机电一体化的定义精选(九篇)

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第1篇：机电一体化的定义范文

关键词：智能控制；机电一体化系统；应用

伴随着中国社会主义科学技术及市场经济快速发展，有关机电一体化系统的建造也进入了一个快速成长的黄金阶段，机电一体化的技能也逐步老练成熟。由于相关系统所处外部环境在不断变化，在机电一体化的系统中开始广泛使用智能系统，其在机电一体化技术的成长过程别是在现时期有着举足轻重的地位，同时也将进一步促进机电一体出现飞跃的发展。本文从机电一体化及智能系统的视点动身，将这两部分进行融合，剖析研究机电一体化体系中智能操控的使用。需注意的是，虽然中国机电一体化系统在农业领域及工业领域中起着举足轻重的作用，但其在实际工程过程中面临的对象存在不确定性、多层次及非线性等特点，从而给该系统的发展造成了很多阻碍。伴随着智能控制系统的使用给该系统带来了良好的外部环境，有利于其科学发展。所以在机电一体化系统中智能控制逐步受到各领域的关注重视，对其进行相关分析研究是需要的。

1机电一体化系统的概述及定义

1.1机电一体化系统的含义

机电一体化系统又被称作机械电子学，其具体内容是由多种技能进行有机结合，且在实际工作生活中进行归纳综合应用的一种综合性技能。其所有机融合的多种技术主要包括以下几种：信号改换技能、传感器技能、电工电子技能、接口技能、信息技能、微电子技能及机械技能等。

1.2机电一体化系统的基本内容原则要求组成要素

该系统的基本内容主要包括6个环节，即：a)计算机与信息技能；b)自动操控技能；c)机械技能；d)系统技能；e)伺服传动技能；f)传感检查技能。机电一体化系统的基本原则要求主要包括4个方面，即：a)能量变换；b)构造耦合；c)构造耦合；d)运动传递。机电一体化系统的基本构成要素主要包括4个方面，即：a)感知构成要素；b)结构构成要素；c)运动构成要素；d)功能构成要素[1]。

2机电一体化在煤矿机械上的应用和前景

2.1煤矿机械

增加机电一体化技术含量，提高煤矿企业生产能力。机电一体化可把有关煤炭生产的各种机械与技能科学的进行有机结合，同时将其在煤炭企业生产过程中进行综合应用。这些机械与技能有很多种，主要包括：微电子技能、传感器技能、信息变换技能、电子电工、接口技能等。在煤矿机械上的应用机电一体化可依据煤炭企业生产关键点及技能要求对相应机械设备进行设计，或对某些技术技能进行改革完善。同时，应用机电一体化还可借助智能化的操控系统从而不断增加机电一体化技术含量，有效提高煤矿企业生产能力。

2.2有效提高煤矿企业实际的生产效益

机电一体化本身具有很多特性，采煤机械具备良好的牵引能力便是其中之一。在煤矿的采煤过程中，采煤机行走时可为其提供较大的牵引力，帮助其有效攻克移动前进过程中遇到的阻力，同时还可在采煤机变频降速时进行有效制动。在煤矿机械上的应用机电一体化可把煤矿企业的能量、物流及信息融为一体，从而进一步提升整个煤矿企业实际的生产能力，有利于煤矿企业在不久的将来走向高效、安全及可持续发展道路[2]。

3智能控制的概述及定义

3.1智能控制的含义

智能控制其本质指的是在没有人进行干预的状况下，可自主自立地驱动相关智能机械做到对目标进行有效操控的一类自动操控技能。其是借助计算机进行人类智能拟的一类重要范畴，主要针对比以往传统控制更加复杂多样的操控任务和目的，给目前中国社会各大领域的发展提供了更加广泛的适应空间，同时有效解决了传统操控不能完成的复杂体系的操控。以往传统的操控仅归属于智能操控的一个简单环节，是智能操控最底层的组成部分。智能操控的理论基础有很多，如主动操控论、信息论、人工智能及运筹学等。其属于一项由多种学科彼此相互穿插所构成的学科。

3.2智能控制的基本特征

智能控制的基本特征主要包括以下7个方面，即：a)其具有组织性特点，核心主要是由高层来进行有效控制的；b)智能操控具有变构造特色；c)其智能控制器具备非线性的特点；d)智能操控系统可达到多样性方针的高性能要求；e)智能操控系统具备总体自寻优的特点；f)智能操控系统属于一种新兴的研讨课题；g)智能操控系统归属于一种边缘交叉的学科。

3.3智能控制的基本类型

智能控制的基本类型主要包括以下7个方面，即：a)专家操控体系（ExpertSystem）；b)进化核算与遗传算法；c)人工神经网络操控体系；d)组合智能操控办法；e)分级递阶操控体系；f)复合（混合）或集成操控；g)学习操控体系。

