn)，甚至有時還會因為一個簡單或較小的行為而致使整一個管道出現(xiàn)作廢的情況。與此同時，由于數(shù)控坡口機所擁有的編程基本上都是使用控制器工作的，這也就導(dǎo)致了數(shù)控坡口機很大一部分的時間都浪費在編程的等候中，浪費了大量的時間，使機器的工作率下降。

2.2比較過時的數(shù)控切割技術(shù)

數(shù)控坡口機在進行工作的時候.首先就是要對材料進行相應(yīng)的切割，這也是在對材料進行焊接時的基礎(chǔ)。由此可見，數(shù)控坡口機進行切割所擁有的良好質(zhì)量，對于接下來進行焊接所產(chǎn)生的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。但是到目前為止，我國在數(shù)控切割這一領(lǐng)域上還是擁有著非常多的問題，大多數(shù)的企業(yè)都會選擇在采用數(shù)控坡口機進行切割的根本上，再加以刨邊機等各式有關(guān)的機械進行協(xié)助，有的還會采用人工進行加工等的方法進行反復(fù)性的加工，這就必然導(dǎo)致需要產(chǎn)生過多的步驟。這樣一來，必然會造成數(shù)控坡口機進行切割時產(chǎn)生的工作效率明顯的降低，與此同時，還使很多的鋼材等材料得到糟蹋，從而產(chǎn)生了濫用資源的現(xiàn)象。

3.為提高數(shù)控坡口技術(shù)水平采取的措施

3.1加強套料技術(shù)配置的科學合理化

由于數(shù)控坡口機在進行切割的時候會出現(xiàn)套料技術(shù)配置的不科學合理化，因此可以將機電一體化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控坡口機上使套料數(shù)據(jù)的配置得到科學合理化。因為機電一體化技術(shù)具有使機械、電氣和計算機等各種有關(guān)的技術(shù)進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而使數(shù)控坡口機中擁有的套料數(shù)據(jù)得到較高程度上的合理配置，并且保障在進行聯(lián)合的過程中，將套料本身所具有的作用和功能都得到充分的使用，進而使數(shù)控坡口機的工作效率得到進一步的提高。在進行數(shù)控坡口機套料數(shù)據(jù)的配置的時候，可以通過先采用合適的軟件對數(shù)據(jù)等進行改善并且提前進行圖畫的編程，當出現(xiàn)了較為全面性的套料數(shù)據(jù)以及切割步驟時，就可以利用坡口機進行操作，完成對管道的切割，從而使大部分的鋼材等材料資源得到節(jié)約，促進了數(shù)控坡口機的工作完成質(zhì)量和工作效率的提高。

3.2己女善和加強數(shù)控切割技術(shù)

從一定程度上來說，機電一體化是屬于采用高新科技實行的一種機械工作方式。由于我國在數(shù)控坡口機進行切割的時候出現(xiàn)了種種問題，因此通過采用最新的高新科技對坡口機實行設(shè)計，提前在坡口機上對有關(guān)的零配件等進行編排和編程，利用所產(chǎn)生的命令實行管道的切割工作。通過這種方式進行切割，既使坡口機的切割速度得到一定程度上的提高，而且還為數(shù)控坡口機的切割質(zhì)量提供保障。不但能夠使所需要的鋼材料等材料得到減少，使運行和生產(chǎn)成本得到降低，而且還大大的使數(shù)控坡口機切割的工作效率得到進一步的提高。

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（四）建設(shè)特色課程

在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導(dǎo)向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標準，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān)，在與企業(yè)的深度耦合中，通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進行調(diào)查，通過對在職業(yè)崗位上工作的學生的描述，經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合，確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù)，將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學習領(lǐng)域的課程內(nèi)容，通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進行分析，確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學時安排。

（五）總結(jié)

機電專業(yè)教學中必須堅持“面向現(xiàn)代，面向世界，面向未來”的發(fā)展方針，從實際出發(fā)，確定教學改革思路、培養(yǎng)目標，深入改革課程體系、教學方法和教學內(nèi)容，使專業(yè)人才培養(yǎng)與未來社會發(fā)展需要相適應(yīng)。在對學生的培養(yǎng)方面要做到：1.培養(yǎng)學生的綜合應(yīng)用能力、實際動手能力、工程設(shè)計和創(chuàng)新能力，學生能根據(jù)一般的設(shè)計要求和動作流程完成整個控制系統(tǒng)的設(shè)計。2.提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)了學生的學習興趣。3.在實驗和設(shè)計中增強了他們的團隊合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發(fā)，抓好課程理論、實踐、考核的每一個教學環(huán)節(jié)，不僅充分發(fā)揮了學生的開拓創(chuàng)新精神，而且充分調(diào)動教師教學和教改的積極性，在教與學兩個積極性的推動下，教學質(zhì)量得以大幅度提高，使高校為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。

【論文關(guān)鍵詞】機電一體化教學改革專業(yè)特色

【論文摘要】針對機電一體化專業(yè)教學不能滿足經(jīng)濟快速發(fā)展的需求這一現(xiàn)狀，提出了以實踐為導(dǎo)向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法，提出在實踐環(huán)節(jié)深化改革，在專業(yè)培養(yǎng)方案上努力突出專業(yè)特色的重要性，淡化了原專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的界限，對課程實踐教學進行了改革，體現(xiàn)了機電教學的特色。

【參考文獻】

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[2]李巧萍.生本教育理念來源于實踐服務(wù)于實踐[J].現(xiàn)代教育論叢,2002(5):6-20.

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一、機電一體化的核心技術(shù)

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

（一）機械本體技術(shù)

機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術(shù)

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

（三）信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四）驅(qū)動技術(shù)

電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

（五）接口技術(shù)

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六）軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一）數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)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。

3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)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(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

（四）工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没坏?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。

三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：

（一）智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二）系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

（三）微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

（四）模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

（五）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

（六）綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

【參考文獻】：

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2、芮延年.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004.

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1.智能控制

1.1 簡單介紹

智能控制（intelligent controls）在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標的自動控制技術(shù)。控制理論發(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀80年代以來，信息技術(shù)、計算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。智能控制綜合了多門學科，比如自動控制、人工智能、信息論和運籌學等，它克服了傳統(tǒng)控制理論的許多缺點，能夠用來控制各種復(fù)雜的系統(tǒng)。

1.2 智能控制與傳統(tǒng)控制的比較

首先，智能控制包括傳統(tǒng)控制，智能控制是傳統(tǒng)控制的高級階段。與傳統(tǒng)控制相比，智能控制處理信息的綜合能力更強，而且能夠從全局優(yōu)化系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上來看，智能控制的分布式、分級式和開放式結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng)控制更加先進。

其次，智能控制是多門學科進行交叉的結(jié)果，因此它比傳統(tǒng)控制在理論體系上更加完善。智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關(guān)知識以及運用這些知識的能力。智能控制系統(tǒng)能以知識表示的非數(shù)學廣義模型和以數(shù)學表示的混合控制過程，采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制結(jié)合的多模態(tài)控制方式。

再次，智能控制系統(tǒng)具有變結(jié)構(gòu)特點，能總體自尋優(yōu)，具有自適應(yīng)、自組織、自學習和自協(xié)調(diào)能力。智能控制適用的對象和任務(wù)可以更加復(fù)雜、高度非線性、模型可以具有不確定性。同時智能控制系統(tǒng)有補償及自修復(fù)能力和判斷決策能力。

最后，智能控制系統(tǒng)還可以用數(shù)學表示混合控制過程，用知識描述非數(shù)學的廣義模型，采用多模態(tài)控制方式，這種方式是定性決策、定量控制和開閉環(huán)控制相互結(jié)合的體現(xiàn)。

