時間：2023-09-03 14:48:59
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關鍵詞：機電一體；選型設計；發(fā)展方向
中國機電設計邁入PLM全新階段，正挑戰(zhàn)著了前所未有的，不可預測的難題，一個個久戰(zhàn)沙場經久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán)，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統(tǒng)三國，光復舊業(yè)的重任，此時數(shù)系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機電設計領域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機電一體化設計系統(tǒng)，從產品的概念設計到產品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規(guī)范化的，在滿足用戶設計的前提下，數(shù)值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化，支持復雜環(huán)境下，多工況，多耦合場設計。
一、控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設計：
1、單片機 選用INTEL公司生產的8031單片機單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉矩、閥門開啟、關閉及閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機構的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號。
2、三相PWM波發(fā)生器 PWM波的產生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，并存入內存，然后通過查表及必要的計算產生PWM波，這種方法占用的內存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統(tǒng)的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。
3、智能逆變模塊IPM 為了滿足執(zhí)行機構體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機構主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經計算可知，選用日本產的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關和驅動電路、制動電路于一體，并內置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關器件。
4、位置檢測電路 位置檢測電路是執(zhí)行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。
5、電壓、電流及檢測 檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。
6、通訊接口 為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網和遠程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。
7、時鐘電路 時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS12887。DS12887內部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。
8、液晶顯示單元 為了實現(xiàn)人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設置或調試。并采用文字和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。
9、程序出格自恢復電路 為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監(jiān)視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖剑_2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1． 0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續(xù)監(jiān)視程序運行。
二、機電一體化的發(fā)展方向
機電一體化向智能化方向邁進.20世紀90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(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。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎。
關注六個發(fā)展方向:
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技術的發(fā)展和進步。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：
1、智能化：智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。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品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。
2、模塊化：模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，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品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、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)出新產品，同時也可以擴大生產規(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，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產機電一體化產品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3、網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現(xiàn)場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(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 appliance system，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發(fā)展。
