机电一体论文范文

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二、内容摘要及关键词..................................2

三、正文............................................3-9

四、参考文献..........................................10

论文提纲

1、机电产品的优越性

2、机电一体化技术的应用

3、机电一体化技术的发展趋势

4、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

5、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

内容摘要、关键词

摘要：随着科技日益直向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的飞速发展，机电一体化技术应用越来越广泛，机电一体化逐渐成为国民经济增长的重要推助力。现如今，我国的机电一体化已取得初步成效，其应用领域不断拓展，有效解决了人工劳动强度大、工作效率低、不可控质量影响因素多等问题。本文将对机电一体化技术的应用进行简要概述，并展望其未来发展趋势。

关键词：机电一体化技术;应用;发展趋势

探究机电一体化的发展及应用

一、机电产品的优越性

与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性：

（一）使用安全性和可靠性提高

一般机电一体化产品都具有自动监视、提醒、报警等自动保护功能，可以减少和避免人身和设备事故，设备的使用安全性能明显提高。

（二）生产能力和工作质量提高

一体化的机电产品具有自动控制和自动处理信息的功能，其灵敏度、精确度等都有很大提高，可以确保机械按照设计要求完动工作，减少人为者主观因素的影响。

（三）人机交流和复合功能进一步得到提升

一体化机电普遍采用电子屏数字显示和程控技术，减少了许多外延性的操作，更加方便、简单，人机互动更容易。自动补偿、自动校验、自动调节保护等便多的智能化功能，能在不同工作场合领域适应更多的工作要求。

二、机电一体化技术的应用

（一）数控机床

数控机床又称数字控制机床，是配置程序控制系统的一种自动化机床。经大量试验数据表明，机电一体化技术是数控机床发展的可靠支撑，不仅提了升数控机床的加工精度、加工质量以及加工效率，同时还有助于加工性能多样化，以满足多元化的工业生产要求。数控机床的实际生产制造过程中，机电一体化技术为总线系统和CPU之间的多重连接提供便利，这对提高管理效率，丰富数控机床种类极为重要。首先，可以削弱多台数控机床的排斥效应，为机床使用周期的延长、生产效率的提高奠定了良好基础;其次，用户可以按照实际生产需求，对操作管理进行自定义设计，大幅度提高了数控机床的智能化水平。

（二）分布式控制系统

机电一体化技术应用于分布式控制系统，可以针对性解决集中控制系统的不足。首先，便于分布式控制系统进行控制流程简化，提高操作稳定性，进而实现对多台主机的有效管控。其次，可以强化系统运行的安全管理。具体来讲，分布式系统与机电一体化技术的结合，有助于控制级别多样化，以便针对不同生产情况，主机可以进行不同的操作管理。同时，还可以化繁为简，优化在线生产以及生产计划等功能，大幅度减少因控制系统故障导致的一系列后续问题。

（三）全自动照相机

全自动照相机是机电一体化技术应用的另一代表性产品。该类型照相机可以利用微电子技术，根据光线条件、拍摄距离等，自动对光圈、曝光速度以及焦距进行最优化选择。全自动照相机主要分为机械与电子两大组成部分，它们互相协作，是一个不可分割的整体。全自动照相机不仅包含精密机械以及复杂电路，同时还涉及光电检测、液晶显示等多种先进技术。

（四）工业机器人

在工业生产过程中，危险生产环节以及作业环境恶劣等情况在所难免，这导致人工操作存在诸多安全隐患。基于此，人们结合机电一体化技术，利用机器人代替人工进行高危操作，以降低工人劳动强度以及作业危险性，有效避免安全事故频发问题。纵观工业机器人发展史，有3个重要转折点：第一代机器人只能机械性重复简单工作，其自动化水平以及对于外界环境变化的敏感度偏低;第二代机器人可以部分感知外界工况，并可对部分信息进行判断与分析;第三代机器人的智能化水平较高，基本可以模拟人脑思维模式。这也是当下机电一体化技术的研发核心课题。