1.3 主要方法

目前，智能控制運用的主要方法為遺傳算法控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊系統(tǒng)控制、專家系統(tǒng)控制、分級遞階控制、組合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理論等等。

2.智能控制在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 智能控制在機械制造過程中的應(yīng)用

智能加工技術(shù)是利用智能束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門技術(shù)，而智能如工藝研究之所以光器是智能加工技術(shù)應(yīng)用的前提條件。機械制造是機電一體化系統(tǒng)中的重要組成部分，當前最先進的機械制造技術(shù)就是將智能控制技術(shù)與計算機輔助技術(shù)有機結(jié)合，向智能機械制造技術(shù)的方向發(fā)展。其最終目標是利用先進的計算機技術(shù)取代一部分腦力勞動，從機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程論文而模擬人類制造機械的活動。同時，智能控制技術(shù)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊系統(tǒng)計算的方法對機械制造的現(xiàn)狀進行動態(tài)地模擬，通過傳感器融合技術(shù)將采集的信息進行預(yù)處理，從而修改控制模式中的參數(shù)數(shù)據(jù)。在此過程中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的并行處理與學習功能將一些殘缺不全的信息進行有效處理，利用模糊系統(tǒng)所特有的模糊關(guān)系與模糊集合等特征，可以將一些模糊的信息集合到閉環(huán)控制中的外環(huán)決策機構(gòu)來選取相應(yīng)的控制動作。智能控制在機械制造中的應(yīng)用領(lǐng)域包括：機械故障智能診斷、機械制造系統(tǒng)的智能監(jiān)控與檢測、智能傳感器及智能學習等 。

2.2 智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

通常情況下，動力學中的機器人表現(xiàn)出的是非線性的、強耦合，而且變化具有不穩(wěn)定的特征，由于信息量繁多而龐大，并且控制參數(shù)較多，需要通過智能控制來實現(xiàn)機器人在處理信息和參數(shù)的靈敏和快捷化。當前，智能控制技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機器人領(lǐng)域中的各個方面，在動力學方面，機器人是非線性、時變和強耦合的;在控制參數(shù)方面，是多變量的;在傳感器信息上，是多信息的;在控制任務(wù)的要求方面，是多任務(wù)的，因此，從這些方面的分析可以得出智能控制非常適合運用于機器人領(lǐng)域。而且，目前在機器人領(lǐng)域也廣泛地使用到了智能控制技術(shù)，比如機器人地行走路徑規(guī)劃、機器人的定位和軌跡跟蹤、機器人的自主避障、機器人姿態(tài)控制等。在機器人領(lǐng)域，人們可以通過采用智能控制中的模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)技術(shù)進行環(huán)境建模和檢測、機器人定位、汽車柔性制造等。為了提高機器人系統(tǒng)的適應(yīng)能力，人們可以綜合運用幾種智能控制技術(shù)，例如機器人行走時可以主動的避讓障礙物，還可按照規(guī)定的路徑行走，其中機器人手臂可按指令完成相應(yīng)預(yù)期動作。以上這些內(nèi)容，都是采用了計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)實現(xiàn)的，由此可見智能控制在機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用也趨于成熟 。

2.3 智能控制在交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

伺服驅(qū)動裝置是一種轉(zhuǎn)換部件和裝置，它能夠使電信號轉(zhuǎn)換為機械動作，并且決定著控制的功能和質(zhì)量以及系統(tǒng)的動態(tài)性能，它是機電一體化的重要的組成部分。智能控制中電力電子技術(shù)的發(fā)展能夠提高交流調(diào)速系統(tǒng)性能，實現(xiàn)直流的伺服系統(tǒng)向交流的伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。將智能控制引入交流伺服系統(tǒng)，能夠幫助交流伺服系統(tǒng)應(yīng)對比如負載擾動、參數(shù)時變、被控對象和交流電動機嚴重的非線性特性以及較強的耦合性這樣一些不確定的因素，幫助交流伺服系統(tǒng)通過不確定的模型獲得較滿意的PID參數(shù)，滿足系統(tǒng)的高性能指標要求。

常規(guī)的PID控制和智能控制技術(shù)相結(jié)合，能夠形成智能PID，方法就是通過非線性的控制方式將人工智能引入到控制器，使系統(tǒng)的控制性能更好，并且能夠不依賴控制器參數(shù)和精確的數(shù)學模型進行自動地調(diào)整，使得系統(tǒng)的適應(yīng)性增強。

2.4 智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的機電一體化技術(shù)的發(fā)展對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數(shù)控技術(shù)可以實現(xiàn)智能編程、智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫等目標，運用智能控制技術(shù)可以實現(xiàn)這些目標。比如說，利用專家系統(tǒng)可以數(shù)控領(lǐng)域中難以確定算法與結(jié)構(gòu)不明確的一些問題進行綜合處理，再運用推理規(guī)則將數(shù)控現(xiàn)場的一些數(shù)控故障信息進行推理，從而獲得維修數(shù)控機械的一些指導(dǎo)性建議;利用模糊系統(tǒng)技術(shù)可以將數(shù)控機械的加工過程進行優(yōu)化，對一些模糊的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而更加清晰地發(fā)現(xiàn)數(shù)控機械出現(xiàn)的故障，并找出相應(yīng)的解決措施。在數(shù)控領(lǐng)域，還可以利用遺傳進化算法，找到數(shù)控系統(tǒng)的最佳加工路徑;還可以運用智能控制中的預(yù)測和預(yù)算功能，在高速加工時加強對綜合運動的控制。

參考文獻

[1]王成勤，李威，孟寶星.智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機床與液壓，2008（8）.

篇5

1 機電專業(yè)課程設(shè)計的重要性

機電一體化技術(shù)不是機械技術(shù)與電子技術(shù)的簡單疊加，而是二者的有機結(jié)合。一直以來由于在基礎(chǔ)課與專業(yè)課教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養(yǎng)和訓練，學生在學習了機械設(shè)計、機械制造和電子技術(shù)、微機原理與應(yīng)用等基礎(chǔ)課程以及數(shù)控技術(shù)、機電一體化技術(shù)等專業(yè)課之后，仍然不能很好地將機、電的知識融會貫通，不能很好地將所學知識運用于實際生活生產(chǎn)中的機電一體化系統(tǒng)的綜合設(shè)計，遇到這類問題常常無從下手，存在不少困難。

機電專業(yè)課程設(shè)計是一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，一般安排在控制原理、數(shù)控技術(shù)、機電一體化技術(shù)等專業(yè)課學習之后。要求學生能夠綜合運用所學過的機械、電子、計算機和自動控制等方面的知識，獨立進行一次機電結(jié)合的設(shè)計訓練，主要目的是：①②

（1） 承上啟下。在學習完相關(guān)專業(yè)課和即將進行畢業(yè)設(shè)計之前，初步建立“系統(tǒng)設(shè)計”的思想，以及相關(guān)能力的培養(yǎng)，為畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

（2） 結(jié)合生產(chǎn)生活中的機電產(chǎn)品，學習機電系統(tǒng)總體設(shè)計方案的擬定、分析與比較的方法，進一步提高學生對本專業(yè)重要性的認識。

（3） 通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握幾種典型傳動機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)的工作原理、設(shè)計計算方法與選用原則。如齒輪/同步齒型帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌副等以及相應(yīng)機構(gòu)的消間隙方法及裝置。

（4） 通過對進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電動機的工作原理、設(shè)計選擇方法與控制驅(qū)動方式。如步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等。

（5） 通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計方法和控制軟件的設(shè)計思路。如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A轉(zhuǎn)換配置、鍵盤與顯示電路設(shè)計等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電動機的控制軟件設(shè)計思路等。