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1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小、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，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
關鍵詞：機電一體化；特征；發(fā)展趨勢
隨著日新月異的技術更新，機電一體化發(fā)展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術以及計算機技術發(fā)展，為機電一體化發(fā)展目標實現(xiàn)奠定了基礎，能夠實現(xiàn)技術結構的優(yōu)化目標，在機電一體化的技術應用下，就能提高生產力水平。從理論上對機電一體化技術發(fā)展研究分析，就能從理論層面提供支持依據(jù)。
一、機電一體化技術發(fā)展歷程和主要的內容分析
1.機電一體化技術發(fā)展歷程分析
機電一體化主要是電子技術和機械設備的有機結合，從而將機械設備的動力以及電子技術的信息處理功能充分發(fā)揮，實現(xiàn)自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術基礎上發(fā)展的，在當前已經成為獨立的學科，從技術層面來說，主要體現(xiàn)在對機電一體化的產品有效實現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產品的基礎層面來說，就是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結合構成的新系統(tǒng)，這就成為了有著新功能的產品。機電一體化的進一步發(fā)展過程中，在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個領域的優(yōu)勢相結合，實現(xiàn)概念上以及技術上的融合。我國的機電一體化發(fā)展經歷了幾個重要階段。上世紀80年代，學術界對機電一體化進行了研究，經過了幾十年的努力，在理論上以及技術層面上都實現(xiàn)了長足發(fā)展，在數(shù)控技術方面的市場占有率也逐年提高，機械生產能力也有了大幅度提高。工業(yè)機器人的實際生產應用，對控制系統(tǒng)以及軟件編程技術的應用等，都從很大程度上促進了生產效率的提高。在計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績，已經在多個制造生產領域的發(fā)展中得到了廣泛應用，發(fā)揮著重要作用。
2.國外機電一體化技術發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機電一體化技術發(fā)展可以分為三個階段：第一階段又稱之為初級階段，出現(xiàn)在20世紀60年代以前，這一時期是機電一體化技術的雛形，是人們不自覺地利用電子技術并且傳承下來；第二階段稱之為發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀80年代末期，機電一體化技術的各項產品都有著很大的發(fā)展；第三階段是深入發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀90年代后期，世界各國都開始研發(fā)和關注機電一體化的技術和新產品。日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術會議，可以稱為機電一體化技術發(fā)展階段的標志，世界各國也從此大力推動和發(fā)展機電一體化的技術和產品的研發(fā)。在深入發(fā)展時期，機電一體化技術進入了向智能化方向的新階段，一方面出現(xiàn)了光學、通信技術、微細加工技術等新的機電一體化技術和產品，另一方面對機電一體化技術的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前，機電一體化產品開發(fā)和應用方面處于世界領先地位是日本和美國。
3.國內機電一體化技術發(fā)展現(xiàn)狀
我國的機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，如當前國內外在開發(fā)煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是總體技術上，國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機，截高范圍2.0m～6.0m，可達截割功率2×825kW，而國內引進6LS3，6LS5和7LS5型6臺，SL500型3臺，EL3000型1臺，最大裝機總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測、故障診斷技術上，目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點，而國內卻達不到這一水平；三是自動調高技術上，基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術在國外比較容易實現(xiàn)，而國內在研采煤機仍未實現(xiàn)記憶截割。
4.機電一體化技術主要內容分析
機電一體化技術涉及的內容比較豐富。機電一體化技術方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對電子以及機械技術的應用下，能將兩者得以有機結合，就能充分發(fā)揮綜合技術的應用優(yōu)勢。因此，機電一體化技術涵蓋技術以及產品兩個層面的內容。機電一體化系統(tǒng)，也就是產品方面，是通過多個特定功能機械以及電子技術要素構成的整體，使人們的實際生產制造的需求得到滿足。機電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。除此之外，機電一體化內容中的系統(tǒng)設計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發(fā)展目標都能有效實現(xiàn)。機電一體化工程作為電子和機械工程集合，通過機電一體化技術設計制造體系應用，在實際應用中的作用發(fā)揮也比較顯著。
二、機電一體化產品特征類別和核心技術分析
1.機電一體化產品特征類別分析
機電一體化的產品特征也比較鮮明。機電一體化產品的結構比較簡單，產品的輕細巧等特征比較突出，并且比較容易實現(xiàn)標準化、模塊化的設計制造。機電一體化的產品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠將產品的高效性以及智能化的優(yōu)勢充分發(fā)揮，并能起到自動監(jiān)視的功能和診斷功能等，在產品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負荷以及運行情況加以有效調整控制。另外，機電一體化的產品類型也比較多。機械產品當中一部分控制功能及機構用電子裝置替代，其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產品。此外，比較典型性的產品有著較為完整性的結構，其中比較常見的就是工業(yè)機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產品，兩者結合，就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設備的信息處理機構，比較常見的產品有全電子式電話交換機以及電機調速裝置等內容。
2.機電一體化核心技術分析