3.4智能控制的发展趋势

这些年，智能操控技能在世界上很多国家都取得了较大的发展，甚至很多已进入实用化及工程化的时期。不过智能操控技能作为一种新式的理论技能，目前依然处于发展阶段。但伴随着计算机技能及人工智能技能的快速成长，智能操控也一定会在不久的将来走进一个属于它的新时期。机电一体化系统中往往会应用很多技能，其中最常用的便是神经网络、专家体系及遗传算法等相关技能，这些技能彼此之间相辅相成、相互依存。而目前机电一体化方面未来的主要发展趋势便是广泛使用智能控制系统，因为其具备很多良好的特性，有利于机电一体化健康发展，如其具备极强的适应性、组织及学习功能等[3]。

4智能控制在机电一体化系统中的应用

自20世纪90年代后期开始，机电一体化系统开始往智能控制方向发展，从而打开了机电一体化系统应用智能控制的新时代，该系统将来发展的主要方向一定是以智能化为主，其将直接影响到机电一体化系统的全体水平。

4.1智能控制在机电一体化系统机械制造过程中的应用

机电一体化系统中包括很多环节，其中机械制造便是重要的环节之一，把计算机辅佐技能和智能操控技能进行有机融合的技术便是目前最领先的机械制作技能，往智能控制方向发展，借助科学的计算机技能来代替部分脑力劳动，来模仿人们有关机械制作的行动，这是其最终的意图目标。同时，智能操控技能可借助神经网络体系的核算方式来动态模拟制作机械的详细过程。对所搜集到的数据经过传感器融合技能来进行预处理，然后操控修正模式中的有关参数数据。智能操控在机械制作中的应用环节有很多，其中主要包含以下几种：智能学习、智能监控与检查、智能诊断机械故障及智能传感器等。

4.2智能控制在机电一体化系统数控领域中的应用

伴随着中国社会主义科学技术的快速发展，各大领域对机电一体化系统的数控技能也逐渐有着越来越高的要求标准，不但需要其实现很多智能功能，还需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，从而促使其数控技能完成智能监控、建立智能数据库及智能编程等意图，在机电一体化系统中的科学应用智能操控技能就可完成这些任务。例如借助专家系统能综合解决数控领域里的很多问题，如难以确定及结构不明确的算法等；使用推理规则可有效推理数控现场的部分数控故障熟悉信息，得到某些指导性建议从而有利于数控机械的维修等。

4.3智能控制在机电一体化系统机器人领域中的应用

机器人在动力系统中存在很多自身的特点，如时变性、强耦合及非线性等，而多边变性及多任务性是机器人在控制参数的系统容易体现的特征。这些特点有利于智能操控技能的使用。现在机电一体化系统机器人领域中使用智能操控技能主要体现在下面四大环节：a)机器人在视觉处理及多传感器信息融合这两方面能实现智能操控；b)可智能控制机器人的手臂动作及相关姿态；c)经过专家操控体系可科学定位、建模、计划及监测机器人所处的运动环境，从而进行相关的控制及探究；d)可以智能控制跟踪机器人的行走轨迹及走路等。

4.4智能控制在机电一体化系统建筑工程中的应用

智能控制在机电一体化系统建筑工程中的使用主要体现在以下两个环节，即：a)能智能操控建筑物内的空调，例如能智能控制有关空调的风阀，不仅能有效保证建筑内空气质量，还能大幅度减少浪费能量的现象发生；同时还可经过比例积分来对其闭环方法进行调整，从而有效设置在冬季和夏季时空调的使用模式；b)可经过计算机联网和通信实现智能操控所有照明系统，如智能操控照明体系的节能、照明时刻及照明逻辑等。

4.5智能控制在煤矿机电一体化系统中的应用

煤矿机械所处工作环境一般情况下比较恶劣，往往都是在井下进行作业，从而导致煤矿机械容易被恶劣的环境侵袭，同时还可能会遭受各种采煤冲击及振动的干扰。由此可知，井下作业具有某种程度的危险性，同时还需要煤矿机械能适应各种环境并达到高产的要求。而应用智能控制技术就可将井下作业的危险性大幅度降低，从而在某种程度上确保其安全性。

5结语

由20世纪90年代后期以来，机电一体化系统已逐步开始往智能控制方向发展。针对智能控制在机电一体化系统中的应用做了详细讲解，阐述了有关机电一体化系统的概述定义、原则要求、基本内容及组成要素等。介绍了智能操控的概述及定义、基本类型、发展趋势及基本特征。在机电一体化系统中很多领域都可使用智能控制系统，如：煤矿机电、机器人领域、数控领域、统建筑工程及机械制造过程等。

作者:庞海龙 单位:同煤集团机电管理处

参考文献：

［1］田永利，邹慧君，郭为忠，等.基于DPAM-F的机电一体化系统广义执行机构子系统智能设计［J］.上海交通大学学报，2005(1)：66-70.