（6） 通過對機床夾具的設(shè)計，充分了解夾具在保證加工精度和提高生產(chǎn)率方面的重要性，掌握典型夾具的工作原理、設(shè)計計算和定位分析與選用原則。如數(shù)控鉆床工作臺設(shè)計、數(shù)控銑床工作臺設(shè)計、箱體端蓋鉆锪孔鉆模設(shè)計及動態(tài)仿真、車床撥叉兩個25孔鉆模設(shè)計及動態(tài)仿真等。

（7） 通過對機電產(chǎn)品零件生產(chǎn)工藝設(shè)計，掌握一些典型零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計的內(nèi)容及步驟，工藝路線擬定的方法和步驟。如CA6140型車床主軸箱箱體工藝路線設(shè)計、軸類零件數(shù)控仿形加工、型腔零件數(shù)控仿形加工等。

（8） 培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力。

（9） 鍛煉提高學生閱讀應(yīng)用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。

2 提高機電專業(yè)課程設(shè)計質(zhì)量的方法

2.1 選題

選題是決定專業(yè)課程設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。題目的內(nèi)容應(yīng)該圍繞機電一體化技術(shù)，難度和工作量要適中，既不要太難太大，拿到題目后使學生無從下手；又不要太易，照葫蘆畫瓢即可以完成。而應(yīng)該使同學們能夠在3～4周的時間中綜合應(yīng)用所學過的課程知識，同時查閱相關(guān)工具書及文獻資料，通過總體方案論證、設(shè)計計算、選型、三維繪圖及裝配，論文撰寫，最終完成題目的內(nèi)容。近幾年我院對機電專業(yè)課程設(shè)計的題目逐步進行規(guī)范，機電專業(yè)課程設(shè)計的對象主要結(jié)合生產(chǎn)生活中的機電產(chǎn)品（系統(tǒng)），分為機電產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)計、機電產(chǎn)品制造夾具設(shè)計、機電系統(tǒng)進給伺服系統(tǒng)設(shè)計等三個主要方向。通過課程設(shè)計完成可以使學生有一定的成就感，進一步提高對本專業(yè)的學習興趣。設(shè)計的機電產(chǎn)品主要有（下轉(zhuǎn)第190頁）（上接第169頁）CNC機床、工業(yè)機器人、三坐標測量機、自動雕刻機、全自動洗衣機、果蔬自動烘干機等。

2.2 質(zhì)量控制

2.2.1 規(guī)范課程設(shè)計過程

整個課程設(shè)計包括：確定題目及任務(wù)書、學生選題及進行課程設(shè)計、成績評價。其中任務(wù)書包括：題目，主要完成內(nèi)容及具體工作量（說明書字數(shù)及設(shè)計圖紙大小、數(shù)量）。課程設(shè)計的時間一般為3～4周，指導(dǎo)教師根據(jù)具體題目進一步安排學生詳細的進度安排，并督促學生按期完成進度任務(wù)。具體執(zhí)行時為保證質(zhì)量主要采取以下措施：

* 一人一題；同一題目不同參數(shù)可以擴展至兩題；

* 必須有設(shè)計圖紙（裝配圖和（或）零件圖，或工藝流程圖、工序卡）；

* 提高、規(guī)范機械制圖能力，圖紙嚴格按機械制圖標準、規(guī)范執(zhí)行。其中，裝配圖要求：結(jié)構(gòu)、投影關(guān)系、剖面、標題欄格式、配合、總尺寸、技術(shù)要求、線條、字體、字號、標準件標注及國標等；零件圖要求：結(jié)構(gòu)、投影關(guān)系、剖面、標題欄格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、熱處理等以及技術(shù)要求、線條、字體、字號等；

* 認真撰寫設(shè)計說明書。設(shè)計說明書要求清楚地敘述整個設(shè)計過程和詳細的設(shè)計內(nèi)容。內(nèi)容一般不少于10000字符，要求條理清晰、圖文并茂、符合國標。

2.2.2 規(guī)范成績評價賦分標準

成績評價應(yīng)能充分反映課程設(shè)計的全過程，目前我們制定的專業(yè)課程設(shè)計賦分標準如表1所示。

從表1可以看出，成績評定既包括學生的主觀態(tài)度，又包括其完成的具體內(nèi)容情況。

課程設(shè)計結(jié)束后，教研室根據(jù)指導(dǎo)人數(shù)，每名教師抽取所指導(dǎo)學生的20%比例，由全體指導(dǎo)教師組成小組，對設(shè)計內(nèi)容、結(jié)果、教師給分等進行集體評議，以使課程設(shè)計成績評定更加合理。

通過規(guī)范課程設(shè)計選題、規(guī)范課程設(shè)計過程、規(guī)范課程設(shè)計成績評定，使我院的專業(yè)課程設(shè)計質(zhì)量明顯提高，為同學們后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。

篇6

1.光機電一體化技術(shù)特征

光機電一體化系統(tǒng)主要由動力、機構(gòu)、執(zhí)行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構(gòu)成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較，光機電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。

1.1體積小，重量輕，適應(yīng)性強，操作更方便

光機電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實現(xiàn)，甚至實現(xiàn)操作全自動化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動化、智能化機構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現(xiàn)的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3部分硬件實現(xiàn)軟件化，智能化程度提高

傳統(tǒng)機械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。

1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統(tǒng)的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導(dǎo)致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

1.5融合了多種學科新技術(shù)，衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品

光機電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學科和專業(yè)知識，包括數(shù)學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統(tǒng)工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術(shù)裝備。

1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術(shù)揚長避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2.1研究現(xiàn)狀

自從我國實行改革開放以來，科技領(lǐng)域急起直追，我國的光機電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國特有的經(jīng)濟實用產(chǎn)品，不但適用國內(nèi)市場的需要，部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內(nèi)的機械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設(shè)備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此，我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2發(fā)展趨勢

光機電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學科、領(lǐng)域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術(shù)的發(fā)展情況來看，光機電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱點主要包括：

（1）激光技術(shù)

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導(dǎo)航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產(chǎn)品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術(shù)

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術(shù)。

（3）激光快速成型技術(shù)

激光快速成型是利用計算機將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。

（4）光能驅(qū)動技術(shù)

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現(xiàn)所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應(yīng)用。

3.結(jié)語

技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)光機電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術(shù)中恰當?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實現(xiàn)光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]劉志，朱文堅.光機電一體化技術(shù)，現(xiàn)代制造工程，2001（12）

[2]梁進秋.微光機電系統(tǒng)國內(nèi)外研究進展.光機電信息，2000（8）

篇7

Curriculum Reform of "Mechatronics System Design" in Universities

ZENG Yudan, DU Liuqing, ZHANG Mingde, YANG Xiangyu, WANG Yali

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract "Mechatronics System Design" as a core curriculum in group of mechanical engineering curriculum, has strong comprehensive and practical features. In this paper, our undergraduate institutions in the curriculum development and teaching reform emerged as the major issue, the demand for the industry, for engineering applications, emphasizing awareness and sense of innovation and engineering training, a typical mechatronic systems - NC special main design feature for teaching, student-centered, self-study students for the purpose of awareness and self-learning ability, the students involved in the actual design process was focused on teaching content, teaching reform, to build and improve enhance undergraduate project quality, to develop students' practical ability and creative ability of the curriculum and teaching model are discussed.