機電一體化的核心技術比較多。計算機和信息技術是比較重要的應用技術，能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術當中的專家系統(tǒng)技術以及人工智能技術也是比較常用的。機電一體化核心技術中的系統(tǒng)技術，是通過整體概念對多種相關技術進行組織應用的，其中接口技術就是比較常用的。為保障計算機的通信，要對數(shù)據(jù)傳遞格式進行規(guī)格化以及標準化呈現(xiàn)。目前這一應用技術中的開發(fā)成本比較低，在高速串行接口的應用方面比較突出。機電一體化核心技術當中的機械本體技術是比較重要的應用技術。這一技術主要應用于對性能的改善以及質量的減輕等層面。當前的機械產品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產品質量，要在結構上加以優(yōu)化，并加強非金屬材料的應用。這一技術的應用響應速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。機電一體化核心技術當中的信息處理技術以及傳感技術也是比較常見的應用技術。信息處理技術的應用中，將微型計算機在實際工作中加以科學應用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當前的技術進一步升級下，對光纖電纜傳感器的應用比較重要。另外，機電一體化核心技術當中的軟件技術以及驅動技術也是較為常用的技術。軟件技術應用是和硬件協(xié)調應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產維修效率，以及軟件的標準化應用是發(fā)展的重要課題。在驅動技術的應用下，在響應速度上也能有效提高，對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。
三、機電一體化技術應用領域和發(fā)展趨勢探究
1.機電一體化技術應用領域分析
機電一體化技術的廣泛應用對我國的經濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術的應用在當前社會發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術優(yōu)化，機電一體化技術在數(shù)控機床的應用使之結構、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結構應用下，使得數(shù)控機床的結構得到了優(yōu)化。應用CPU以及多主總線體系結構，進行開放性設計等，能提高接口的標準化，實現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實現(xiàn)，機電一體化數(shù)控機床系統(tǒng)就能實現(xiàn)二維以及三維的動態(tài)加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設計使得控制功能也得到了有效提高，可有效實現(xiàn)多過程以及多通道控制。例如：當前市場上的CK0632數(shù)控機床就是采用機電一體化設計的數(shù)控機床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承，回轉精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵，經過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機床加工精度。CK0632數(shù)控機床機床也可實現(xiàn)自動控制，完成車削多種零件的內外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數(shù)控機床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發(fā)出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前，CK0632數(shù)控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。機電一體化在工業(yè)機器人領域當中的應用也比較突出，第二代機器人的設計中，對各種傳感元件進行了科學應用，這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術的應用能準確判斷分析對操作信息的處理，并進行反饋控制。在第三代的機器人設計中，就通過多感知功能的應用，有效實現(xiàn)復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業(yè)的獨立性層面有著充分體現(xiàn)。
2.機電一體化技術發(fā)展趨勢
隨著時展以及技術進步，機電一體化技術也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的重要不同。近些年，我國在處理器技術上的進步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標實現(xiàn)，對機電一體化的智能化發(fā)展目標實現(xiàn)提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現(xiàn)和實際的應用，對人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動。機電一體化技術的網絡化發(fā)展將實現(xiàn)。網絡技術在當前的發(fā)展比較迅速。進入新的時代，在網絡技術的支持下，機電一體化的網絡化目標將得到實現(xiàn)，在遠程控制技術的應用作用上將更加突出，同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。機電一體化技術的系統(tǒng)化趨勢比較突出，也就是在系統(tǒng)結構上的模式化以及開放式的總線結構應用，對系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中，能加強通信功能，可實現(xiàn)遠程以及多系統(tǒng)的通信。不僅如此，機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。這主要體現(xiàn)在電子部件的微型化，在產品的體積層面不斷縮小等。這樣就會促進機電一體化的設備運行效率提高，靈活性更加突出。
四、小結
綜上所述，機電一體化的發(fā)展中，技術的升級進步對機電一體化設備的優(yōu)化起到了很大促進作用。我國在機電一體化的發(fā)展中有了長足進步，但是在發(fā)展中存在著諸多不足。從理論上對機電一體化的技術進行研究分析，就能為實際機電一體化發(fā)展提供理論支持，帶動我國機電一體化領域的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻：
[1]張立輝.機電一體化技術的發(fā)展歷程和趨勢[J].機械管理開發(fā),2011(1)．
[2]孫玲.大數(shù)據(jù)時代的計算機信息處理技術分析[J].科技展望,2016(26)．
[3]張振華,趙燦林.淺談機電一體化技術發(fā)展趨勢[J].職業(yè),2009(9)．
[4]繆學勤.工業(yè)4.0推動機電一體化走向智能技術系統(tǒng)[J].自動化儀表,2016(37)．
1、機電一體化專業(yè)在機械技術、電腦技術、系統(tǒng)技術、自動技術、傳感技術、伺服技術等方面都有涉及，總體前景看好。
2、機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化相互融合的一門專業(yè)。是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合。