三、机电一体化技术的发展趋势

（一）人工智能

人工智能技术的迅猛发展，为机电一体化技术的智能化建设提供了可靠技术支撑。人工智能，就是指机械设备拥有人脑思维能力，可以自主思考问题，并及时对传感器收集信息进行有效分析与处理。与前两代机器人相比，第三代机器人的人工智能水平得到大跨步发展。与此同时，学习能力也是人工智能技术的重中之重，可以有效提升机电设备控制管理系统的精确性、高效性。

（二）网络化

当今社会是信息化时代，网络化是机电一体化技术发展的重要发展趋势。网络信息通讯技术的合理应用，可以强化机电一体化的远程管控质量，工作人员不需要对生产车间进行实时监控，就可以在任何时间、地点反馈生产信息，对生产规划进行动态管理，并根据实际情况，及时采取应对措施。

（三）模块化

实现模块化是机电一体化发展的迫切需求。然而，由于市场上的机电一体化产品五花八门，且不同配件往往产于不同的制造厂商，导致同一类型的机械设备多少会存在一定差异。同时，模块化对产品标准提出了更严格的要求，真正实现产品模块化，并不容易。因此，相关人员应加大研发力度，充分调动一切可利用资源，不断拓展资金渠道，为部件接口统一化奠定坚实基础。

四、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

为应对技术壁垒和反倾销，应由政府和行业协会、出口企业建立全面系统的专业信息平台。我国缺和一个综合性的信息平台，使政府的调控和监督作用难以有效发挥，行业协会的作用也很难到位，企业对国际标准或进口国标准等信息滞后，技术发展遇到壁垒。

五、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

我国有许多产品没有建立统一的技术标准，存在有标准不统一或低于标准的现象。这对于向其它国家作为主机出口发展方向的企业是一个无缺失。执法的不严不及明也使企业没有严格的质量标准意识，使我国机电产品在国际市场存在很大的质量疑问。

要使我国的机电产品在国际上有一足之地，要完善技术标准和相关法规的建设。

六、结束语

综上所述，机电一体化包含计算机技术、机械加工技术、电子信息技术等多方面内容，对社会生产力以及工业产业的发展具有直接性影响。只有机电一体化理念与时俱进，才能保障我国工业生产力在国际市场占有一席之地。因此，相关政府主管部门应健全制度体系，完善生产标准建设，积极拓展资金渠道，鼓励企业创新技术，促进机电一体化在人工智能、网络以及模块化、绿色化等方面实现大跨步的飞跃，为社会发展以及GDP增长提供可靠推助力。

参考文献

1、谢明扬，杜明鉴.机电一体化技术在汽车领域中的应用及发展研究[J].南方农机，2018，49(09):144+148.

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（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四）具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。

②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。

③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。

④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

二、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

（四）信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。

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针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。

（1)毕业设计选题要尽可能做到一人一题，相互之间的共性尽可能少一些，这样就可以避免学生之间互相抄袭、引用，让他们能够真正从设计的角度去思考问题，达到锻炼和学习解决实际问题的能力，达到这个教学环节实施的意义。

(2)毕业设计选题要尽可能联系生产实际和工程应用的研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关企业生产的实际情况，积极主动的去分析实际问题，找到解决问题的方法和途径，使学生的综合能力得到提高。因此,我们在为2004级机电一体化专业的学生选题时,选择了“20Kg铝锭自动装箱系统的设计”，“擦黑板机械人的设计”，“简易倪红灯控制系统的设计”,“十层电梯的PLC控制系统设计”，“电子抢答器的设计”等新颖的又结合生产、生活实际的设计题目，这些题目不仅能够反映当代科技发展水平，而且能够让学生能进一步了解、把握国内外在机电一体化领域的一些最新成果和发展动态，使学生能够积极主动的参与到实际课题的研究中来。

(3)要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,这样可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作，锻炼自己的动手能力的机会。

（4)要有适当的难度和深度。举例说我们选择“擦黑板机械人的设计”课题时,考虑到该课题涉及了机械原理、系统设计、数电、模电、单片机、微机原理、汇编等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内，经过努力能完成任务或做出阶段性结果，我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、软件设计等不同部分的的设计工作，让每一位同学都各有侧重点地进行研究，经过两位同学的分工合作，最终完成了整个毕业设计题目的设计任务，效果良好。