Key words Mechatronics System Design; engineering applications; innovation ability; practical ability

0 引言

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計涉及機械、電子、計算機、自動控制及信息處理技術(shù)、系統(tǒng)工程、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)等多學科領(lǐng)域，是機械工程專業(yè)學科課程群中的核心課程。本課程技術(shù)含量高，內(nèi)容更新快，要求學生能綜合運用機械、電子、控制與信息處理等多學科的知識，完成對系統(tǒng)的分析、設(shè)計、優(yōu)化等一系列過程，具有很強的綜合性和工程實踐性，相比其它專業(yè)課程而言，課程建設(shè)和教學改革面臨更多問題，具有更大難度。

目前課程建設(shè)中存在的主要問題有：①教學內(nèi)容過分側(cè)重于工程科學理論知識的灌輸，缺少工程分析設(shè)計的實踐過程，遠遠不能滿足工程應(yīng)用要求；②教學模式基本還是傳統(tǒng)的以教師傳授知識為主，學生被動學習的模式，“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心” 的單向灌輸式教學模式方法仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，學生動手解決實際工程問題的機會很少。以上問題使得學生理論知識與工程實踐相脫離，實踐能力和創(chuàng)新能力薄弱，不能適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)和工程技術(shù)發(fā)展的要求。

1 課程教學改革研究

我校自1999年開設(shè)機電一體化專業(yè)方向以來，一直對《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程建設(shè)和教學改革進行了不斷的探索，現(xiàn)將教學內(nèi)容和教學模式改革的過程小結(jié)如下：

1.1 教學內(nèi)容改革

高檔數(shù)控機床和基礎(chǔ)制造裝備是《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》16個重大專項之一，也是國家振興計劃的重要組成部分，因此在教學內(nèi)容設(shè)置上，緊跟這一重大決策，響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，將典型的機電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專機系統(tǒng)設(shè)計專題作為主要內(nèi)容，在前續(xù)課程所講授的理論知識和工程應(yīng)用實例基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學生結(jié)合工程實例，對機電一體化系統(tǒng)，特別是數(shù)控專機系統(tǒng)的設(shè)計過程進行較系統(tǒng)完整的學習，并循序漸進地進入實際設(shè)計過程，并最終完成數(shù)控專機的方案設(shè)計和優(yōu)化、各元部件選型、軟件流程圖、電氣原理圖等所有理論設(shè)計和功能模塊細部設(shè)計過程。教學所用的工程設(shè)計案例大部分來自學校教師所承擔的實際科研項目，如數(shù)控電焊專機設(shè)計、錐齒輪傳動質(zhì)量智能檢測分析系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)控彎管機控制系統(tǒng)設(shè)計等，避免了空泛地照搬教材進行照本宣科，而是由教師指導(dǎo)學生在設(shè)計過程中自主查閱、了解相關(guān)知識，進一步掌握相關(guān)技能，并將所學所得結(jié)合實際設(shè)計過程進行鞏固，在此過程中，教師將自己的設(shè)計思路、方法和經(jīng)驗毫無保留地對學生進行傳授和討論，從而實現(xiàn)對學生自學能力、創(chuàng)新能力、實踐動手能力等機電復(fù)合型工程技術(shù)能力的培養(yǎng)。這對于在校學生來說是非常難得的學習和實踐的機會，也真正體現(xiàn)出課程面向社會需求、面向工程應(yīng)用的實質(zhì)。

1.2 教學模式和教學方法改革

本課程是一門面向工程應(yīng)用，分析解決實際工程問題，對“系統(tǒng)”進行“設(shè)計”和“整合優(yōu)化”的專業(yè)核心課程。因此在教學中指導(dǎo)學生始終要以系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，以整體全局性的高度，對所設(shè)計的數(shù)控專機進行化整為零、化繁為簡的分析，將一個大系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)分解為各個子系統(tǒng)乃至各個單獨的功能模塊和功能部件的設(shè)計和選型，再經(jīng)過接口設(shè)計，將各功能模塊有機地融合在一起，組成一個整體性能高于各部件之和的完整系統(tǒng)。

在教學過程中，始終堅持面向工程應(yīng)用，以學生為主體的模式，課堂時間主要用于重要理論和技能、關(guān)鍵問題和練習作業(yè)的學習和討論，其余所需知識技能交由學生課后通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等查閱設(shè)計案例、論文、產(chǎn)品技術(shù)手冊等相關(guān)資料和自學完成，同時學習運用一些常用設(shè)計工具，并通過作業(yè)和小組討論等方式進行鞏固，有疑難問題可提出并在全班進行討論，最后在教師指點下得出正確結(jié)論。這種以具體工程設(shè)計任務(wù)為教學主線的方式讓學生明確意識到課內(nèi)外所學知識技能在實踐生產(chǎn)中大有用武之地，認識到教師布置的作業(yè)均是完成設(shè)計任務(wù)必需環(huán)節(jié)，從而大大提高了學生的學習積極性，使其在課堂上的注意力非常集中，課后能根據(jù)任務(wù)所需而主動自發(fā)地進行學習和討論以完成任務(wù)，而不再像以往那樣由于不明白所學知識具體有何用處而造成理論和實際脫節(jié)，甚至產(chǎn)生忽視和厭學心理。在此過程中學生逐漸認識到自己理論知識上的薄弱點和缺少的實踐經(jīng)驗，有針對性地學習參考相關(guān)理論知識和前人的方法經(jīng)驗，彌補以往知識技能系統(tǒng)的缺失環(huán)節(jié)，并能及時將所遇到的問題及心得體會在課內(nèi)課外與教師和同組同學進行交流討論，最終較系統(tǒng)完整地完成對各相關(guān)知識和技能進行總結(jié)，并在工程項目中綜合應(yīng)用的過程。

本課程是涉及到機械、電子、控制、信息等多學科知識和技術(shù)的一門交叉課程，在課堂教學環(huán)節(jié)，普遍出現(xiàn)的情況是將本課程作為前續(xù)課程中“機”、“電” 、“控制”等學科知識的簡單組合和回顧，導(dǎo)致本課程應(yīng)具有的系統(tǒng)性、綜合性、實踐性不能體現(xiàn)，與其余專業(yè)課程間也無法形成科學合理的承接脈絡(luò)。改革教學模式和方法后，以整個工程設(shè)計過程為主線，將所涉及到的各學科關(guān)鍵理論知識，進行系統(tǒng)性邏輯性的梳理，形成清晰的脈絡(luò)和層次，并指導(dǎo)學生在完成設(shè)計任務(wù)的過程中，有意識地綜合運用所學知識、工具和技能，達到學以致用的目的。

例如，在講授“機械子系統(tǒng)設(shè)計”章節(jié)時，把握住“各子系統(tǒng)有機融合”這一本質(zhì)，讓學生不僅掌握書本上陳述的對機械系統(tǒng)的性能要求等知識點，更要明白這些要求的提出不是孤立地從機械系統(tǒng)本身穩(wěn)定性、快速性、準確性等性能指標出發(fā)，而更要從控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)與機械系統(tǒng)有機結(jié)合的角度來看待。通過運用經(jīng)典控制理論中的時域分析和頻率分析兩種方法，了解機械系統(tǒng)參數(shù)中系統(tǒng)阻尼比和無阻尼固有頻率這兩個最基本的參數(shù)，對機械系統(tǒng)參數(shù)變化引起的控制性能變化的過程、原理進行分析推導(dǎo)，同時通過課堂上采用MATLAB對系統(tǒng)進行設(shè)計與仿真的實例演示，使學生了解這一控制設(shè)計領(lǐng)域的經(jīng)典工具，經(jīng)過教師指導(dǎo)和課后自學，掌握該軟件的基本使用方法并在設(shè)計中加以運用，從而將控制工程領(lǐng)域的相關(guān)知識、技能與機電一體化系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)緊密聯(lián)系起來。