3、機電一體化技術專業(yè)應用領域廣泛。畢業(yè)生主要可從事數(shù)控設備的維護、調試、操作、制造、安裝和營銷等技術與管理工作，就業(yè)崗位群大。該專業(yè)培養(yǎng)具有機械、電子、液（氣）壓一體化技術基本理論，掌握機電一體化設備的操作、維護、調試和維修，掌握應用機電一體化設備加工的工藝設計和加工工藝的基本方法和基本技能的工程技術人才。還包括電、車、鉗三種工人的職業(yè)。
（來源：文章屋網 ）
一、機電一體化的核心技術
1.機械技術。機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其高、新技術來更新概念,實現(xiàn)結構上、材料上、性能上變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2.計算機與信息技術。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3.系統(tǒng)技術。即以整體概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā),將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元,接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面,是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
4.自動控制技術。其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統(tǒng)設計,設計后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
5.傳感檢測技術。傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官,是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，其功能越強,系統(tǒng)的自動化程序就越高。
6.伺服傳動技術。包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件，對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發(fā)展進程
1.數(shù)控機床問世。自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已50個年頭。我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展階段,尤其是在1999年后,國家向國防工業(yè)及關鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金,使數(shù)控設備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術的發(fā)展。我國的集成電路產業(yè)起步于1965年,經過30多年發(fā)展,已初步形成包括設計、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產業(yè)結構。
3.可編程序控制器(PLC)的應用。上世紀60年代后期,美國汽車制造業(yè)開發(fā)一種Modular DigitalController(MODICON)取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產的PLC，70年代是PLC崛起,并首先在汽車工業(yè)獲得大量應用。80年代是它走向成熟,全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發(fā)展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向現(xiàn)場總線網絡的體系結構,采用開放的通信接口,如以太網、高速串口，從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統(tǒng),正隨著計算機技術、通信技術和編程技術的發(fā)展,趨向于建立同一硬件平臺,運用同一個操作系統(tǒng)、同一個編程系統(tǒng),執(zhí)行不同的DCS和PLC功能，這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現(xiàn)。以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發(fā)展的關鍵技術,它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就,成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科,對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
三、機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期,各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，未來機電一體化的主要發(fā)展方向有:
1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向,是在控制理論的基礎上,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。
2.網絡化。20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。因此,機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發(fā)展。
3.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1立方厘米的機電一體化產品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小、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。
4.綠色化。機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發(fā)展前途。
5.系統(tǒng)化。其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強,特別是“人格化”發(fā)展引人注目,即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理,研制各種機電一體化產品。
關鍵字：機電一體化 機械工程 微電子
1 機電一體化技術發(fā)展
1.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機電產品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。
1.2 智能化
即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。
1.4 網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現(xiàn)場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發(fā)展。
2機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
