机电一体化技术方向范文

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一、机电一体化技术的相关技术

1.机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。

2. 计算机与信息技术

计算机技术与信息技术密切相关，其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。在机电一体化系统中，计算机与信息处理部分指挥整个系统的运行，信息处理是否正确、及时，直接影响到系统工作的质量和效率。

3. 系统技术

系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

4. 自动控制技术

自动控制技术范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5. 传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

6. 伺服传动技术

伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、 机电一体化系统五大组成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。

机械本体是系统的所有功能要素的机械支持结构;动力驱动部分依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

测试传感部分对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

控制及信息处理部分将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

执行机构根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

三、机电一体化四大原则：构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。

运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

四、机电一体化的发展方向

1.智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

2.系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

3.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程，也是机电一体化产品的一个发展趋势。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。

4.微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。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，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势，都有广阔的应用前景。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。

5.绿色化

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

6.网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育、日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。

综上所述，机电一体化技术是众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。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。

参考文献

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[Abstract] in: with the rapid development and wide application of computer technology, electromechanical integration technology have hitherto unknown development, become an integrated computer and information technology, automatic control technology, sensor technology, servo drive technology and mechanical technology, cross system technology, is currently the light mechanical and electrical integration of technology development, application range and more extensive. This paper introduces the principle of the electromechanical integration technology, constitute the five elements of mechatronic system and four principles, development direction of electromechanical integration technology and prospects of the comprehensive exposition.

[keyword]: in mechanical and electrical integration; technology; development direction

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

机电一体化又称机械电子学，英语名称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。

机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广，现代化的自动生产设备几乎可说都是机电一体化的设备。

一、机电一体化系统的五大组成要素

机电一体化系统一般可分为机械本体、动力驱动部分、检测传感部分、控制及信息处理部分和执行机构五个组成部分，即一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、职能组成要素、运动组成要素五大组成要素有机结合而成。

1、机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括机身、框架、支撑、联接等。

2、动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

3、检测传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、控制及信息处理部分（职能组成要素）将来自检测传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

5、执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

二、机电一体化技术的四大原则

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循接口耦合、能量转换、运动传递与信息控制四大原则。

1、接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

2、能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

3、运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

4、信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

三、机电一体化技术的发展方向

20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。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和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：

（一）智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化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。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

（二）模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（三）网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络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，使人们在家里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。

（四）微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。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。

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当前人类已经步入了网络信息时代，互联网的出现使许多原本没有交集的领域相互交织、相互渗透。机电一体化正是计算机网络与微电子技术和机械工程的融合而衍生出来的一个新兴视角。作为机械工业市场的一颗新星，通过改善机械工程领域的技术结构、产品功能、生产方式等问题，机电一体化技术不但提高了社会生产率更为社会经济效益做出了突出贡献。机电一体化的推出，不但提高了生产力、促进了工业发展，也实现了人通过发出指令达到远程控制机械设备的梦想。

1.机电一体化在现代企业中发挥的作用

1.1增强企业市场竞争力

机电一体化简单解释来讲就是通过综合利用微电子技术、计算机技术、机械工程技术以及控制工程技术等各方面因素，对企业的整个生产系统进行资源的合理配置。将数控技术运用于传统制造业是现代科技的一项重要突破，这不单单帮助企业提高了生产效率、缩短了生命周期，也让产品质量和档次得到明显提升，无形中使企业的市场竞争力得到增强。

1.2强化企业问题处理能力

智能技术的出现使高速化、连续化、复杂化的工业企业能够在更短的时间内对技术问题进行处理。专家系统、模糊控制功能和神经网络等智能技术的出现对企业的生产、控制、设备维护和质量诊断等工作的开展提供了极大的方便。将生产测试过程集合成为一个综合的一体化系统，不仅大大增强了各部分工作之间的紧凑性和连贯性，也让企业能对出现问题的阶段做出迅速反应并使其能够有针对性的予以修缮。这种监视集中但控制分散而且故障影响面积较小的操作措施使系统的可靠性显著提高。

1.3实现资源共享

为了保障企业能够提供经营、管理、决策的最有利环境，机电一体化实现了现场仪器与控制室设备的互联，这种控制一体化构想的出现，将人与人、人与生产经营合理的融合成一个整体，使不同厂家之间的产品兼容、互换与共享不再是梦想。这种共享形式的出现极大地提高了企业生产率、人员利用率并在节能减耗上做出了一定贡献。如此以往企业资金周转速度将得到明显提升，这在实现企业整体优化、提升企业综合效益方面都将画上浓墨重彩的一笔。

2.机电一体化的发展现状

机电一体化属于当今的新型控制技术，它的发展大致分为四个阶段。

首先，在电子技术已经开始发展成熟的20世纪中叶，人们为了完善产品性能开始将电子技术应用于工业企业，并取得了较好的成效。加上当时计算机技术日趋成熟人们开始考虑将电子信息技术与工业产业进行融合，由此，1952年第一台数控车床于美国出现，并引起了社会的广泛关注。

到了20世纪中后期，经过了多年的发展与完善，机电一体化技术开始趋于成熟，各国对于该项技术的兴趣得到了极大的提高。从60年代PCL投入生产到70年代汽车工业中机电一体化构想的应用再到80年代数控技术日益成熟，此项技术迅速成为发展机械工业技术的关键。

到了20世纪90年代后期，伴随着光学、电子通信以及细微加工技术的加入，机电一体化开始进入深度发展阶段。编程语言的多样化趋势，PLC在系统结构和编程语言上的质的突破以及多CPU和分布式替代原有单机结构主导市场前端，种种发展现状都让机电一体化技术逐步开始成为数控技术的主导。

90年代后期，人们开始引入信息技术到机电一体化理念，更加智能化、自动化的机械系统让该技术越发受到人们的青睐。就像控制机器人一样，通过微传感器和执行器技术的引入，企业已经开始实现对于机械设备的远程控制。机电一体化在人工智能技术、神经网络技术和光纤技术的迅速兴起下获得了更加广阔的施展空间，这使机电一体化发展成为一门完整的科学体系又迈了一大步。