3加强教学督导,落实开题环节

为了提高毕业设计的教学质量，我们借鉴了研究生创新能力培养方法,在本科毕业设计教学中加入开题环节，其目的是：1、通过开题环节可以尽早发现毕业设计题目是否满足专业要求，学生能够完成的可能性有多大，能否涵概所学专业的所有知识等基本问题。2、通过落实开题环节，还可以强化学生通过查阅文献资料，广泛获取信息的能力，培养学生提出问题、拟定实验研究方案和设计方案，进行科学实验与测试，对数据进行整理与分析，撰写实验报告、毕业论文的能力，同时也是对学生的书面表达和口头表述的能力的培养，是落实和加强对学生创新能力的培养的有效手段。具体的实施办法是：

（1）明确落实开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化。学生通过收集设计资料的相关信息，听取各方意见，可以明确自己的设计思路，坚定设计者的信心。一般说来，将思考的东西正式地讲出来和写出来，会比原来所思考的更有升华的意味，因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。因为在撰写开题报告时,就要求学生能够弄清楚设计题目的来龙去脉，从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求，让他们对题目有更深刻理解与认识，会使原来的设计思路更加完善和系统，令他们对自己的工作做到“胸有成竹”，减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。

（2）开题环节的组织和实施。我们要求学生在开题会之前,，要按规范书写开题报告。在开题的时候，学生须持经指导老师签字同意的开题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报。主要汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等要求的内容，要求学生自述10分钟，然后评审小组根据学生的自述和开题报告书及其它文本内容，对学生毕业设计题目是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对毕业设计题目的设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。

4采取有效措施,加强过程指导

为了提高我们机电一体化专业毕业设计的教学质量，我们探索出了一条适用于毕业设计的全环节教学质量监控的方法。具体的措施是：1、设定学生的设计出勤表，要求学生在规定的时间内签到，这样做的目的是可以很好的掌握学生的设计进度，督促和指导学生按时完成设计。2、成立设计指导小组，小组成员尽可能包含所有专业特长的教师。小组内的每一位老师都可以对小组内的学生进行自己专长方面的专业指导，这样可以提高指导设计者的综合能力，使毕业设计的内容准确专业。3、开展设计小组例会制度，即每个设计小组每周开一次例会，主要工作是：要求学生把一周设计的心得体会在例会上发言，汇报设计进度，并提出设计中发现的新问题。这样做一方面可以跟踪学生的设计进度，及时发现问题，并能及时纠正；另一方面，可以促进教师之间相互交流学习，使教师教学水平共同提高。通过对我校毕业设计工作的综合考核，这种工作方式完全实现了对整个设计过程的检测，保证了教学质量。

5严格考评,保证答辩的质量

答辩是毕业设计工作的最后一个环节，是全面检查和评估毕业设计质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。我校的具体情况是：根据不同的专业成立若干答辩分委会，分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。为了加强教学督导作用，我校专门设立教学督导组，成员都是离退休的老教授，在答辩期间分别派到各个小组指导答辩工作。

毕业答辩前首先是对学生的毕业论文进行盲审,要求由除指导教师外的答辩小组2名以上教师认真审查评阅，写出评阅意见与评分，盲审不通过的不准予参加毕业答辩，以此来审查学生的答辩资格。通过的同学要准备答辩的ppt，把毕业论文的结构、主要完成部分及设计的结果等内容准备出来。答辩时,要求每位同学的答辩自述时间应控制在15-20分钟左右,教师提问20分钟为左右。在答辩过程中要有专人对学生所提的问题进行记录，对答辩情况进行汇总。答辩完成后，要求所有答辩小组的成员对各个学生的答辩情况进行决议，给出毕业答辩成绩。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的15%以内,优良比例应严格控制在60%以内。

毕业设计的质量,除了本身的学术水平、应用价值另外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰写科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。对毕业设计拟评“优秀”的学生,要求参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计达不到教学要求的,决不姑息。

6结论

要想搞好毕业设计工作,关键的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计。正确认识毕业设计的重要性将有利于保障和提高教学质量，实现为社会输入合格人才的要求。

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现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

1机电一体化概述

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已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。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、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，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。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。