機電一體化發(fā)展至今已經成為一門自成一體的新型學科， 隨著科學技術的不斷發(fā)展， 必將被賦一予新的內容。“ 機電一體化” 涵蓋“ 技術” 和“ 產品” 兩個方面。只是， 機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術， 而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。
3 機電一體化中繼電器保護的現(xiàn)狀與發(fā)展
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。
建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。
4 繼電保護的未來發(fā)展
繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發(fā)展階段：從8位單CPU結構的微機保護問世，不到5年時間就發(fā)展到多CPU結構，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。
天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號處理器（DSP）為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置，目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型計算機。采用32位微機芯片并非只著眼于精度，因為精度受A/D轉換器分辨率的限制，超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能，并將高速緩存（Cache）和浮點數(shù)部件都集成在CPU內。
5 電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高
除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯(lián)網以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發(fā)展初期，曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發(fā)展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優(yōu)點有：（1）具有486PC機的全部功能，能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。（2）尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強，可運行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。（3）采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴展。
【關鍵詞】機電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展方向
一、關于機電一體化的特點
（一）效率得到提高
機電一體化的產品大都具有信息自動處理的功能和自動控制的功能。新產品的檢測和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機電一體化的產品通過自動控制的系統(tǒng)對機械進行控制，使機械規(guī)范的進行工作，可以精確的完成來自控系統(tǒng)設定的動作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產的效率，也大大的提高了產品的質量。
（二）使用性能得到提高
機電一體化的設備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺上的操作按鈕以及操作手柄都已經在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進行操作的時候簡單、方便。機電一體化的產品是以程序為根本，電子控制系統(tǒng)根據(jù)已設定好的程序進行指揮實現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復操作。
（三）功能得到提高
機電一體化的設備具有復合功能并且得到了廣泛的應用，適用面也比較廣泛。原有的機械只具有單一的功能、單一的技術，機電一體化的設備技術不再是單純的只是單一技術，單一功能了，具有了復合的技術與功能，使得產品的自動化和功能水平上都有了很大的提高。
（四）維護得到提高
機電一體化產品維護和調整都變的方便了很多，產品在進行安裝和調試的時候，是可以通過改變程序的控制來達到改變工作方式的目的。因此，更加的適應不同對象的需要以及現(xiàn)場的參數(shù)發(fā)生變化時的需求。機電一體化的的產品具有自動監(jiān)視的功能和自動化檢驗的功能，可以在工作的過程中針對所出現(xiàn)的問題自動采取措施，使其恢復正常的工作狀態(tài)。
二、機電一體化產品的結構
（一）機電一體化產品的機械系統(tǒng)
機械系統(tǒng)主要包括機身、機械傳動、框架以及連接等部分。機械系統(tǒng)部分是實現(xiàn)產品功能最基礎的部分，因此對于機械的結構要求也就更高了，需要在材料、結構、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實現(xiàn)產品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
（二）機電一體化產品的動力系統(tǒng)
機電一體化產品的動力功能和能量都是由動力系統(tǒng)來完成的。動力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅動電路、電動機等。
（三）機電一體化產品的傳感與檢測的系統(tǒng)
機電一體化產品在運行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進行轉換，使其成為能夠測定的物理量，這個過程都是由傳感器完成的。而檢測的系統(tǒng)就是對這些物理量進行精確的測定，從而為機電一體化產品提供運行控制所需要的各個種類的信息。
（四）機電一體化產品的控制系統(tǒng)以及信息處理
為了滿足機電一體化產品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對這些信息進行一些處理、運算和一些決策，對正在運行按照要求進行控制，達到控制的功能。在產品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計算機的軟件、計算機的硬件以及各種接口組成的。
（五）機電一體化產品的執(zhí)行機構
機電一體化產品的執(zhí)行機構想要完成要求的動作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產品的主功能。 機電一體化產品的執(zhí)行機構基本都是運動部件，經常性的采用電液、機械、氣動等機構。
三、機電一體化未來的發(fā)展方向
（一）機電一體化的智能化
機電一體化技術中一個重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應用得到了機電一體化的研究建設的重視，最重要的應用體現(xiàn)在數(shù)控機床與機器人的智能化，以控制理論為基礎，融合了人工智能、計算機科學、運籌學、心理學、模糊學、混沌動力學等新的思想與方法，對人類智能進行模擬，致使新一代的產品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達到更高的控制目標，更好的為工業(yè)加強效率。