3.机电一体化的未来发展趋势

经过半个世纪的历练，机电一体化技术已经在各个方面的都得到了很好的完善，通过在数控机床、柔性制造体系、计算机集成制造系统以及工业机器人中的综合应用，机电一体化程度已经成为提高企业集成度、合理优化企业资源发挥企业竞争实力的重要标准。

3.1智能化

人工智能一直是近年来各界研究者关注的重点，通过利用数控设备让机器来代替人类完成一些难度较高的工作是学者们致力研究的热点课题。智能化简单描述起来就是在控制理论的基础上，通过人工智能、运筹学、模糊数学以及心理学等多种科学的综合运用，对机械设备的各种行为进行描述，让机器模拟人类智能从而让机电一体化系统具有推理和判断能力，以便人类能够更加自由的控制设备行为。这不但是机械工业领域研究的重点内容也是社会各个领域关注的焦点。

3.2绿色环保

机电一体化的出现火速赢得大家的好评，究其原因，一方面源于该项技术对于人类物质生活的极大丰富做出了突出贡献，另一方面，机电一体化的实现使得资源过度开发等生态问题得到了有效改善。随着可持续发展理念的提出，人们的环保意识不断增强，对于生态环境的呵护越来越成为人们关注的重点，“绿色环保”将成为未来发展的一大亮点。目前，环保已经被提到日程上来，任何符合环保理念的设计注定被人们所追捧，任何危及社会环境不利于可持续发展建设的产品也注定将被市场所淘汰。因此，在这种全球化大背景下，绿色环保的机电一体化产品的市场将一片繁荣。

3.3网络化

机电一体化系统的火速发展离不开计算机技术的支撑。几年来，计算机网络技术发展日趋完善，人类活动的各个领域均离不开网络的辅助，尤其在实现远程网络控制方面更是对机电一体化技术产生了深远影响。除此之外，为使我国机电一体化技术的发展跟上国际步伐，计算机网络技术的引入至关重要。网络化不单纯需要网络将外界发展信息提供给国内企业更要帮助国内机电一体化产品打开国外市场。就目前发展看来，机电一体化技术已经实现了技术沟通零距离，如果能够实现设备无人值守式运行，那么机电一体化技术势必将为人类的生活提供更多难以预计的便利。

3.4模块化

模块化管理在机电一体化产品的研发中属于比较复杂但实用性很强的工程。对于各个控制单元、动力单元做出相应的标准化衡量，使各单元之间的匹配性能更加良好，保证机电一体化系统下的各个模块能够机密联系是实现模块化发展的首要任务。模块化性能的实现不但可以方便机电一体化产品的应用，也简化了产品装配和维修步骤。由此看来，机电一体化模块将是未来机电一体化产品发展的主要方向，而该模块化目标的实现要以引进大量先进技术和工艺为前提。

4.小结

机电一体化发展至今已经逐渐成为了一门有着自身体系的系统科学，随着科技社会的不断进步，也毕竟被赋予新的内容。在信息技术高速发展的背景下，智能化、系统化、微型化、模块化和绿色环保化将是机电一体化产品发展的主要方向。多种学科下的综合发展才使机电一体化技术得以形成，所以作为各个领域的综合发展的结晶，机电一体化产品有着其他产品所无法比拟的优点。本着以提高社会生产效率、促进工业企业快速发展的目标，机电一体化产品的开发将会成为工业社会发展进步的重要标志。我们需要熟知的是，智能一体化产品的出现必将使人们的生活条件得到极大提升，大力推动机电一体化系统的发展，是促使机械工业企业开辟新领域的必由之路，也是振兴机械工业企业的必由之路。

【参考文献】

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1.培养目标、专业定位不准。传统的机电一体化专业人才培养方案基本上按既懂机又会电来定位，往往造成机不太懂、电也不太通的尴尬局面，失去了该专业应有的特色，更不能满足重庆市汽车摩托车、装备制造、资源加工、高新技术四大支柱产业和沿海地区对人才的需求。

2.课程设置和教学内容不能满足企业需求。近几年来，重庆市机电一体化专业课程设置虽有所改进，但教学内容仍较陈旧，课程与教材内容重复较多，缺乏对学生智力的开发，学生所学到的知识与企业的要求尚存在差距。例如，数控加工工艺和刀具、CAD/CAM与数控自动编程、数控机床的维护与维修等教学还较薄弱。

3.体现工业发展水平的专业教材急待更新。目前高职院校所采用的机电一体化专业（数控方向）教材大多没有充分体现出行业的发展水平，形态单一，内容陈旧，实践性差。适合数控系统原理、数控机床故障诊断与维护维修和数控人才实训等课程的教材非常有限，且与生产实际相脱离。

4.实践教学方式不能体现高职教育特色。近几年，笔者所在的万州市一些职业院校在实训硬件选型上逐步趋向采用工业用数控机床、加工中心。由于数控设备价格昂贵，学校购置设备数量有限，只能给学生作演示实验，每个学生实际操作机会较少，而数控技术是实践性很强的一门综合技术，不通过实践的体验，很难学到操作技能，就达不到良好的教学效果。

5.“双师型”教师数量不足、素质不高。目前在重庆市的职业院校中，具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资数量严重不足，由于一些职业院校固有的体制和政策规定上的限制，从社会上引进既具有丰富实践经验，又有一定理论水平的工程技术人员来充实教师，在职称、工资、福利等方面得不到公正待遇，工作积极性得不到充分发挥。

二、高职机电一体化专业人才培养方案制定应注意的问题

1.形成新的人才培养机制。通过成立由学校、企业专家组成的专业指导委员会，充分的市场调研，确定本专业方向的理论与实践课程体系和人才培养目标。制订专业定位方向和人才培养目标，应立足库区，面向西部和沿海地区，以满足三峡库区工业经济快速增长对机电人才的需求。