又如，在進行“伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計”章節(jié)的教學時，通過課堂討論和課后作業(yè)，讓學生將伺服驅(qū)動器、變頻器等驅(qū)動系統(tǒng)，以及交直流伺服電機、步進電機、力矩電機等常用伺服電機的性能、特點、應(yīng)用場合、性價比等主要指標逐一進行分析和比較，針對數(shù)控專機任務(wù)要求設(shè)計合適的驅(qū)動方案，并查閱技術(shù)資料，完成電機選型計算以及電機與驅(qū)動器的接口設(shè)計，從而將前續(xù)課程所學的機電控制知識通過設(shè)計任務(wù)進行系統(tǒng)完整地運用。

再如，在“控制系統(tǒng)設(shè)計”環(huán)節(jié)，教師通過簡要講解和演示PLC梯形圖編制、單片機編程和仿真、VB/VC++或LABVIEW等高級語言編程驅(qū)動運動控制卡等控制實例，使學生了解各控制系統(tǒng)的軟、硬件組成及其設(shè)計過程和設(shè)計方法，課后自行查閱資料，對各種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點、最新應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行分析總結(jié)，設(shè)計出合適的控制方案，并在課堂演示實例基礎(chǔ)上，學習運用相關(guān)工具，進行初步的控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計。

運用以上教學模式和方法，使學生在系統(tǒng)性地了解基礎(chǔ)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，迅速地掌握關(guān)鍵理論知識和必要技能，并有效地在工程設(shè)計項目中加以應(yīng)用，在培養(yǎng)學生自學能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實踐的能力方面頗有成效，為其今后的工程應(yīng)用和技術(shù)研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。

2 結(jié)論

我國政府在2006年初已將建設(shè)創(chuàng)新型國家確立為一項重要的戰(zhàn)略目標，高質(zhì)量的工程科技人才正是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要力量。我國高校機電一體化專業(yè)必須積極面向社會的迫切需求，以培養(yǎng)能滿足產(chǎn)業(yè)需求、具有較強創(chuàng)新能力和綜合能力的機電一體化科研技術(shù)人才作為最重要的工作目標。本文對機電一體化專業(yè)的核心課程――機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的課程內(nèi)容建設(shè)和教學模式方法改革進行了探討，提出了面向產(chǎn)業(yè)需求、面向工程應(yīng)用、以典型機電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專機設(shè)計過程為教學主線，以學生為主體，以學生參與實際設(shè)計的過程為教學重點等改革措施，以期逐步構(gòu)建科學合理的課程內(nèi)容體系和教學模式，實現(xiàn)培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)、提高學生實踐能力和創(chuàng)新能力的目標。

基金資助：重慶市重大教改項目“以培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力為目標的機械工程系列核心課程教學改革研究與實踐（09-1-005）”

重慶理工大學高等教育研究立項項目 “《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學改革研究（2010009）”

參考文獻

篇8

機電一體化產(chǎn)品簡單的理解就是機械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品的融合，機械技術(shù)與電子技術(shù)的融合，機械零件與電子元件的融合。兩者共同完成某一機電功能。這也只能是傳統(tǒng)意義上的機電一體化產(chǎn)品的定義。

現(xiàn)實生活中的機電一體化產(chǎn)品舉不勝數(shù)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫目照{(diào)、洗衣機、微波爐、油煙機、吸塵器、電吹風等都是典型的機電一體化產(chǎn)品；在機械制造領(lǐng)域中廣泛使用的各種鑄造設(shè)備、鍛造設(shè)備及機床、數(shù)控加工中心等也是典型的機電一體化產(chǎn)品；在工程機械領(lǐng)域中的挖掘機、裝載機、起重機、攪拌站、樁工機械、路面機械等，都是用得較為廣泛的機電一體化產(chǎn)品；在冶金設(shè)備領(lǐng)域，高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄機、軋鋼機等更是高度機電一體化產(chǎn)品。

一、機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)構(gòu)成

機電一體化技術(shù)是各種高新技術(shù)的融合體，它主要包括以下幾方面技術(shù)：機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和計算機與信息技術(shù)等交叉融合的系統(tǒng)技術(shù)等。

（一）機械技術(shù)

機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，實現(xiàn)從機械原理的選擇到機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和機械零件的選材，都能達到最優(yōu)化配置；并且保證最佳的使用性能與壽命；在維修保養(yǎng)上最大限度地做到簡潔、明快，甚至達到免維護。

（二）自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)是能夠在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝置使生產(chǎn)過程或生產(chǎn)機械自動地按照某種規(guī)律運行，使被控對象的一個或幾個物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。自動控制系統(tǒng)主要由：控制器，被控對象，執(zhí)行機構(gòu)和變送器四個環(huán)節(jié)組成。

（三）傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)是機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)感受器官，它負責把一線的實況用各種信號傳遞給機電一體化產(chǎn)品的指揮中樞，即計算機或自動控制單元，是將電子系統(tǒng)或光電系統(tǒng)無法處理的外界物理量或化學量轉(zhuǎn)換為電信號的關(guān)鍵技術(shù)，它包括：電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式、溫度傳感器及光電式和數(shù)字式、波式和射線式傳感器，還有相應(yīng)的測試電路和信號處理技術(shù)等。

（四）伺服傳動技術(shù)

伺服傳動技術(shù)是指在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，使機械系統(tǒng)的運動部件按照指令要求進行運動。采用不同的分類方法，可以得到不同類型的伺服系統(tǒng)。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式；按被控制量性質(zhì)不同有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式；按驅(qū)動方式不同有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動形式；按執(zhí)行元件不同分為步進電機伺服、直流電機伺服和交流電機伺服形式。

（五）計算機與信息技術(shù)

機電一體化產(chǎn)品中的信息存取、交換、運算、判斷與決策、記錄等都屬于此類范疇，計算機與信息技術(shù)在整個機電一體化產(chǎn)品中起到類似于人類大腦和中樞神經(jīng)的作用，它是指導(dǎo)其它功能部分完成各自任務(wù)的總指揮。

二、機電一體化產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢

“2011 IEEE 機電一體化與自動化國際會議”于2011年8月7日至10日于北京召開。IEEE 機電一體化與自動化國際會議（ICMA）是機電一體化、自動化領(lǐng)域的權(quán)威會議，在國際機器人及自動化等領(lǐng)域具有重要影響力。曾在中國、加拿大、中國香港、日本等國家和地區(qū)成功舉辦過7次。來自各國近440名學者參加了會議，圍繞智能機電一體化、機器人系統(tǒng)和自動控制方面的最新研究成果及未來發(fā)展方向等問題充分交流。從此次會議的議題不難看出機電一體化的發(fā)展趨勢趨向于智能機電一體化方向。

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品目前不僅向智能化方向發(fā)展，而且還向仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣。

（一）智能化

隨著人類文明的進步和科技的超越式發(fā)展，人類扮演的角色越來越趨于簡單、明了化，人們追求高品質(zhì)與快節(jié)奏的生活與工作方式，那么機電一體的發(fā)展也就越來越趨于“傻瓜”式與“一鍵操作”式，這樣能把人類的活動從復(fù)雜的按部就班的程序化中解脫出來，用更多的時間來享受生活和工作給我們帶來的諸多便捷。未來的機電一體化產(chǎn)品，在開發(fā)與設(shè)計的時候，順其自然，第一先考慮的就是智能化。

智能化簡單的說就是具有人工智能或模擬人類智能的系統(tǒng)。目前，專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法，是機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)智能化的的主要核心技術(shù)。這四種技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，密切聯(lián)系。隨著機械制造與自動化程度的不斷提高，將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現(xiàn)問題進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。可以認為把類似于人類的“大腦”（人類高度文明的匯縮體）裝在了機電一體化產(chǎn)品之上，產(chǎn)品隨時啟動，“大腦”隨時工作，去判斷人類想要達到的各種需求，并能做出令我們滿意的行為。人類的大腦思維系統(tǒng)被模塊化的復(fù)制到機電一體化產(chǎn)品之上。