3机电一体化的发展趋势

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：

3．1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。转3．2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3．4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3．5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3．6系统化

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。

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。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

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1.1在建筑材料生产中的应用目前，我国在施工建设方面的要求越来越高，相应的，对于建筑材料的生产更是提出了较高的要求。这样一来，机电一体化技术就成了有关单位的首要选择。毕竟机电一体化是一种综合技术，其高质量、高性能、多功能、低能耗的特性对于建筑材料的生产有着至关重要的作用。此外，材料的级配控制对于现代建筑和公共设施相当重要。一旦有级配误差现象的出现，必定会减短建筑和公共设施的寿命，安全问题就得不到保障。然而，在建筑材料中应用机电一体化技术就可以实现微机控制，使级配的误差降到最小。

1.2在现代制造业方面的应用现代制造业强调有效利用一切资源，逐渐以机器代替人力来获得生产盈利，绿色的现代化制造具有虚拟化、网络化、智能化等特点。下面通过对Li/MnO2扣式电池生产过程的介绍来向读者说明机电一体化技术在制造业方面的应用。Li/MnO2扣式电池的生产有以下几道程序：先上负极片，然后加隔热板并把电解液注入其中，最后上正极片、渗透。这种自动组装生产的控制系统通过采用PLC技术进行控制，通过触摸系统中的传感器来监测生产过程中的状态，一旦有系统故障出现，机械装置就会自动报警。如果生产过程中出现不合格的产品，该系统还会将其自动剔除。漫反射光电开关、对射光电开关、磁性开关、行程开关、接近开关、压力传感器等原件在PCL控制系统中担任着检测作用，气缸、冲床、电视、振动料斗、状态显示灯以及声光报警器等部件在该系统中担任着执行作用。

1.3在钢铁企业中的应用

1.3.1分布式控制系统（DCS）一台中央电脑、若干台现场测控电脑和智能控制单元，这就是分布式控制系统的组成部件。通过中央电脑对现场测控电脑和智能控制单元的指挥来监视、管理、操作和分散控制生产过程。相比集中型控制系统，分布式控制系统具有安全性高、功能强的特点。很显然，分布式控制系统已成为引领机电一体化系统的潮流。

1.3.2开放式控制系统“开放”意味着解除封锁、限制。开放式控制系统可以使不同厂家的产品得到互换和兼容，实现资源共享，技术交流，促进企业共同进步。工业通信网络是开放式控制系统中重要组成部分，其可以实现管理计算机和控制设备的互联，从而集控制与决策、管理、经营于一体。

1.3.3计算机集成制造系统（CIMS）计算机集成制造系统是集人、技术、经营三者而成的一种产物。在钢铁企业中应用CIMS不仅可以提高劳动生产力，还可以提高员工的技术水平，可以对企业的发展做出极大的贡献。国家产业结构的优化离不开CIMS技术，CIMS技术的应用与推广，还可以提高企业在国际市场上的竞争力。

1.4在煤矿企业中的应用众所周知，煤矿的地下开采作业是非常危险的，恶劣的环境和无法预知的自然灾害时时刻刻都对工人的人身安全造成威胁。所以，世界各国都在力求寻找一种能够用机器替代人力的先进技术。而机电一体化技术正符合这一技术要求，可以使井下作业变得自动化、机械化。井下机器人的智能化操作对煤矿企业的发展有着史无前例的重要贡献。

2机电一体化的发展方向

2.1绿色化当今时代，人类的生活因工业科技的发展而发生着巨大变化。我们在享受着美好生活的同时，更应该注意到生态环境的污染，地球资源的减少。因此，工业绿色化已成为人们奋斗的目标。绿色的机电一体化产品在这个工业时代里必将发挥出重大作用。

2.2光机电一体化组成机电一体化系统的部件有能源系统、传感系统、机械结构和信息处理系统等。在机电一体化系统中引进光学技术，可以把光学技术优点用于其能源系统、传感系统和信息处理系统中，实现由机电一体化向光机电一体化的改进转变。