2.注重学生综合素质的培养。学校要始终把德育放在首位，把学做人和学技能结合起来。特别在基础课、专业课教学和实践教学环节中体现素质教育，培养学生创业精神、创新精神、团队协作精神，进行爱岗敬业，艰苦奋斗的教育，帮助学生正确理解技术发展与劳动活动的关系，认识职业实践活动对经济发展和个人成长的意义，使受教育者形成健康的劳动态度、良好的职业道德和正确的价值观。

3.形成具有高职特色的专业教学计划。为了确保培养质量，突出职业能力，专业教学计划要随市场需要进行修改。将培养过程分为职业技术课程学习和职业岗位实训两个阶段。第一阶段围绕专业核心技术的学习，建立课程体系，优化课程组合，精选课程内容，突出实用性，将理论课与实践课融为一体，课堂教学与动手操作有机结合。第二阶段主要进行综合实践训练，使学生积累岗位工作经验。实践环节与理论教学的比例大于1：1。同时加强高等数学、大学英语、计算机应用等工具类课程的教学，为学生今后的发展奠定一个坚实的基础。

4.改革传统教学方式和考试方式。专业课程设置要随企业的需用而增减，随时进行调节，教学方式也要灵活。我校的高职机电一体化（数控方向）专业开设数控机床故障诊断与维修，引进具有丰富实践经验的企业技术人员作为任课教师，上课不照搬教材，每次课以不同的课题形式进行现场教学，培养了学生对实际问题进行分析和解决的能力。

以技能性综合实训相结合的考核方式代替传统的闭卷考试，成绩评定以学习过程为主。

5.重视两个基础实习环节。重视传统金工实习。现代制造技术是在传统技术的基础上发展起来的，自动化的数控机床，离不开传统的车、铣、刨、磨等加工技术，一个数控加工人员，如果不懂得刀具角度、切削用量和制造工艺，就不可能成为一个合格的数控人员。因此在教学计划中必须设置金工实习，一般在第二学期开设，时间至少1个月。

重视生产实习。加强实践教学环节，减少演示和验证性实验。在实践教学别要注重生产实习这个环节，学生到企业不仅是学习职业技能，而且还要学习企业文化，因此生产实习的时间和何时设置都应该全面考虑，时间不能少于一个月。

6.开展多渠道的实践教学方式。学校应走产学结合的道路，与企业共建实习实训基地；加强校内实训基地的建设，增加实验实训设备的投入；成立职业院校共享的实验中心、实训中心等，提供公共的实践教学平台；建立开放式实验室等措施。以增加学生实际操作的机会，也提高了职业资格证书的含金量。

7.推行职业资格证书。根据培养目标和职业技能鉴定考核的要求，建立以基本技能、专业技能、综合技能三大模块为主线的实践教学体系。实践教学做到三年不断线：一年级主要进行基本技能实训；二年级主要进行专业技能实训；三年级主要进行综合技能实训，让学生参加劳动部门组织的职业技能鉴定考核，获得相应工种的职业资格证书，实现职业资格零培训。

8.改革传统的毕业设计。可以将传统的毕业设计改为毕业综合实训，内容为设计、加工生产实用型零件。因为毕业综合实训是对学生职业技能的培养，与以往的毕业设计（论文）相比，实践教学的范围更广，意义更大，它不仅是学习和掌握岗位操作技能的关键环节，也是学生应用所获知识、技能和技术的一次综合训练。

9.加强教材体系建设。采用教育部高职高专规划与推荐教材和自编教材相结合的教材体系。教师根据现场调研、所任课程的发展现状编写讲义，力求贴近实际，使学生掌握较新的理论、技术、工艺，形成一套较为适用的教材体系。

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.141

0 引言

在应用机电一体化技术的过程中，其通常需要采用多种不同的形式对其进行整体性的应用规划。但在实际的应用过程中，其依旧会面临诸多的应用问题。其整体的机电体系的构建还不够完善。所以，为了能够提升机电一体化技术的整体应用效率，需要不断完善其整体的体系，最终让机电一体化技术得到良好的应用。

1 机电一体化发展方向

1.1 机电一体化数字发展方向

在化工企业中，机电一体化技术的应用十分广泛，在化工企业的生产制造过程中有着不可或缺的作用。在机电一体化技术的实际应用过程中，会根据不同的用途而分离出不同的发展方向。其中，机电一体化数字方向，这是当前非常看好的一方向。机电一体化数字发展方向主要是在计算机网络的基础上，发展的一种机电一体化制造技术，这种技术在进行实际使用的过程中，主要通过计算机网络系统来进行相应的操作。随着现在科学技术的快速发展，计算机网络技术也应用到了各个领域，在机电一体化技术的应用中，我们非常明显地看到其所在的优势。在进行实际操作的过程中，可以在很大程度上简化机电一体化技术的操作，例如：数控机床的操作，之前的操作比较繁琐，但是在数字化操作的基础上，就可以使操作变得简单化、智能化，并且还能够提高其计算的准确性。

1.2 机电一体化智能化发展方向

随着现在网络技术快速发展，网络技术在机电一体化技术中也得到了非常充分而有效的应用。前面我们对机电一体化数字发展方向进行了一定的分析，而机电一体化智能化发展方向也是目前所要关注的重点，智能化发展方向也是当前机电一体化技术发展的重点方向，也是相关研究的主要方向。在当前计算机网络的环境下，可以通过相关的程序，来对机电一体化技术应用的基本操作进行智能化控制，例如：在进行数控机床操作的时候，可以通过相关的程序，直接设定做需要操作的步骤，可以实现无人化操作。另外，现在的智能化控制还将多个学科领域进行了有效的结合，可以实现高度的智能化。但是由于目前一些技术性欠缺的问题，这种高度智能化的控制技术，还没有得到非常广泛的应用，但是智能化发展方向却是机电一体化技术发展的主要方向。