（二）機電一體化的模塊化
由于現(xiàn)在生產機電一體化產品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開發(fā)有著標準的機械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時還需要制定各項標準，這樣可以方便各個部件，單元的匹配和接口。模塊化將會為機電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。
（三）機電一體化的網絡化
網絡技術在20世紀90年代是計算機等最為突出的成就。機電一體化的新產品一旦問世，只要是擁有獨特的功能，并且可靠性比較高，質量能夠保證，相信很快就會風靡全球?，F(xiàn)在的網絡以及得到了普及，以網絡為基礎的各種遠程操控和監(jiān)控技術正在興盛的時期，而遠程的終端本身就是一種機電一體化的產品，因此機電一體化肯定也會向著網絡的方向發(fā)展。
（四）機電一體化的微型化
微型化興起于20世紀80年代末，是指機電一體化向微型化的方面發(fā)展，國外稱之為微電子，它的特點是體積小，耗能少，運動靈活。
四、小結
經過本文的分析，可以看出，機電一體化并不是一個孤立的個體，是一個由很多科學與領域交叉融合后的產物，隨著時代的發(fā)展以及生產力的需求，機電一體化的發(fā)展是必然的，因此機電一體化的技術將會有著廣闊的發(fā)展前景。
關鍵字：機電一體化技術發(fā)展方向
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，造就了工程領域的技術革命與改造。機電一體化技術始于電子技術的發(fā)展及電子技術與機械技術的結合，尤其是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進機電一體化技術發(fā)展并引起廣泛注意。數(shù)控機床的問世寫下機電一體化技術新篇章；微電子技術為機電一體化技術帶來勃勃生機；可編程序控制器“電力電子”的發(fā)展為機電一體化技術提供堅實基礎；激光技術模糊技術、信息技術等高新技術的發(fā)展使機電一體化技術躍上新臺階。
二、機電一體化的發(fā)展狀況
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。由于技術的局限性已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。機電一體化技術和產品得到了極大發(fā)展。20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面進行研究和應用。但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的技術分類
1.網絡計算機信息技術。各種信息資料之間交換、運算、存儲、判斷和決定以及專家系統(tǒng)和智能網絡都是計算機信息處理技術。
2.機械技術。機電一體化的基礎技術就是機械技術。它和機電一體化相互促進，完成了結構和功能上的改革，同時它的重量減輕，體積相對以前更小，精度也得到了提高，它的性能指標也更加的適應人類的需要，努力地利用高科技來更新著機電一體化的概念。
3.自動化技術。自動化技術是在自動控制理論的基礎上，先進性系統(tǒng)的設計然后再經過仿真調試，它可以進行高精度和速度的控制，還能進行自我的調制、診斷和修補。
4.系統(tǒng)技術。系統(tǒng)技術是以整體趨勢和目標為基礎，利用整體概念組織和各種相關的技術，利用總分的觀念來將整體分成為好多有一定關聯(lián)的小單元，其中的接口技術是紐扣是實現(xiàn)各小部分進行連接的保證。
5.感應技術。現(xiàn)在的感應技術在社會生活中的應用十分普遍，機電一體化也應用了感應檢測技術。要想實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制和自動調節(jié)，傳感檢測技術是必不可少的，它向人類的皮膚那樣，是整個系統(tǒng)的感受器官，而且他的功能越是強大那么系統(tǒng)的自動化程度就越高。
四、機電一體化的發(fā)展方向
1.智能化。人工智能在機電一體化中越來越受到人們的重視，它是在理論得以控制上，讓機電一體化的產品具有一定的智能，在這其中還有人工智能、計算機學、生命科學等一些新的思想和新的方法，它雖然不能達到人類那樣的水平，但也可以進行一些簡單的推理判斷和邏輯決策。當然，要想真正的像人一樣是不可能的，它只能進行低級智能或人的部分智能。
2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠。實現(xiàn)機電一體不僅可以利用標準單元迅速開發(fā)出新產品，還可以擴大生產規(guī)模，從這一點來說不管是對于任何機電一體化化的企業(yè)，模塊化將帶來一個美好的前景，并且它的潛力是無窮的。
3.網絡化。網絡技術的發(fā)展給社會各方面的發(fā)展都帶來了巨大的變革，全球化的趨勢也無可阻擋，機電一體化新產品無疑會暢銷全球，而且網絡化可以在一定基礎上促進智能化的應用，他可以以計算機為中心把一系列的家用電器連成一個系統(tǒng)，讓人們真切的感受到現(xiàn)代高科技帶來的便利，因此機電一體化的網絡化是發(fā)展的必然結果。
4、微型化?，F(xiàn)在社會上大多數(shù)的產品都在走向微型化，機電一體化也是順應時代的潮流。機電一體化正在向微型精確的方面發(fā)展它在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。
5.綠色化。綠色環(huán)保是世界的主題，現(xiàn)在的環(huán)境狀態(tài)是資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是人們呼吁保護環(huán)境資源的呼聲更加高漲，時展的要求是可以設計一不污染環(huán)境的綠色化的機電一體化產品，讓綠色路線在產品中一路暢通，這也就成為了機電一體化最符合人類社會發(fā)展的一個發(fā)展方向。
6.人性化。人性化是各類產品的必然發(fā)展方向。機電一體化的產品在具有一定完整性能的基礎上，對于外觀設計以及它的外觀視覺也有著相應的要求，這可以讓產品與外在環(huán)境更加的適應，讓人們使用產品更加的貼心，更加的自然，更接近生活習慣。
機電一體化與電子之間深度結合，并且與各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術是國民經濟發(fā)展所急需的優(yōu)勢學科方向。機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。所以要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢，準確定位，嚴謹制定人才培養(yǎng)計劃，使教學緊跟機電一體化技術發(fā)展變化的趨勢，為培養(yǎng)出符合機電一體化技術崗位實際需要的、高素質、強能力的合格人才。
【關鍵詞】 ：機電一體化；技術原理；發(fā)展方向
[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
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）
機電一體化又稱機械電子學，英語名稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。
機電一體化技術是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發(fā)展向機械工業(yè)領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統(tǒng)理論出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術。
隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統(tǒng)技術，目前正向光機電一體化技術方向發(fā)展，應用范圍愈來愈廣，現(xiàn)代化的自動生產設備幾乎可說都是機電一體化的設備。
一、機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素
機電一體化系統(tǒng)一般可分為機械本體、動力驅動部分、檢測傳感部分、控制及信息處理部分和執(zhí)行機構五個組成部分，即一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結構組成要素、動力組成要素、感知組成要素、職能組成要素、運動組成要素五大組成要素有機結合而成。
1、機械本體（結構組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結構，一般包括機身、框架、支撐、聯(lián)接等。
2、動力驅動部分（動力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。
3、檢測傳感部分（感知組成要素）對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。
4、控制及信息處理部分（職能組成要素）將來自檢測傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。
5、執(zhí)行機構（運動組成要素）根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。
二、機電一體化技術的四大原則
構成機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循接口耦合、能量轉換、運動傳遞與信息控制四大原則。
1、接口耦合：兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。
2、能量轉換：兩個需要進行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執(zhí)行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉換方法及原理。
3、運動傳遞：運動傳遞使構成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。
4、信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。
三、機電一體化技術的發(fā)展方向
20世紀90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(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。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎。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技術的發(fā)展和進步。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：
（一）智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。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品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。
（二）模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，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品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、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)出新產品，同時也可以擴大生產規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產機電一體化產品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
（三）網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品?，F(xiàn)場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡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)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發(fā)展。
（四）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域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小、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，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
（五）系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
關鍵詞：電動車裝調課程體系就業(yè)保障
一、前言
汽車在為人類帶來了極大便利的同時，也帶來了嚴重的環(huán)境問題。對于關心環(huán)境的現(xiàn)代人來說，如何能繼續(xù)享用汽車所帶來的便利而又不造成環(huán)境污染是一個令人關注的問題。在許多可供選擇的答案中，電動車脫穎而出。電動車是一種安全、經濟、清潔的綠色交通工具，此類代步工具最突出的環(huán)保特性，以及運行中具有操控便捷、低噪聲、維持費用低廉等優(yōu)點，不僅在能源、環(huán)境方面有其獨特的優(yōu)越性和競爭力，而且能夠采用現(xiàn)代控制技術實現(xiàn)機電一體化的目標，具有廣闊的發(fā)展前景。目前已逐漸成為城市居民廣為接受的一種交通工具。
早在上世紀末，電動車就已經出現(xiàn)了。當時內燃機和電動機均處于發(fā)展的“幼年”時期，它們同蒸汽機一起競爭，希望成為機動車輛的驅動裝置。在最初的競爭中，電動機具有一定的優(yōu)勢。在1896年舉行的首屆美國機動車大賽中，七輛中的兩輛就是電動車。事實上，在1918年之前，電動車是相當流行的而且銷售量也是不錯的。但是隨著內燃機技術的發(fā)展，燃油汽車逐漸取得了優(yōu)勢地位。相比之下，電動車速度較慢而且價格也較高，所以逐漸退出了市場。在隨后的幾十年間，電動車輛一直處于其低谷時期。然而，70年代初的石油危機使人們開始意識到應該發(fā)展不以汽油為燃料的機動車輛。繼而在80年代，當環(huán)境問題日益為人們所關注時，考慮到42%的空氣污染是由車輛交通所造成的，作為零排放車輛的電動車就自然而然地被推到了前臺。再加上各國政府制定的法律法規(guī)的鼓勵，各大汽車制造廠商及科研機構均投入了大量人力物力開發(fā)電動車。