目前機電一體化產(chǎn)品的智能化應(yīng)用已成為趨勢， 例如智能機器人和數(shù)控機床等。智能機器人是通過視覺、觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態(tài)，根據(jù)實際變化過程反饋信息并做出判斷與決定。數(shù)控機床的智能化體現(xiàn)在各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數(shù)進行監(jiān)測，并通過計算機系統(tǒng)做出判斷，自動對異常現(xiàn)象進行調(diào)整與補償，以保證加工過程的順利進行，確保加工精度和質(zhì)量要求，最后加工出合格的產(chǎn)品。

（二）仿生物系統(tǒng)化

今后的機電一體化對信息的處理會做得更加完美與準確，這就依賴先進的數(shù)據(jù)處理與模塊仿真系統(tǒng)的支持。人們從動物那里獲得了啟示，依據(jù)動物對外界反應(yīng)的習性與規(guī)律，模擬其習慣做法，把其應(yīng)用到機電一體化方向。比如說我們開發(fā)的機電一體化產(chǎn)品，在接受外界刺激的時候，根據(jù)動物常規(guī)習性和一般反應(yīng)規(guī)律，機電一體化產(chǎn)品應(yīng)該做出類似于動物的反應(yīng)動作或程序準備工作，根據(jù)目標完成任務(wù)獨立選擇最優(yōu)的行為動作，來實現(xiàn)目標任務(wù)的準確反應(yīng)與目標的圓滿完成。

更準確地說，仿生物系統(tǒng)化是集動物習性、智能化于一身的技術(shù)。此類產(chǎn)品如仿生物寵物狗、動物園里的仿生物虎媽媽等，這都是研究的課題。考慮到仿生物系統(tǒng)化研究過程的復(fù)雜性，最關(guān)鍵的是被仿的生物習性與要完成的機電一體化產(chǎn)品行為之間的相似性研究與系統(tǒng)模塊的生成，仿生物系統(tǒng)化的道路還有很長的路要走。

新的時代脈搏在涌動，賦予我們在新的領(lǐng)域更高層次的挑戰(zhàn)，機電一體化的發(fā)展也被賦予了嶄新的使命。在發(fā)展科技不辱使命的前提下，我們更應(yīng)該注重人性化理念與倫理道德，科技和信息的快速發(fā)展帶來的綠色壓力，充分考慮科技與生存環(huán)境的關(guān)系，共同建設(shè)好一個和詣、健康、高度文明的國家。

參考文獻

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[2] 周樹文．北工大成功承辦2011 IEEE 機電一體化與自動化國際會議，北京工業(yè)大學新聞網(wǎng)，2011-08-23．

[3] 金志向．光機電一體化技術(shù)特征和發(fā)展趨勢[J]．科技咨詢導(dǎo)報，2007，（15）．

篇9

機電一體化是在以機械、電子技術(shù)和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品相比，機電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。

（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

（四）具有復(fù)合功能并且適用面廣。機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應(yīng)用范圍大為擴大。

（五）調(diào)整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預(yù)定程序進行自動工作。機電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復(fù)正常。

機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領(lǐng)域，因此，機電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類。

①數(shù)控機械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為機械裝置。

②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置。

③機電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置和機械裝置的有機結(jié)合。④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為液壓驅(qū)動的機械裝置，控制機構(gòu)是接受電信號的液壓伺服閥。

⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復(fù)印機等。這類產(chǎn)品的主要特點是執(zhí)行機構(gòu)的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。

二、機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點

機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。

（一）機械系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。

（二）動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能，去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。

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現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展．極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域．由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化．使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化。使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。論文 畢業(yè)論文

2機電一體化的優(yōu)點

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)．將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱 其涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面．是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)．而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊．這是機電一體化與機械+電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別機械工程技術(shù)由純機械發(fā)展到機械電氣化．仍屬傳統(tǒng)機械．其主要功能依然是代替和放大的體力 但是發(fā)展到機電一體化后．其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外．還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等 即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸．還是人的感官與頭腦的眼神。機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是智能化 機電一體化產(chǎn)品的典型例子有：數(shù)控加工中心、機器人以及具有檢測控制性能的數(shù)碼相機等。總之．一個機電一體化的系統(tǒng)主要是由機械裝置、執(zhí)行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構(gòu)成。

3 機電一體化的發(fā)展歷史

2O世紀6O年代以來．人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能后．刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，再后來計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 大約到20世紀8O年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認：機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展：各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持：2O世紀9O年代后期．開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段．機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術(shù)等進入了機電一體化．微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳．出現(xiàn)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(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法．機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。

我國是從20世紀8O年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作．取得了一定成果，但與歐美、日本等先進國家相比仍有相當差距機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合。它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科．隨著科學技術(shù)的不但發(fā)展．還將被賦予新的內(nèi)容。

4 機電一體化發(fā)展趨勢的分析

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下：

4．1 智能化

智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

4．2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

4．3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏铩８鞣N網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliancesystem，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4．4 微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm。的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

4．5 綠色化

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    現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展極大地推動了機械工業(yè)領(lǐng)域的變革,同時給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響,提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展,以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實際應(yīng)用。

    1 計算機技術(shù)與機電控制技術(shù)的發(fā)展概況

    1.1 計算機控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

    忽略數(shù)字信號的量化效應(yīng),可以將計算機控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中,將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化,則整個系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計算機控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中,使計算機控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時變的非線性系統(tǒng),控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預(yù)測控制等多種新型理論,逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個新方向。

    自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,同時也研究了計算機的開環(huán)控制。到二十世紀六十年代,出現(xiàn)了用于過程控制的計算機,實現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計算機控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制,通過計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術(shù)的發(fā)展,計算機控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革,最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。

    1.2 機械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

    在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里,有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi),初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機械控制實踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機控制系統(tǒng)的出現(xiàn),直接實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計算機的微型化使控制技術(shù)更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術(shù)和控制技術(shù)有機結(jié)合的機電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展,且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機電控制技術(shù)主要有PID控制,PID是經(jīng)典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢,形成了自適應(yīng)PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結(jié)構(gòu)控制等,均隨著計算機領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

    2 機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

    2.1 機電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

    機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù),將機械裝置與電子化設(shè)計及計算機軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱,綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機床,通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù),在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結(jié)構(gòu),豐富了數(shù)控功能,也提高了生產(chǎn)效率。

    柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計算機技術(shù)和制造系統(tǒng)在機電控制工業(yè)的應(yīng)用,是計算機化的制造系統(tǒng)。它主要由計算機、數(shù)控機床、自動化倉庫等組成。在工業(yè)上,它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。

    交流傳動技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用,尤其是在鋼鐵工業(yè)中,使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實現(xiàn),無論是大容量電機還是小容量電機現(xiàn)均可使同步電機或者異步電機實現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

    可編程控制器(PLC)是集計算機技術(shù)和自動控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著PLC技術(shù)的進步,其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴大,可采集存儲數(shù)據(jù),還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。此外,隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動化的發(fā)展,PLC可實現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能,更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。如今,PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。

    2.2 計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實例

    計算機技術(shù)和機械電子控制技術(shù)一體化的有機結(jié)合,不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去,這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn),更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢Ｏ旅媾e幾個具體實例來介紹計算機技術(shù)和機電控制相結(jié)合的實際應(yīng)用。

    PLC實現(xiàn)了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展,人類活動的范圍不斷擴大,機器人的應(yīng)用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域擴展,并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用,很多領(lǐng)域,許多單一、重復(fù)的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。工業(yè)機器人是一種能進行自動控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機,廣泛采用工業(yè)機器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善勞動環(huán)境,減輕勞動強度,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