1.3 机电一体化的模块化发展方向

在当前互联网的时代下，机电一体化技术得到了更进一步地发展，其中模块化发展的方向已经成为了机电一体化技术发展你的必经之路。从一个客观的角度对其进行分析，我们可以看到，机电一体化本身的发展前景十分广阔，而现在的市场资源也非常丰富，因而机电一体化技术在进行发展的过程中，可以将现有的资源进行充分应用，也可以说，机电一体化技术在进行实际发展的过程中，已经得到了十分充足的资源配置。而从市场需求的角度来进行分析，目前市场上化工企业的数量和种类都非常多，市场的竞争也非常激烈。而企业在进行生产发展的过程中，最为注重的一点就是最终实现的效益。因而在进行实际生产的过程中，一定要对关键技术进行严格控制，并尽可能地使之优化。并子进行相关质检的过程中，严格把好质量关。由此可见，在进行实际生产和发展的过程中，机电一体化技术模块化发展是十分有必要的。

2 机电一体化技术在化工企业中的应用

2.1 机电一体化的网络化发展应用

现在机电一体化技术已经离不开计算机技术的支持，而为了能够更进一步地实现机电一体化的操作控制，可以将之与网络技术进行充分结合，并实现更加方便而准确的操作。由此可见，机电一体化技术网络化发展已经成为了其必然的发展方向。从当前的社会发展来看，网络已经在人们的生活中，乃至于各个生产发展的企业中，都得到了非常充分地应用，也可以说，网络已经成为了人们日常生活一部分，例如：购物离不开网络、看电视已经离不开网络、通讯离不开网络等等，这些都可以充分展示出网络在人们日常生活中不可或缺的地位。所以说，从不论是从哪个角度来看，都需要对网络的实践应用进行充分考虑。

2.2 机电一体化的绿色发展应用

随着经济的发展，社会的不断进步，人们对生活的要求也越来越高，当前的社会生产更提倡绿色发展。由此可见，机电一体化绿色发展方向也将是社会发展的必然需求。但是现在大多数工业企业在进行生产的过程中，都会对环境造成严重地破坏，这些问题都会对人们的生活造成一定程度的影响，还会阻碍社会发展的脚步，所以说，实现发展的绿色化是不可或缺的。从生产发展的角度来进行相应的分析，机电一体化绿色发展主要有以下两个层面的含义，接下来，我们就来对其进行一定的分析：（1）生产的绿色化。这一含义主要是通过从生产的角度出发，在进行生产制造的过程中，对原材料、生产工艺、制造技术等进行严格地控制，从生产制造的过程中，来实现绿色工艺的生产制造；（2）制造的绿色化。从机电一体化技术本身应用的特性来看，其中所使用到的机器数量比较多，并且应用的范围比较广，而在进行实际生产运行的过程中，会对环境造成一定的印象，因此，在进行设备的选择时，应尽可能地结合绿色生产的需求来进行选择，以降低对环境的污染。

3 结语

机电一体化技术在化工企业中的应用十分重要。其能够让机电一体化的应用效率得到全面性的提升。在进行整体的应用过程中，其需要采用多种不同的方法让机电一体化技术得到整体性的应用。同时还要明确机电一体化技术的应用发展。最终让机电一体化技术得到全方位的应用。

参考文献：

[1]莫卓宁.论工程施工中的机电一体化[J].现代商贸工业，2011（17）.

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.085 

0 引言 

就目前来说，科学技术的发展速度已经能够满足不同学科的交义运用。机电一体化技术的发展就充分体现了这一发展状态，尤其是在市政施工中的应用过程中。由于市政施工具有施工环境复杂以及建设项目多的特点，使得机电一体化的多元化作用得到了充分的发挥。文章对机电一体化技术未来发展方向进行了阐述，分析过程指出，机电一体化技术应朝着微型化、智能化、模块化、数字化、网络化以及人性化的开发方向发展。 

1 机电一体化技术概述 

就目前来说，机电一体化的运用范围十分广泛。其又被称为机械电子学，主要是以微电子技术、信息技术的形式服务于机械工程领域。主要应用的机械工程领域是系统的自动化和智能化两方面，这就意味着其是基于计算机技术、自动化技术以及传感器技术结合而成的综合性技术。在市政工程的施工中，机械一体化的运行好坏直接决定了实际的施工质量。从传统的方面讲，过去的市政工程机械运行都是纯机械式的，这就意味着其运行比较笨重，操作也不够便捷。随着社会的进步，科技的发展，当将机电一体化技术应用到市政工程的建设过程中后。市政工程建设的机械化发展方向也朝着智能化、远程控制化以及节奏紧凑化的方向迈进。这种发展状态，不仅保证了工程的建设质量，还在一定程度上减少了机电一体化操作人员的劳动量。由此可以看出，机电一体化技术在市政工程建设过程中的应用，极大的推动了施工建设的效率[1]。此外，随着机电一体化技术的不断更新换代，其燃油的消耗情况也得到了有效控制。 

2 机电一体化技术在市政施工中的应用 

2.1 提高施工智能化 

智能化控制是市政施工进行机电一体化的发展目标。具体应用过程即利用电子信息技术和机械控制技术，实现机械运行的智能化的管理。施工智能化是指，工程施工过程针对不同的情况下，可能出现的问题进行预先设计。当工程施工对系统当前的运行情况进行评估，并研究出简单的运行模式变化规律，这就实现了机电一体化技术提高工程施工智能化的基本需求。然而，现阶段，机电一体化技术应用了模糊数学、模拟智能、计算机技术以及传感技术等，这些技术使得工程施工应用机电一体化的发展方向朝着智能化迈进。 