2.3智能化21世纪是一个智能化的时代，人工智能也逐渐运用于机电一体化技术中。机电一体化的智能化除了一些控制理论外，还吸收了多方面的新方法、新思维。例如，人工智能、计算机科学、生理学、心理学、模糊数学等等。尽管机电一体化产品是不可能和人类拥有相同智能的，但是，其高性能的微处理器却完全有可能使产品具有低级智能。

2.4网络化20世纪90年代，网络技术得到了突飞猛进的发展，在工业生产、科学技术、军事、教学等方面都有所应用。随着网络化的广泛普及，在网络的基础上应运而生的高科技技术也在改变着时代。属于机电一体化产品的远程控制终端设备在各种领域中都发挥出了其应有的价值。由于计算机的推广应用，使人们在家里就能享受到机电一体化带来的便利。所以，机电一体化的发展毫无疑问会向着网络化发展。

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近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

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1.1种类比较少

现在市场上常见的有各种修剪机、洒水机等，这些比较单一，还有许多机电一体化机械并不常见，如移植机等。在许多发达国家，其园林设计机电一体化设备更加多样化，在美国、欧洲等国家，其园林设计设备种类就更多，用途也更广泛。国内也有许多知名品牌的销售，如绿友、东方园林等，在国内还有许多生产园林机械的著名厂家，在淮安、扬州等地就有许多知名厂家。

1.2普及率低

与数十年前相比，园林设计中采用机电一体化机械的频率虽然有所升高，但就目前来讲，机械的使用率还是偏低，还不够普及。与发达地区相比，我国大部分地方还在用半自动化机械工作，距离全自动机械工作还有一定距离。

1.3利用率较低

部分园林机电设备会投入使用，但机电设备的使用效率不高，其原因有二，一是存在人为操作的问题，错误的操作规程对机电设备造成很严重的破坏，导致维修费用升高，使成本不降反增；二是没有将机电设备的利用效率最大化，导致资源浪费，增加了管理与维护的成本，阻碍了机电设备在园林设计方面的投入和使用。

1.4保管和维护不到位

机械是易损耗的，使用过程中难免会出现故障，但有些企业由于缺乏技术人员维修不到位，有的根本不进行定期维修，故障的机器多数被弃置仓库，却利用人力完成作业，这成为园林设计中机电一体化的缺点。不懂得机械结构和原理，不熟悉机械的操作，不知道如何保养机械，导致机械使用寿命降低。对上述问题，企业必须制定相关的操作规程，让员工认真学习操作规范以及正确的使用方法。另外，在大规模使用园林机电一体化机械时引起的噪音、环境污染等问题也有待解决。机电一体化的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，专业化是必不可少的。由于各类科技学科发展及相互渗透，促使了机电一体化技术和产品在各行业、部门的飞速发展。其中机电一体化在园林设计中也得到了应用。

2机电一体化在园林设计中的应用

随着现代化技术的广泛应用，机电一体化技术也逐渐渗透进了园林设计。经过两千多年的发展，中国古典传统园林所讲究的意境已经到了炉火纯青的地步，虽然可能会有更好的园林出现，但是机电化已经成了一个重要的发展趋势，这是大势所趋。园林设计中会融入更多的机电一体化等元素。沿着这个思路走，创造园林的科技文明和传统意境对园林现代化的普遍需求相结合，是成就上流园林的必要条件之一。

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带式输送机是机电一体化技术的重要组成部分，在采煤中发挥着重要作用，能够将采好的煤炭从井下输送到地面，极大的提高了开采效率。我国在煤炭机电一体化应用过程中，经历了一段摸索阶段，开始采用多带式输送机，这种机器运输容量小、输送距离较短，在运行中容易出现故障，并且稳定性也不高，所以，在使用过程中，并没有发挥重大效用。之后，我国一些科研机构专门分析了这种输送机的缺点，并全面考察了矿井内部的作业环境，对其做了全面改动，增加了一些软启动及制动装置，有效克服了使用中不足，提高了运作效率。目前，经过改造后的传送机已经被广泛采用在各大型煤矿中，不仅提高了开采效率，而且提高了施工安全性。