    農(nóng)業(yè)方面,機械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息,顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲卡,將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機應(yīng)用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端,實現(xiàn)自動控制農(nóng)機的操作。

    PLC在自動售貨機中的應(yīng)用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關(guān),投入的硬幣值由PLC驅(qū)動數(shù)碼管顯示,經(jīng)過光傳感器識別,通過判斷,進行下一步操作,經(jīng)過PLC的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術(shù)和機電自動控制在自動售貨機中的這項應(yīng)用極大方便了人們的生活,也使PLC的應(yīng)用更加廣泛。

    交通信號燈系統(tǒng)也是微機軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實例。通過主要應(yīng)用PLC技術(shù)控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>

    電腦橫機中計算機技術(shù)的應(yīng)用給機械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。現(xiàn)在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機的編織是一個極其復(fù)雜的過程,最初的橫機是手動橫機,只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機中,通過電腦的自動控制,設(shè)計人員可對編織花型進行數(shù)字化設(shè)計,通過計算機數(shù)字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機械編織動作,由計算機指令控制系統(tǒng)完成整個設(shè)計的編織,極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

    與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

    3 總結(jié)

    在機械生產(chǎn)領(lǐng)域,電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融入發(fā)展,機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計算機技術(shù),使機電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

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2.課程設(shè)置和教學內(nèi)容不能滿足企業(yè)需求。近幾年來，重慶市機電一體化專業(yè)課程設(shè)置雖有所改進，但教學內(nèi)容仍較陳舊，課程與教材內(nèi)容重復(fù)較多，缺乏對學生智力的開發(fā)，學生所學到的知識與企業(yè)的要求尚存在差距。例如，數(shù)控加工工藝和刀具、CAD/CAM與數(shù)控自動編程、數(shù)控機床的維護與維修等教學還較薄弱。

3.體現(xiàn)工業(yè)發(fā)展水平的專業(yè)教材急待更新。目前高職院校所采用的機電一體化專業(yè)（數(shù)控方向）教材大多沒有充分體現(xiàn)出行業(yè)的發(fā)展水平，形態(tài)單一，內(nèi)容陳舊，實踐性差。適合數(shù)控系統(tǒng)原理、數(shù)控機床故障診斷與維護維修和數(shù)控人才實訓等課程的教材非常有限，且與生產(chǎn)實際相脫離。

4.實踐教學方式不能體現(xiàn)高職教育特色。近幾年，筆者所在的萬州市一些職業(yè)院校在實訓硬件選型上逐步趨向采用工業(yè)用數(shù)控機床、加工中心。由于數(shù)控設(shè)備價格昂貴，學校購置設(shè)備數(shù)量有限，只能給學生作演示實驗，每個學生實際操作機會較少，而數(shù)控技術(shù)是實踐性很強的一門綜合技術(shù)，不通過實踐的體驗，很難學到操作技能，就達不到良好的教學效果。

5.“雙師型”教師數(shù)量不足、素質(zhì)不高。目前在重慶市的職業(yè)院校中，具備相當?shù)睦碚撝R和豐富的實踐經(jīng)驗的數(shù)控師資數(shù)量嚴重不足，由于一些職業(yè)院校固有的體制和政策規(guī)定上的限制，從社會上引進既具有豐富實踐經(jīng)驗，又有一定理論水平的工程技術(shù)人員來充實教師，在職稱、工資、福利等方面得不到公正待遇，工作積極性得不到充分發(fā)揮。

二、高職機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定應(yīng)注意的問題

1.形成新的人才培養(yǎng)機制。通過成立由學校、企業(yè)專家組成的專業(yè)指導(dǎo)委員會，充分的市場調(diào)研，確定本專業(yè)方向的理論與實踐課程體系和人才培養(yǎng)目標。制訂專業(yè)定位方向和人才培養(yǎng)目標，應(yīng)立足庫區(qū)，面向西部和沿海地區(qū)，以滿足三峽庫區(qū)工業(yè)經(jīng)濟快速增長對機電人才的需求。

2.注重學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。學校要始終把德育放在首位，把學做人和學技能結(jié)合起來。特別在基礎(chǔ)課、專業(yè)課教學和實踐教學環(huán)節(jié)中體現(xiàn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)精神、創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作精神，進行愛崗敬業(yè)，艱苦奮斗的教育，幫助學生正確理解技術(shù)發(fā)展與勞動活動的關(guān)系，認識職業(yè)實踐活動對經(jīng)濟發(fā)展和個人成長的意義，使受教育者形成健康的勞動態(tài)度、良好的職業(yè)道德和正確的價值觀。

3.形成具有高職特色的專業(yè)教學計劃。為了確保培養(yǎng)質(zhì)量，突出職業(yè)能力，專業(yè)教學計劃要隨市場需要進行修改。將培養(yǎng)過程分為職業(yè)技術(shù)課程學習和職業(yè)崗位實訓兩個階段。第一階段圍繞專業(yè)核心技術(shù)的學習，建立課程體系，優(yōu)化課程組合，精選課程內(nèi)容，突出實用性，將理論課與實踐課融為一體，課堂教學與動手操作有機結(jié)合。第二階段主要進行綜合實踐訓練，使學生積累崗位工作經(jīng)驗。實踐環(huán)節(jié)與理論教學的比例大于1：1。同時加強高等數(shù)學、大學英語、計算機應(yīng)用等工具類課程的教學，為學生今后的發(fā)展奠定一個堅實的基礎(chǔ)。

4.改革傳統(tǒng)教學方式和考試方式。專業(yè)課程設(shè)置要隨企業(yè)的需用而增減，隨時進行調(diào)節(jié)，教學方式也要靈活。我校的高職機電一體化（數(shù)控方向）專業(yè)開設(shè)數(shù)控機床故障診斷與維修，引進具有豐富實踐經(jīng)驗的企業(yè)技術(shù)人員作為任課教師，上課不照搬教材，每次課以不同的課題形式進行現(xiàn)場教學，培養(yǎng)了學生對實際問題進行分析和解決的能力。

以技能性綜合實訓相結(jié)合的考核方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的閉卷考試，成績評定以學習過程為主。

5.重視兩個基礎(chǔ)實習環(huán)節(jié)。重視傳統(tǒng)金工實習。現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，自動化的數(shù)控機床，離不開傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨等加工技術(shù)，一個數(shù)控加工人員，如果不懂得刀具角度、切削用量和制造工藝，就不可能成為一個合格的數(shù)控人員。因此在教學計劃中必須設(shè)置金工實習，一般在第二學期開設(shè)，時間至少1個月。

重視生產(chǎn)實習。加強實踐教學環(huán)節(jié)，減少演示和驗證性實驗。在實踐教學別要注重生產(chǎn)實習這個環(huán)節(jié)，學生到企業(yè)不僅是學習職業(yè)技能，而且還要學習企業(yè)文化，因此生產(chǎn)實習的時間和何時設(shè)置都應(yīng)該全面考慮，時間不能少于一個月。

6.開展多渠道的實踐教學方式。學校應(yīng)走產(chǎn)學結(jié)合的道路，與企業(yè)共建實習實訓基地；加強校內(nèi)實訓基地的建設(shè)，增加實驗實訓設(shè)備的投入；成立職業(yè)院校共享的實驗中心、實訓中心等，提供公共的實踐教學平臺；建立開放式實驗室等措施。以增加學生實際操作的機會，也提高了職業(yè)資格證書的含金量。

7.推行職業(yè)資格證書。根據(jù)培養(yǎng)目標和職業(yè)技能鑒定考核的要求，建立以基本技能、專業(yè)技能、綜合技能三大模塊為主線的實踐教學體系。實踐教學做到三年不斷線：一年級主要進行基本技能實訓；二年級主要進行專業(yè)技能實訓；三年級主要進行綜合技能實訓，讓學生參加勞動部門組織的職業(yè)技能鑒定考核，獲得相應(yīng)工種的職業(yè)資格證書，實現(xiàn)職業(yè)資格零培訓。