2.2 形成作业模块化 

市政工程施工机电一体化技术的应用，其发展的前景是广阔的，具体包括：控制和操作模式的简化。换句话说就是智能模块化控制的实现。这种模块化的操作和实施就是利用某些固定的程序化模块与特定机械设备组合相配合，以此进行特定工况下的作业，如： 铺设沥青的工序采用联合沥青摊铺设备，在模块化控制的情况下，可根据不同的工程需求对摊铺设备进行模式设定，即在某个工段采用固定的速度、作业形式等。这样在该路段就可进行无干扰的作业，同时在自动检测系统的辅助下，可以将施工过程完全交给机械来完成[2]。 

2.3 实现节能减排 

机电一体化技术可以降低工程施工机械的能源消耗，而且在未来的机电一体化技术发展中将会得到进一步的提高。此外，将工程施工的机械运行实现高度智能化，可以为将机械的运行带来多功能化发展。这样一来，就可以利用较少数量的智能化施工机械完成大量的工程量，这无疑是对资源的最大节约。与此同时，高效的工程施工作业也在很大程度上减少了对生态环境的破坏。具体体现在减少机械设备的存放场地以及减少施工人员生活对周围环境的影响。 

3 机电一体化在未来的发展方向 

由于机电一体化技术的独特性，使其应用于工程施工时有着发展的综合性。机电一体化作为综合性发展的科学技术，它还能够以不同发展的方向向前发展。具体来说，当机电一体化技术向着微型化、智能化以及模块化方向发展时，就会使得被应用的工程项目呈现集成化建设。这是使工程项目的建设成果实现整体的模块化，这一平台的建成可以将机电一体化技术发挥出多项功能。在机电一体化技术的具体应用过程中，需要制造专用工具从而服务于工程项目的具体建设。而实现了模块化的机电一体化技术，在应用于具体建设时就可以通过更换不同的模块来进行操作。这样一来，就可以在很大程度上扩大机电一体化产品的应用范围。 

此外，随着信息时代的到来，人们对于快捷化、人性化服务的需求越来越高。这就要求机电一体化技术的发展，还应朝着网络化、数字化以及人性化的方向发展迈进。机电一体化技术的数字化可以实现对机电产品的远程控制，这就意味着其机电产品的运行是以人的意志为转移的，从而在一定程度上使应用的工程项目更具人性化建设[3]。 对于机电一体化的网络化发展，其可以实现了多个机电产品的联合工作。这就可以使机电产品能够完成一系列的复杂任务，在一定程度上降低了工作人员的劳动强度和设备的运行风险。 

机电一体化技术朝着上述几个方向发展，是未来对其进行科学技术研究的主要内容。因为这些方向可以使其应用的范围和使用的领域更加多元化。尤其是机电产品一机多用的功能，在很大程度上减少了设备的重复使用。而且，还使能源得到了更有效的利用，所以，这是实现机电一体化产品绿色发展的重要发展方向。 

4 结束语 

总而言之，机电一体化技术在各个领域的应用，都在一定程度上推进了其行业的发展速度。尤其是对于市政工程的施工过程来说，由于其建设的重要性，机电产品的应用则为其带来了快速发展的契机。所以，我们务必要顺应时代科学技述的发展潮流，提高对机电一体化技术的认识。并将其投入到现代化的建设当中，使其发挥出综合性的作用。 

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1机电一体化

机电一体化这一技术的切入点是在系统工程当中，主要结合了机械、电子技术等先进的综合性技术，机电一体化技术可以说是对相关技术原理以及机电产品得以实现的技术总称，机电一体化产品则是由多个具有特殊功能的电子元器件所组成的有机的整体，这一整体能够很好的满足人们的使用要求，我们知道机电一体化技术的组织结构是非常复杂的，整体来看是由五个主要的部分构成，它们分别是机电机械装置、传感器、机电执行装置、动力源和计算机。

2机电一体化产品的优点

（1）功能全。机电一体化产品具有其他产品不具备的优点，像记忆、控制、信息的处理等等，这样也能够使产品的性能会提高到一个层次，更加的多元化、智能化。（2）结构简单。现阶段的机电一体化产品正在向着轻、薄、细的方向发展，所以机电一体化产品的设计和制造也是采用的标准化的方法进行的。（3）具备自我监控功能。这一功能是目前大部分的机电产品所不具备的，机电一体化产品的自动监视功能可以让自身的安全可靠性能得到大幅度的提升。从而进一步的保障了产品的安全。

3我国机电一体化技术的发展与思考

近几年，我国对机电一体化产品的研究有了很大的进步，比如我国的煤矿机电一体化产品就已经成功的占领了国内的市场，随着机电一体化进程的不断加快，生产效率的提高，会有很多外国市场也会被成功占据，而机电一体化中最明显的一个成果就是国产全数字化直流提升机的成功研制，这一技术的出现让我国的煤矿机电一体化上升到了另一个层次上，但是在不断发展的同时，煤矿机电一体化产品还是出现了一些问题，像煤矿核心部分的国产化水平还是相对较低的，单机很多都没有通信功能，可以说这些机电是处于自动化的状态，但是通信是封闭的，虽然说设备的监测信息数据很多，但是很多都没有得到有效的利用。所以说在发展我国的机电一体化产品的时候，在技术上还是要注意以下几点问题：（1）任何一个装置都是要有自主知识产权的，这样才可以进一步的增加机电一体化产品供需比例，不至于比例太过失调；（2）增加机电一体化产品的通信功能，这样才能够让机电一体化产品在今后的运用中更能够适应综合自动化的需要。