2采煤机

机电一体化技术也应用在采煤机上，使其牵引方式得到优化，不仅提高了机器的使用期限，而且提高了其安全性能。通过采用机电一体化技术，采煤机由传统的液压式牵引方式，转化为电动式牵引方式，有效提高了开采效率，同时也提高了煤炭开采量。采煤机经过机电一体化改造，有效降低了采煤过程中机器受到的阻力，并且能够和其它装置配合运作，不仅提高了资源利用效率，而且避免了资源浪费。此外，采用机电一体化技术之后，能够使采煤机在坡度较大的情况下，通过采用防滑装置，实现煤炭开采，从而扩展了其使用范围，也提升了其荷载能力。在煤炭开采中，零件损耗一直是影响开采效率的主要因素，使用液压牵引方式，会使采煤机在运作过程中受到严重磨损，并且运作速度越大，磨损越严重；当零件磨损到机器无法运作时，便需要更换零件，才能保持机器正常运作。这不仅加大了开采成本，而且浪费了时间，不仅不利于开采效率，也不利于开采质量。而采用了电动牵引方式之后，有效避免了上述情况，极大的提高了开采效率，节省了开采成本。

3提升机

目前，在煤矿开采中，提升机是机电一体化技术应用最成功的一个，已经全面实现了自动化及数字化控制。内装式提升机便是众最典型的代表，在机电一体化技术应用方面，它将驱动装置和滚筒装置有机的结合自一起，不仅提高了运作效率，而且简化了操作步骤。提升机采用了机电一体化技术之后，能够对自身运行状况自动检测，并定期对运行情况进行分析，以发现一些异常现象；这种自动检测方式，不仅为维修提供故障来源，而且提高了机器运行稳定性及安全性，同时还节省了维修成本，对于煤炭生产具有重要意义。此外，提升机采用机电一体化技术之后，有效简化了操作设备，提高了兼容性能，使得运行更加安全，提升速度更加稳定，也更加安全，从而有效提高了可操作性。另外，提升机采用全数字型操作之后，将计算机优势充分发挥出来，使得检测系统更加完善，已经被许多大型煤炭开采企业所采用。

4电控液压支架

我国电控液压支架在煤炭开采中使用时间不是很长，所以在使用时，常出现一些问题，严重影响了开采效率。如许多煤矿中使用的电控液压支架，结构简单，功能有限，并没有较广的使用范围。因此，应将支架技术和计算机有效结合在一起，使得支架和顶板之间的距离控制在合理范围之内，以减少零部件之间相互摩擦，进而提高支架使用寿命。

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对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4，KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。

在我国“九五”计划期间，国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。除此之外，我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月，该系统在焦作古汉山矿投入运行，情况良好。提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能。

1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器，目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。

2结束语

随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，目前各种高新技术的发展，如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

参考文献：

[1]张莉.机电一体化技术在煤矿中的应用[J].山西煤炭干部管理学院学报.2007.(1):88.

[2]文广.机电一体化技术在钢铁企业的应用与展望[J].机械.2003.30(1):62～64.

[3]王洪波.机电一体化技术及其应用研究[J].中国集体经济.2007(6):174.

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一、概述

煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品，其主要技术包括：微电子、计算机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等，这些都是科技高速发展的热门技术。在煤矿企业中，开始利用机电一体化技术对煤炭系统进行改造旧设备和开发新产品，并取得了巨大的成功，这让人们清楚地意识到，机电一体化技术和产品的发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。

二、煤矿机电一体化技术产品的应用

2.1矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对煤矿机械化采煤提出更高的要求，那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今，对于国外一些采煤技术比较先进的国家，煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机，他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式，主要以电力电子器件为核心。在英国和意大利等国家，高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机，它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体，这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。

在我国，大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化，采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外，计算机控制系统发展也非常迅速，它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能，如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障，可能在某些方面没有面面俱到，在使用上还不能满足一些功能，但是从发展的角度看问题，这的确是一个很好的开始。目前，我国直径在两米以上的提升机有1700多台，其中90%为交流提升机，并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速，电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统，只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动，虽有部分可控硅供电系统，也均为模拟量控制。而PLC可编程控制器使用比较简单，程序设计起来也比较容易，不需要一些复杂的输入输出接口装置，抵抗外界的干扰能力也很强，因此，它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。