8.改革傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計。可以將傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計改為畢業(yè)綜合實訓，內(nèi)容為設(shè)計、加工生產(chǎn)實用型零件。因為畢業(yè)綜合實訓是對學生職業(yè)技能的培養(yǎng)，與以往的畢業(yè)設(shè)計（論文）相比，實踐教學的范圍更廣，意義更大，它不僅是學習和掌握崗位操作技能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是學生應(yīng)用所獲知識、技能和技術(shù)的一次綜合訓練。

9.加強教材體系建設(shè)。采用教育部高職高專規(guī)劃與推薦教材和自編教材相結(jié)合的教材體系。教師根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研、所任課程的發(fā)展現(xiàn)狀編寫講義，力求貼近實際，使學生掌握較新的理論、技術(shù)、工藝，形成一套較為適用的教材體系。

篇13

隨著工業(yè)自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代自動生產(chǎn)加工系統(tǒng)中的控制和操作技術(shù)越來越復(fù)雜，往往綜合了機械、氣動、液壓、傳感器技術(shù)、PLC及伺服驅(qū)動、數(shù)控技術(shù)、機器人技術(shù)、通信技術(shù)、柔性制造及計算機集成制造技術(shù)等多門學科，因此對于工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用技術(shù)人員也提出較高的要求。對于培養(yǎng)生產(chǎn)一線的技術(shù)應(yīng)用型人才的高等職業(yè)技術(shù)教育院校來說，提供模擬自動化生產(chǎn)加工系統(tǒng)的綜合實訓環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的綜合工程應(yīng)用能力，滿足現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)的需求是我們的教學理念。在教學中我們引入了德國某公司的F’MS50系統(tǒng)，也稱為柔性制造系統(tǒng)機電一體化培訓設(shè)備。

2系統(tǒng)的組成和功能

此柔性制造系統(tǒng)是一套模擬實際工業(yè)自動化生產(chǎn)中不同復(fù)雜程度控制過程的柔性加工中心。根據(jù)系統(tǒng)的不同運行狀態(tài)，可實現(xiàn)對生產(chǎn)加工過程的改變和控制。圖1所示為該物流系統(tǒng)的平面示意圖，整個系統(tǒng)由以下13個工作站組成:①供料站;②檢測站;③提取站;④加工站;⑤圖像處理站;⑥裝配站;⑦暫存站;⑧提取站;⑨成品分裝站;⑩閉環(huán)柔性輸送裝置;⑧柔性加工系統(tǒng)上下料機器人;⑩數(shù)控車床;⑩數(shù)控銑床。

該系統(tǒng)的生產(chǎn)過程模擬短行程氣缸的裝配，其中包括的零件有:缸體、活塞、彈簧和端蓋。整個加工系統(tǒng)的流程為:工件由送料站送人檢測站~檢測站檢測工件的狀況~將合格零件放人傳送帶上的工件運送車上~由提取站中的機械手上下料裝置將工件放人加工站進行加工~再將工件放回傳送帶上~工件經(jīng)過圖像處理站時由工業(yè)圖像處理系統(tǒng)檢測將要進行裝配的工件形狀是否合格~合格工件進人下一個站(不合格工件將被剔除)~裝配站中的五軸機器人對氣缸進行組裝(其中缸體由傳送帶運送，活塞儲存在裝配站的貨盤上，端蓋和彈簧儲存在料艙中)~暫存站將裝配好的工件暫存于高層倉庫中(可按需要將工件放回到傳送帶上)一由提取站中的機械手上下料裝置按工件的顏色將工件從傳送帶上放人成品分裝站中~成品分裝站完成成品輸出。

此系統(tǒng)是一個可以擴展的可以連接多個工作站的系統(tǒng)，并在生產(chǎn)過程中可柔性地面對運行狀態(tài)且可以按相應(yīng)的情況控制物流。其主要單元是負責向系統(tǒng)內(nèi)個工作站間輸送零件的閉環(huán)柔性輸送裝置。每個工作站中都帶有由STEMENS S7一300系列控制器和數(shù)字量vo模塊組成的控制板，控制板與工作站的連接通過一根標準的vo電纜連接。傳送系統(tǒng)的控制也由SIEMENS S7實現(xiàn)。工作站之間的通信由vo接口定義，傳送系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送由AS一1(執(zhí)行器和數(shù)字傳感器組成的網(wǎng)絡(luò))總線實現(xiàn)。工作站與傳送系統(tǒng)之間的通信通過vo接口定義。在FMSSo中使用SIEMENS的WinCC對系統(tǒng)進行監(jiān)視，控制以及數(shù)據(jù)采集。為了實現(xiàn)WinCC和PLC之間的數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)采用了Profibus一DP現(xiàn)場總線。WinCC發(fā)送數(shù)據(jù)到PLC，同時從PLC接收數(shù)據(jù)信息。通過WinCC在主機中按照級別的優(yōu)先權(quán)監(jiān)控每個設(shè)備的運行情況，并且通過一根電纜即可完成在線對PLC S7編程和故障診斷。

該系統(tǒng)包含實際生產(chǎn)加工的主要功能:來料分配、工件檢測、工件操作(機械手上下料)、工件加工及處理、質(zhì)量控制(圖像處理)、自動裝配(五軸機器人裝配)、立體倉庫(料倉)、工件輸出、工件分揀、閉環(huán)柔性輸送裝置、數(shù)控加工等。使用該系統(tǒng)應(yīng)可以完成不同復(fù)雜程度、各種主要課題的教學培訓，如:氣動技術(shù)、機械技術(shù)、通信技術(shù)、機械手技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、電氣/電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳動技術(shù)、物流技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)管理等。

3模塊化工作站

構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)FMS50中的各工作站均包括獨立的電氣和可編程控制器單元，帶有一個標準vo接口用于與PLC板的連接。機械和氣動單元按照各工作站的不同生產(chǎn)功能可以由標準模塊組裝而成，靈活性較大，氣動系統(tǒng)的控制原理相似。

以工件提取站為例，該站完成將工件從傳送帶上提取并將其放置在加工站上的分度盤上的任務(wù)。它的主要組成模塊是完成x軸運動(運送工件)的無桿氣缸A、完成:軸運動(提放工件)的扁平氣缸(提升缸)B，氣動平行抓手C(抓取工件)和由3片緊湊型閥組成閥島CPV10及滑槽模塊。氣動控制回路圖如圖2所示。圖中A缸和B缸控制回路中的單向節(jié)流閥用于控制兩缸的行進速度;A缸控制回路中的兩個氣控單向閥在回路中形成氣動鎖，是一種安全措施，可使氣缸在系統(tǒng)斷電或停氣時在任意位置保持不動。閥島中的3個電磁閥C，M，M分別控制氣缸A，B，C。其中C型電磁閥由兩個常斷式單電控二位三通電磁閥組成;M型電磁閥是單電控二位五通電磁閥。

模塊化工作站的特點是工作站中的小型模塊應(yīng)該能夠體現(xiàn)生產(chǎn)加工中的各種單獨功能或組裝加工，采用的控制模式與實際生產(chǎn)中相同，每個工作站均包含獨立的電氣及可編程序控制器單元且采用標準的電氣接口，每個工作站本身可以單獨用于教學實訓，每個模塊都具有相應(yīng)的培訓內(nèi)容，各工作站之間通過電纜或總線連接可以形成不同形式的柔性制造系統(tǒng)。

4該系統(tǒng)的教學培訓理念