4机电一体化的发展趋势

机电一体化是目前集机械、电子、计算机等多种学科的交叉综合，机电一体化的发展也进一步的促进着相关电子技术产业的发展，基于此种情况，机电一体化的发展方向也被奠定，主要方向体现在以下几个方面：（1）光机电一体化。这一系统主要部件为传感系统和信息处理系统，因此运用光机电一体化技术能够改善机电一体化的信息处理系统的相关性能，也正是因为光机电一体化的特殊性能，使得机电一体化产品的发展趋势也正向着这一方向发展。（2）技术产品的网络化。计算机技术的发展带动了网络技术的进步，网络技术的不断发展也进一步的促进者科学技术、政治领域的变化，这样一来，企业的竞争也在不断的出现多元化的趋势，可以说只要有机电一体化产品被研发出来，只要是质量可靠的，基本上都会快速的畅销，这也是网络的功劳，因此机电一体化产品的大方向就是向着网络化的方向发展。（3）全球系统化、智能化。从目前的情况来看。机电一体化产品的全息特征已经显现出来，而且随着科学技术的不断发展，智能化的水平也变得越来越高，使得很多的机电一体化产品具备了判断推理，自主决策等功能，以此来获得更高的控制目标。（4）微型机电化。这里主要指的是尺寸不会超过1厘米的机电一体化产品，也就是说机电一体化的发展进程正在向着纳米的方向发展，使得机电一体化的机体、执行机构、传感器等部件都能够有效的结合在一起，最重要的是体积很小，因此我们说微型及电话也是机电一体化的一个重要的发展方向。（5）机电一体化产品的绿色发展。机电一体化的发展给我国的工业发展带来了巨大的便捷，同时也给人们的生活带来了巨大的变化，使得人们的生活越来越丰富，但是在舒适生活的背后，资源也正在逐渐的减少，生态环境遭受到了前所未有的打击，基于此种情况，人们逐渐认识到了保护环境的重要，要把对自然地伤害弥补上，也正是在这样的一种思想促使下，绿色产品的概念随之产生，可以说在环境异常紧张的今天，绿色化的发展时将来时展的大趋势。

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机电一体化技术是从系统工程的理论入手，将当前先进的机械电子技术融合起来形成更加高效的技术系统。一般来讲，机电一体化技术主要涉及到机电一体化产品和机电一体化技术两个方面的内容，由此形成机电一体化系统。从理论上来讲，机电一体化系统主要涉及到机械装置，执行装置，动力源，传感器，计算机这五个基本要素。将机电一体化的理念运用到机电一体化产品设计中去，由此是的机电一体化产品展现出以下的优势：其一，功能多样化和智能化，实现了记忆，运算，控制和信息处理等功能的拓展；其二，机电一体化产品的结构更加简单，并且朝着标准化和规范化的方向发展，设计制造的专业化程度也不断提升，使得机电一体化产品具备轻薄细巧的特点；其三，依据不同负荷和运行情况，制定更加高效的运行方案，实现对于机械运行模式的调整和控制，能够促进成本的缩减；其四，在智能技术纳入之后，不仅仅可以实现全程的自动化监控，还可以自动诊断故障，由此使得系统的稳定性和可靠性大大提升。

2机电一体化的发展现状

我国机电一体化技术发展始于上世纪六十年代，从一片空白到当前人工智能技术的广泛应用，这充分证明了我国机电一体化发展飞快，并且很快的成为影响人们生活和生产不可或缺的重要技术基础。当前随着集成电路和计算机系统技术的快速发展，我国机电技术发展也朝着更高层次方面去前进，无论是我们经常使用的电视机，还是工业生产中使用的流水线生产设备，或者是电子数码产品，都可以看到机电一体化技术的应用。但是相对于国外其他国家机电一体化发展水平来讲，当前我国机电一体化发展还存在很多缺陷和不足，具体来讲其主要体现在以下几个方面的内容：其一，机电一体化产品质量难以保证，很多机电产品还处于较低的层次中，难以在激烈的市场中占据有利地位，属于机电一体化产品体系中的最低层次；其二，机电一体化的技术基础比较薄弱，自主研发能力欠缺，专业化机电一体化设计人才缺乏，难以保证机电一体化技术创新发展；其三，机电一体化技术进步趋势不明显，高水平的机电一体化产品在整个工业体系中的比重不大，其对于经济增长造成的影响也不是很明显。当然随着人们对于机电一体化产品的认知不断提升，需求不断增加，国家政策环境不断完善，科研创新能力不断提升，上述的各种问题都将一一解决，由此引领我国机电一体化技术朝着更加理想的方向发展和进步。

3机电一体化的发展趋势

立足当前机电一体化的发展现状，依照当前机电一体化发展规律和特点，对于机电一体化的发展趋势进行预测，并且依照这样的预测结果去引导机电一体化的技术创新和理论研究工作，是很有必要的。具体来讲，当前机电一体化的发展趋势主要呈现在以下几个方面：

3.1光学化

原始机电一体化系统主要是有传感系统，能源系统，信息处理系统，机械结构等部件构成，相信随着光学技术的融入，不仅仅使得传感系统，能源系统和信息处理系统的性能得以提升，还打开了机电产品设计的新格局，即光机电一体化。其特点主要体现在以下几个方面：其一，层次多，覆盖面积比较广泛；其二，结构不断简化，方便操作；其三，精度得以不断提高，功能朝着多样化发展；其四，可靠性不断提升，保证了稳定运行，并且有着较高的使用寿命。

3.2智能化

机电一体化技术的智能化，主要是指将计算机技术运用到机械设备中去，只要输出简单的程序命令，就使得机械设备按照理想的方式去运行。其技术优势主要体现在：技术应用范围比较广泛，需求的技术人员不多，实现了劳动力的缩减，可以达到资源优化配置的作用；其二，依靠智能技术，使得机械设备能够做好简单重复操作的工作，但是在人工智能技术体系不断健全的背景下，机电一体化系统下的机械设备活动能力将越来越灵活，甚至可以具备基本的逻辑判断思维，能够自发的根据情况进行自我决策，以达到预期的运行效益。以数控机床的诞生为例，其就是利用数控技术，采用计算机对于机械加工过程进行控制和管理，发挥驱动单元和机械执行的效能。