2.2综合机械化采煤1970年，我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面，并在大同矿务局进行试验使用，一直试验使用到80年代后期，这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展，推动了煤矿自动化的发展进程，同样，采煤机也由液压牵引开始转向电牵引；液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展，以计算机为核心，采用电液控制，移架自动化得以实现。另外，对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置，实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用，使设备动作趋于协调，且安全性、可靠性大为提高，操作性能更加完善，为煤炭企业带来了更高的经济效益。

2.3矿井安全生产监控系统从多数煤矿使用监控系统的效果来看，还存在一些问题，但是主要问题是传感器的不足，并且使用过程中，其稳定性相对较差，使用寿命不足，一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究，对一些关键技术也实施多次再设计改进措施，但仍然没有得到预期的效果，因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外，由于计算机网络软硬件技术发展很快，运行速度和质量也在不断提高，传输介质由同轴电缆发展到光缆，信息媒体由字符发展到声像，煤矿的安全监控系统有了很大的发展，他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品，一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。

三、对我国煤矿机电一体化技术的思考

在20世纪，我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展，机电一体化技术应用到了煤矿每个环节，但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此，要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平，必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。:

应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度；以计算机为机电一体化的核心装置，因为计算机运算和存贮能力非常强，且体积和功耗小，更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品，在设计煤矿机电一体化产品时，应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机，从而保证工作性能更可靠；对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能，同时，要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块，方便与控制网络进行连接通信控制；煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平，能判断机电设备和周围环境的状态，使设备能自动适应环境并以最优的状态工作，同时能快速地对所采集的参数进行分析，从而对故障进行诊断，再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测；要对矿用传感器进行深入研究和开发，提高矿用传感器的可靠性和使用寿命，同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量，并保证其测量准确度，并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能；要关注国内外高新技术的发展，将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品，从而提高煤矿现代化，达到煤矿自动化生产。

四、结束语

煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础，更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术，煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广，大力地推动我国煤矿综合生产力，同时，为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。

参考文献：

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1．教师讲解示范

电动机正反转主要应用于各种操作机构的上下、前后的往返移动，简单的可以使用继电器接触器控制，复杂的可以使用PLC来控制，核心问题就是正反转的切换及正反转的互锁保护。在学生掌握了单台电机点动、长动运行后引入可逆控制，主电路中使用两个接触器，同时还要注意调相，控制电路中注意互锁触点的使用。在教师进行示范的时候，重点是接线，两相之间要对调，让学生先分析控制电路中为什么需要互锁触点、如何实现互锁等。学生可分组讨论，最后得出正确结论。

2．学生在教师的指导下练习

学生分成五组，每组四人，分组画出电气原理图和接线图，然后领取元器件进行接线，各组基本完成接线后，开始检测和调试。在中德合作班教学这个过程中，教师要对关键步骤进行指导，包括元件的布局是否合理，两个接触器的接线和开关的接线是否正确，互锁触点的使用等。遇到共性问题时，一定要在黑板上进行集中讲解，分析错误操作可能出现的后果，如何进行正确的接线，让学生真正理解线路中各环节的作用，同时掌握如何检测互锁触点。

3．学生独立操作

在这一步骤中，教师就不用进行指导了，让学生独立操作。组内学生可以展开讨论，分工合作，也可以尝试不同的方案。各组要写出调试步骤并进行叙述，教师只需在通电检测前进行关键点的查看，通电后如果有故障，让学生自己查找故障原因进行修改。

4．教师分析总结

在最后环节，教师重点分析可逆控制线路的特点，讲解如何进行线路检测，如何根据故障查找原因，并让学生分组展开讨论和总结，最后选出一位学生进行总结发言。

二、做好教学辅助工作

中德合作班的课程安排是很紧凑的，和普通班的教学有很大不同，并且学生毕业考试的压力也很大，所以学生的学习情况、心理变化、生活情况都显得尤为重要，我们应通过一系列的辅助工作来加强学生的学习兴趣，加强对学生职业素质的培养。