自20世紀90年代以來，國內外電動車的研發(fā)有了質的飛躍。電動車在美國、德國、日本等國家已有了較大的發(fā)展。世界上很多大型的汽車公司都推出了自己的產品，主要有美國三大汽車公司、德國五大汽車公司、法國二大汽車公司，及日本豐田、本田、大發(fā)等都積極參與開發(fā)各種類型的電動汽車并投放市場。美國通用汽車在底特律附近的蘭辛市建成EV-1 電動轎車總裝廠，每天單班生產10輛。法國雪鐵龍、標致將P106和SAXO轎車及其變形皮卡車改裝成小型電動汽車。德國自1992年起，在呂根島組織各種類型電動車60輛，作為期四年的運行試驗。
國內眾多生產廠家和研究機構也對電動車投入了大量的人力、物力進行研發(fā)，取得了許多研究成果。2010年6月1日，由財政部、科技部、工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委等四部委聯(lián)合印發(fā)了《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》，確定了在上海、長春、深圳、杭州、合肥等5個城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點工作，對插電式混合動力乘用車（PHEV）和純電動乘用車（EV）每輛最高補貼6萬元。目前出臺的這項補貼政策基本能覆蓋電動車動力電池的成本，表明了電動車將成為我國新能源汽車的發(fā)展方向，比亞迪、奇瑞、萬向、上汽與一汽等公司紛紛對電動汽車進行著力研發(fā)。
二、我國研究電動車的意義
我國電動車在20世紀90年代前基本都是依靠進口，如高爾夫球車、游覽觀光車等。自1992年以來，我國有了自行研制和生產的電動車產品，通過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)已初步形成以北京新日、浙江綠源等一大批具有實力和規(guī)模的電動車生產家，更形成了江蘇錫山、浙江、天津三大產業(yè)集聚區(qū)。經歷了十多年的發(fā)展，國內電動車產業(yè)迅速增長，實力由弱變強，在中國眾多的產業(yè)中獨樹一幟。目前，我國電動車市場主要是由電動輕便摩托車和電動摩托車以及電動自行車組成，前兩類占據(jù)了60%的市場份額。
近年來，隨著石油價格的不斷攀升，大氣污染物帶來環(huán)保問題，電動汽車與其他新能源汽車再次進入人們的視線。我國電動汽車重大專項實施以來，在純電動、混合動力和燃料電池汽車的整車集成技術、動力系統(tǒng)集成技術以及動力總成關鍵零部件技術方面取得重要技術突破，同時也在專利戰(zhàn)略和技術標準平臺建設方面為自主知識產權新能源汽車產業(yè)化奠定了良好的基礎。
我國在2009年推出的《汽車產業(yè)調整振興規(guī)劃細則》中提出，計劃三年內中央將投資100億元專項資金，發(fā)展新能源汽車及車用電池組等關鍵技術。在各種激勵政策的鼓舞下，國內汽車企業(yè)紛紛增加對電動汽車及相關零部件的研發(fā)投入，我國電動汽車產業(yè)正在進入高速發(fā)展的新階段。因此，電動車行業(yè)的技術人才在今后相當長的時間內需求量是很大的，理由如下：
1、中國發(fā)展電動車具有獨特的有利條件
中國人口眾多，具有世界最龐大的客運交通市場，因此也具有世界最龐大的電動觀光車、電動小轎車市場，這為中國電動車技術的發(fā)展創(chuàng)造了特殊的市場有利條件。
2、大力發(fā)展電動車是從根本上緩解乃至消除中國石油危機的重要途徑之一
目前在中國的石油消費中，交通運輸業(yè)用油增長最為迅速。而中國已經成為繼美國之后的第二大能源消費大國和第五大石油進口國，石油進口依存度已達40%。在這種情況下，另辟蹊徑大力發(fā)展電動車，將有助于擺脫對液體燃料的依賴，從而改變我國能源安全態(tài)勢。
三、研究內容
1、設計電動車裝調方向的培養(yǎng)目標
使學生具備電動機的維修以及電動車的調試與安裝，新能源電動汽車結構分析、裝備等方面的知識；培養(yǎng)該領域高等技術應用型人才。
2、設計合理的課程體系
課程的設置要明確教學目的和方法，注重教學內容的更新與完善，保證各門課程之間的系統(tǒng)性和完整性，協(xié)調好各門課程的關系，使各門課程的在專業(yè)教學中形成一個有機的整體。專業(yè)基礎課主要開設機電行業(yè)中從業(yè)所需的基本常識和技能，為其以后的持續(xù)發(fā)展打基礎。
電動車專業(yè)課程主要開設電動車原理、電動汽車構造及裝調、電力拖動技術等，采用理論與實踐相結合的教學方法，系統(tǒng)的鞏固專業(yè)基礎知識，增強實踐工作技能的訓練，直接服務于學生就業(yè)。
3、搞高師資隊伍業(yè)務水平
師資隊伍是建設高水平專業(yè)的保障條件，是專業(yè)辦學能力的體現(xiàn)，師資隊伍建設以培訓為主，現(xiàn)有師資隊伍可以進行學習和培訓，充分利用網絡資源進行專業(yè)知識更新，平時老師多進行溝通和相互融合。
4、為學生實訓創(chuàng)造一定的條件
實訓條件是高職專業(yè)辦學的基礎，實訓條件的充分與否反映出專業(yè)人才實踐技能的強弱，因此，當條件成熟后可以引進一些電動車教學實訓設備；另外，和湘電集團重裝公司聯(lián)合建立校外實訓基地。
5、提供有效的就業(yè)保障
一方面，可以與湘電集團重裝公司協(xié)商對接培養(yǎng)，另一方面，建立用人單位、校友和在校生三方需求和評價查詢拜訪研究的長效機制，按期通過座談、電話、問卷等形式了解社會需求變化和對人才培養(yǎng)的意見，注意將研究結果反饋到招生、教學、培養(yǎng)環(huán)節(jié)。
四、研究方法
1、文獻研究法
利用現(xiàn)代信息技術，搜集整理相關資料，對已有研究成果進行分析和借鑒，是本研究的基礎工作。通過網絡可隨時了解經濟社會的發(fā)展，了解機電一體化專業(yè)在不同階段的社會需求，從而對專業(yè)的定位和課程設置做到有的放矢。
2、調查研究法
對“長三角”、“珠三角”、“長、株、潭”等地區(qū)展開電動車方向的人才需求與就業(yè)調研，建立合理的專業(yè)結構與課程體系，同時拓展就業(yè)市場。
3、比較研究法
首先，與國內開設有機電一體化專業(yè)的各高職院校作比較，吸取他們的辦學經驗和教訓、辦學特色、教學實施體系特點，掌握同行的研究水平和內容。其次，將社會電動車人才的需求量和本專業(yè)方向的辦學規(guī)模作比較，可以少走彎路，提高專業(yè)優(yōu)化的效率。
五、總結
1、增加電動車方向的研究是對原來機電一體化專業(yè)定位的拓展，屬專業(yè)定位的創(chuàng)新。
2、本項目對電動車裝調的課程體系進行了全新的設置。
3、與湖南湘電重型裝備股份有限公司建立了金屬切削加工，電動車輛機電產品裝配及工藝校外實習基地，這些基地為學生的教學實習實訓提供了保證。
4、在就業(yè)方面，建立用人單位、校友和在校生三方需求和評價查詢拜訪研究的長效機制。
參考文獻：
[1]王勇，江建中，譚徽．電動車發(fā)展概況及展望[J]．自然雜志，2010，29（02）：71－76．
[2]王鐵成，代穎，崔淑梅．電動車用永磁同步電機研究狀況[J]．微電機，2005，38（1）：55－57．
[3]崇旭．輕便新型電動車發(fā)展動向[J]．電動自行車，2005．17（04）：16－17．
[4]Technieal G M． A Brief History of Electric Vehicles[J]．GM Progress Report．2009，35（7）：39－42．
[5]Kaushik R．Propulsion System Issues in Electric and Hybrid Vehicle Applications．IPEC-Yokohama，2005，15（70）：93－98．
[6]賴堅．電動車輛研究與開發(fā)[J]．中國電工技術學會電動車輛研究會第五屆年會報告，電動車輛研究與開發(fā)，信息交流，2007，（NO35）：1－4．
[7]鄒立群．世界電動車發(fā)展綜述[J]．汽車實用技術，2003，21（8）：13－15．
[8]張龍，王正元．新型電動車發(fā)展前瞻[J]．電力電子，2006，42（5）：11－13．