3.3环保化

为了机电一体化的发展同样需要秉持可持续发展观，处理好机械设备运行与资源消耗，经济发展质量之间的关系。因此，新时代的机电一体化也需要向着环保化的方向发展和进步。具体来讲，其主要体现在：其一，在进行机电一体化产品设计的时候，融入环保理念，将生产，包装，使用和销毁等多个阶段考虑进去，本着提高资源利用率，减少环境污染的目的，去进行优化设计；其二，从机电一体化能耗消耗的方向入手，保证机电一体化系统效益发挥的同时，实现机电一体化能耗量的降低，引导其朝着集约化的方向发展和进步。

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机电一体化是机电一体化技术及产品的统称。所谓机电一体化技术是在机械控制中引入电子技术，也就是在机械运动中采用传感器检测设备，由计算机对检测数据进行处理运算，计算获得预先指定机械运动的控制信号，并由接口技术将控制信号传输给控制执行装置，实现各功能单元以及整个系统配置最优化的系统工程技术。

1、机电一体化技术发展的方向

机电一体化已发展成综合运用机械电子技术、自动控制技术、计算机技术、光电技术、数据传输技术等群体技术,工业生产已由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。机电一体化产品的各个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。机电一体化朝着以下几个方向发展。

1.1 光机电一体化方向

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

1.2 柔性化方向

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

1.3 智能化方向

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

1.4 仿生物系统化方向

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

1.5 微型化方向

目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时，机械和电子完全可以“融合”机体，执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

2、机电一体化技术应用

2.1 在现代机械制造业中的应用

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

2.2 在工业生产流水线中的应用

机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在工业设备生产流水线中的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大幅度改善生产的产品质量,提高其国内、国际竞争能力。

2.3 在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢－连铸－轧钢综合调度系统、冷连轧等。钢铁企业的 CIMS 是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。

3、结语

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

参考文献

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［关键词］

机电一体化；概述；发展前景

一、机电一体化技术概述

随着社会和科技的迅猛发展，学科之间相互渗透，这促使了工业技术的更新发展，进而带动了机电一体化技术的发展，同时机电一体化技术的发展也带动了工业技术的进步。

二、机电一体化技术的国内外发展状况

（一）初级阶段：20世纪60年代前。此阶段，人们自发地将电子技术和机械设备结合来改进产品的性能指标。由于科学技术发展水平的限制，使得电子技术和机械技术无法深度结合，当时的研发出于一种自发因素，生产的产品应用受到极大的制约。

（二）蓬勃发展阶段：20世纪70—80年代。此阶段，计算机技术和微电子技术的快速发展为机电一体化技术的发展提供了技术支持和基础条件。同时，国际上也逐渐重视机电一体化技术的发展。

（三）转型阶段：20世纪90年代后期。此时，机电一体化技术向多个领域进行渗透并呈现出新的特征。新型技术领域的发展也带动了机电一体化技术不断前行，这些学科和技术之间的互相渗透与融合也带动了科学技术的发展。基于上述背景，国内很多大专院校和企事业单位分别设立了专业与岗位，对机电一体化技术开始深入研究，但与外国相比仍存在较大差距。

三、机电一体化技术的发展前景

（一）智能化的前景方向“智能化”可以理解为将计算机技术融合到机械设备中去，根据具体需求设置不同的程序，让机械设备遵循事先编制好的程序完成具体的操作功能。这种技术既可以减少劳动力又能实现资源的优化配置。机械设备的智能化是机电一体化技术智能化作为前提和保障的。因此，机电一体化技术智能化势在必行。

（二）绿色化的前景方向人类社会的发展离不开自然资源。然而，随着社会进步，剩余的自然资源有限，环境的破坏也越发严重，因此，各个国家都意识到环境对于人类的重要意义，环境保护成为各种技术和各个领域发展所考虑的基本因素。我国提出的技术发展绿色化、环保化和可持续发展正是这方面的最好体现。利用机电一体化技术生产的产品在研发、生产等各个环节，都要考虑资源的利用和对环境的影响，从而实现机电一体化技术的绿色化。

（三）微型化的前景方向随着微电子技术的快速发展，微型化已逐步渗透到各个学科领域当中。机电一体化技术的微型化必然成为其发展方向。现在许多的机电一体化产品都向微米级和纳米级发展，它们具有体积小、能耗低等优势，这些优势必将成为机电一体化技术未来发展的一大特色。

（四）网络化的前景方向网络技术的飞速发展带动了科学技术、生产、生活等多个领域的不断变化。机电一体化产品的研发和生产通过网络会迅速传播到全世界。机电一体化设备和产品更加应该顺应网络化的潮流，这样才能立于不败之地。

四、结束语

我国的机电一体化技术虽然起步较晚、发展较滞后，但我们看到了世界机电一体化技术发展的潮流，增强自身实力，增加信心，不断进取，脚踏实地，共同努力，让我国的机电一体化技术在智能化、绿色化、微型化、网络化的前景方向上不断前行。

参考文献：

［1］中国机电一体化协会.用信息化提高我国制造业竞争能力［J］.Cameta资讯，2003.

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中图分类号：TH-39；TD63 文献标识码：A

1机电一体化概要

机电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

2航空工业领域机电一体化的发展状况

航空工业机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

20世纪60年代以前为探索阶段。在这一时期，各国都在积极探索航空航天技术，并将最新电子技术积极的运用于完善航空机械产品的性能方面，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了航空工业的发展，对于先进战斗机的需求，推动了航空领域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，进一步推动机电一体化技术的普及。但是，由于工业技术基础的限制，这一阶段总体上还处于探索阶段，对于机电一体化技术运用程度还不深，也无法进行广泛的推广；20世纪70到80年代为初步发展阶段。这一时期，由于计算机技术、控制技术、通信技术等更先进技术的出现，航空技术领域得到了蓬勃发展，规模集成电路和微型计算机等充分运用到了航空工业领域，为机电一体化与航空工业的深度融合奠定了坚实的基础；20世纪90年代为快速发展时期。这一时期，机电一体化技术世界航空工业领域得到比较广泛的承认，以机电一体化技术为基础的航空工业得到了极大发展，基本成为航空工业的支柱性技术，90年代后期，航空工业开始向智能化方向迈进，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；21世纪以来，人类进入了宇宙时代，航空工业领域对于机电一体化的运用更为精纯，大规模系统的建模设计、分析和集成方法、人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为航空领域的机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