1．学情分析

教师每周都会进行总结，其中就包括学情分析。教师要分析课程的进展情况和学生的接受情况，如果在教学方法或者课程进度上有问题，就要及时讨论进行修改；特别是针对那些出现注意力不集中、上课玩手机、迟到早退等学习问题的学生，任课老师都要进行个别交流，帮助学生调整好学习状态。

2．心理疏导

学生在学习过程中会有很多想法，产生一些心理问题，例如毕业考试考不过怎么办？将来工作不理想怎么办？学习坚持不下来怎么办？教师应认真观察学生，如果发现学生有情感方面和个人交往障碍方面的困惑，就在课余时间找机会和学生谈心，进行心理疏导，帮助学生消除思想顾虑，增强应对压力和挫折的能力，培养学生良好的心理素质。

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1.1传感系统。采煤设备的机电一体化传感系统可以实现对电压、电流、功率、速度、温度、压力、液位高度、支架支撑力、液压流量等实施有效的测定。在传感系统的性能提升方面，首先，应提升对设备细微动作变化的感应检测，例如：采煤机机身倾斜度，摇臂摆动幅度、动力牵引、设备行径、煤岩分离、运输行程、油缸支撑度、液压支架压力和流量等；其次，在信号传输方面，应该进一步提高其可靠性、规范性与精准性。

1.2监测系统。监测系统的主要功能是依据计算机数据模式，收集采煤设备在日常工作状态中的各项情况，与计算机预先设定的数据进行比较，从而实现对设备的全面测量，同时，将计算机数据转化为人们可以识别的文字、数字与图案，方便操作者实施有效监测。监控系统是传感系统与控制系统的连接纽带，是人们探知设备工作状态的有效途径。

1.3控制系统。通过计算机技术，可以实现机电一体化的有效控制，在采煤设备正常工作的状态下，控制系统只要依照计算机事先设置好的指令，对设备进行有序的操控就可以了。能够凸显控制系统技术水平的时候，首先，能否控制采煤设备维持长时间运行的稳定，若能，则说明该系统性能比较优异。比如，在日常采煤的时候，对挖掘进程、传输过载、机具姿势调整等是否能够实现柔性调整；其次，当遇到突发状况的时候，控制系统能否及时实现智能化的有效控制。比如，在遭遇设备故障、煤层坍塌、异物堵塞等情况时，能否及时下达正确的指令，能否采取精确的动作，实现停机、倒车、减速等动作。目前，对于采煤设备可靠性控制是一个科技难关，如何开发微电子技术和计算机技术的更多功能，使之在设备自检自诊、故障自我检测与排除、作业环境监视与反馈、智能化无人化等方面实现突破，是科研工作者与设备操作者需要面对的研究方向。

2机电一体化技术对采煤设备的促进作用

2.1可以提高自动化操作程度。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，通过简单的电脑操作，下达执行指令，就可以实现高效率的采煤作业。该项技术可以有效降低煤矿工人的劳动强度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效规避因工人经验不足而引发的安全隐患。有些比较先进的装有机电一体化技术的采煤设备，甚至可以实现远程操控与智能化无人操作，彻底颠覆了煤矿工人的传统形象。

2.2可以在节能减排的同时提高开采效率。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，首先，可以减少人力劳动成本；其次，可以整合各个分散的小设备，胶带输送机、通风机、提升机等，减少无效功的浪费；最后，自动化作业的最大优势就是可以大幅提高开采速度。因此，使用该采煤设备，可以有效提升煤炭企业的市场竞争力。

2.3可以降低维护强度与维修成本。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，可以实现全设备的系统化监控与报警，对于一些较为简单的设备故障，系统通过识别，启动自我维护功能，将微小的故障及时消灭掉，避免设备带病作业。对于简化维修程序、降低维修成本、延长机器寿命、提高工作效率、改善职工工作环境都具有管理优势。

2.4可以提高工人队伍的整体作业水平。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，必然会带动煤炭生产中的自动化改革进程。新的设备本身就具有较强的学习性与经济性，对职工自身水平的提高起到了督促与带动作用。新设备的工作模式必然拉动供电、排水、通风、提升等各项保证系统的升级换代，否则就会影响生产效率。对煤矿的软硬件系统进行必要的改进，在改进与以后的维护工作中，职工的作业水平必然会随之得到提高。