3航空工业领域机电一体化的发展趋势

3.1航空制造业的智能化

在现代信息技术的支持下，智能化已经成为目前航空工业领域机电一体化技术的一个重要发展方向，也是最主要的方向。人工智能的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。特别是在飞行系统的建设，自动导航、自动驾驶等以机电一体化技术为基础的航空智能化已经取代传统的飞行操控方式，成为航空领域主要的飞行控制技术。

3.2航空管理技术的网络化

航空管理技术的网络化也是机电一体化技术背景下，航空工业技术发展的必然趋势。20世纪90年代，计算机技术得到突破性发展，世界进入计算机时代。计算机技术的兴起和飞速发展给航空工业带来了巨大的变革，计算机网络将整个航空技术领域和各种设备连成一体，实现了生产和操作、空中和地面的一体化发展。而基于计算机技术的各种航空远程控制和监视技术本身就是机电一体化产品。因此，航空工业机电一体化朝着网络化方向发展成为必然趋势。

3.3航空设施设备的微型化

得益于机电一体化技术，航空设施设备还呈现出了微型化的发展趋势。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。而航空航天工业中所需要的各种特殊材料的生产、重要零部件的制造、关键技术的革新都都离不开设施设备的微型化。机电一体化技术无疑为实现航空设施设备的微型化提供了条件。

3.4航空工业生产的绿色化

节能环保、绿色生产也是航空工业领域探索的重要方向、航空技术的发展为人类的航天事业提供了极大的便利，但是由于航空工业是一个大动力、高耗能、高投入的产业。在自然资源不断减少，生态环境受到严重污染的背景下，探索绿色航空工业技术成为航空领域的重点攻坚任务。在机电一体化技术的帮助下，绿色航空产品概念应运而生。机电一体化使航空工业在设计、制造、使用过程中，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。因此，促进航空产业的绿色发展，也是航空工业机电一体化发展的重要趋势之一。

参考文献

[1] 徐晓娜，朱柏龙.机电一体化技术的发展与思考[J].科技致富向导，2014（17）.

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1 机电一体化概述

日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合，机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广泛。

2 机电一体化的发展现状

机电一体化的发展总共经历了3个阶段。上世纪60年代以前是机电一体化发展第一阶段（初级阶段）。这个时期，人们主要利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。第二个阶段是上世纪70-80年代（快速发展阶段）。这一时期计算机技术、控制技术、通信技术都得到了快速发展，为后来的机电一体化发展奠定了技术基础。而大规模、超大规模集成电路与微型计算机的迅猛发展，则为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。第三阶段则是上世纪90年代后期至今，这一阶段机电一体化技术开始向智能化方向迈进，进入深入发展时期。此时光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。我国则是从上世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。

3 机电一体化技术的应用

（一）机床数控领域

机电一体化在数控机床领域的发展已经有40年的历史，在技术领域有了进一步的提高，无论是在结构上功能上还是在操作上都发展的比较完善。类型具有总线式、模块化、紧凑型的结构，在开放性设计中，这种设计硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性的，可以大大提高用户的使用效益和智能化的。在机电一体化的系统研究中分出多级的网络，这样能使复杂加工系统的作业能力的运行。

（二）计算机集成制造系统的领域及工业机器人

计算机系统的组合不是分散的子系统的组合，它是由全局的实践总结出最优的系统的组合，它需要各个部门加强沟通，围绕制造展开工作。当产品的集成度越高，就能够使各个生产要素间的配置更加合理和完善。工业机器人首先出现的是不够灵活的半机器人，它根据示范的动作进行重复的运动，在工作中，不会考虑工作环境和作业对象的变化。而现代的机器人，里面装有不同的传感元件，机器人可以作业环境和对象做出简单的信息判断，并能做出简单的分析。这是机电一体化发展的新成果，也是其发展的前景所在。

4 机电一体化技术的发展方向分析

机电一体化是机械工业发展的进步的表现，近年来，机电一体化在国内外都有了全新的发展，并且广泛的被人们用于各个行业，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。进入21世纪机电一体化技术将向以下几个方向发展。

（一）机电一体化发展的智能化、数字化趋势

首先机电一体化发展的智能化趋势。机电一体化的发展打破了传统机械自动化或者半自动化的局面，实现了智能化，这也是今后机电一体化的重要发展方向。嵌入式智能控制的算法运用，使机电一体化的产品发展为智能化，是模拟人脑的人工智能的产品，它可以根据系统的设置来做出判断以及决策，可以取代人们的部分脑力劳动。其次机电一体化发展的数字化趋势。奠定机电产品数字化的基础是微控制器及其发展（如不断发展的数控机床和机器人）；而计算机网络的迅速崛起则为数字化设计与制造铺平了道路（如虚拟设计、计算机集成制造等）；数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

（二）机电一体化发展的网络化趋势

网络技术在20世纪90年代异军突起，其兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片、企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成计算机为中心的计算机集成家电系统（CIAS），使人们在家里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朝着网络化方向发展。

（三）机电一体化发展的微型化、模块化趋势

首先机电一体化将向微型化方向发展。机电一体化产品生产的厂家很多，但是如果统一开发标准机械、电气、动力等方面的机电一体化产品并不是一件容易的事情，制定统一的标准，才能使各部件、单元匹配成功。机电一体化的生产商也可以根据自己产品的需要或者国外最新的产品的模型来进行创新，更新换代自己的产品，并不断地扩大生产规模，使机电一体化的发展走向正规化和统一化。其次机电一体化将向微型化方向发展。在20世纪80年代末机电一体化向微型机器和微观领域发展。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t疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

（四）机电一体化发展的绿色化、系统化趋势