第2篇：机电一体化的定义范文

关键词：机电一体化；应用；现状；发展

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

引言：现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，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、产品机构、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”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并蓬勃向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

1.机电一体化概述

1.1机电一体化的定义

所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从字面上的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。

1.2机电一体化的关键技术

机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。

1.2.1信息处理技术

所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。

1.2.2精密机械技术

精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。

1.2.3自动控制技术

自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。

1.2.4检测与传感器技术

检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受，以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。

1.2.5伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。

1.2.6系统总体技术

系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。

2.当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1数控机床数控机床及相应的数控技术

经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

2.2柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

3.机电一体化的发展状况及趋势

3.1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，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;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，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。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

3.2未来机电一体化技术的发展趋势

在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。

此外，新一代的机电一体化系统的开发，设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备，实现各种作业的柔性化和自动化，使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在：

（1）计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统，中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。

（2）智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力，高水平的人机一体化(即虚拟制造技术)，在软件的支持下，有一定自组织能力，自我优化能力，自我修正能力，欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。

（3）绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点，绿色化是指产品在其设计、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，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

4.结语

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。

参考文献：

第3篇：机电一体化的定义范文

关键词:自动控制技术；智能化；仿生物系统化；绿色压力；机电一体化产品

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0116-02

机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合，机械技术与电子技术的融合，机械零件与电子元件的融合。两者共同完成某一机电功能。这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。

现实生活中的机电一体化产品举不胜数。我们日常生活中使用的空调、洗衣机、微波炉、油烟机、吸尘器、电吹风等都是典型的机电一体化产品；在机械制造领域中广泛使用的各种铸造设备、锻造设备及机床、数控加工中心等也是典型的机电一体化产品；在工程机械领域中的挖掘机、装载机、起重机、搅拌站、桩工机械、路面机械等，都是用得较为广泛的机电一体化产品；在冶金设备领域，高炉、转炉、连铸机、轧钢机等更是高度机电一体化产品。

一、机电一体化产品的技术构成

机电一体化技术是各种高新技术的融合体，它主要包括以下几方面技术：机械技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机与信息技术等交叉融合的系统技术等。

（一）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，实现从机械原理的选择到机械结构的设计和机械零件的选材，都能达到最优化配置；并且保证最佳的使用性能与寿命；在维修保养上最大限度地做到简洁、明快，甚至达到免维护。

（二）自动控制技术

自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

（三）传感检测技术

传感检测技术是机电一体化产品的系统感受器官，它负责把一线的实况用各种信号传递给机电一体化产品的指挥中枢，即计算机或自动控制单元，是将电子系统或光电系统无法处理的外界物理量或化学量转换为电信号的关键技术，它包括：电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、温度传感器及光电式和数字式、波式和射线式传感器，还有相应的测试电路和信号处理技术等。

（四）伺服传动技术

伺服传动技术是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式；按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式；按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式；按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式。

（五）计算机与信息技术

机电一体化产品中的信息存取、交换、运算、判断与决策、记录等都属于此类范畴，计算机与信息技术在整个机电一体化产品中起到类似于人类大脑和中枢神经的作用，它是指导其它功能部分完成各自任务的总指挥。

二、机电一体化产品的未来发展趋势

“2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议”于2011年8月7日至10日于北京召开。IEEE 机电一体化与自动化国际会议（ICMA）是机电一体化、自动化领域的权威会议，在国际机器人及自动化等领域具有重要影响力。曾在中国、加拿大、中国香港、日本等国家和地区成功举办过7次。来自各国近440名学者参加了会议，围绕智能机电一体化、机器人系统和自动控制方面的最新研究成果及未来发展方向等问题充分交流。从此次会议的议题不难看出机电一体化的发展趋势趋向于智能机电一体化方向。

随着科学技术的飞速发展，机电一体化产品目前不仅向智能化方向发展，而且还向仿生物系统化方向发展，应用范围愈来愈广。

（一）智能化

随着人类文明的进步和科技的超越式发展，人类扮演的角色越来越趋于简单、明了化，人们追求高品质与快节奏的生活与工作方式，那么机电一体的发展也就越来越趋于“傻瓜”式与“一键操作”式，这样能把人类的活动从复杂的按部就班的程序化中解脱出来，用更多的时间来享受生活和工作给我们带来的诸多便捷。未来的机电一体化产品，在开发与设计的时候，顺其自然，第一先考虑的就是智能化。

智能化简单的说就是具有人工智能或模拟人类智能的系统。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品实现智能化的的主要核心技术。这四种技术相互关联，密切联系。随着机械制造与自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现问题进行分析、判断、推理、构思和决策。可以认为把类似于人类的“大脑”（人类高度文明的汇缩体）装在了机电一体化产品之上，产品随时启动，“大脑”随时工作，去判断人类想要达到的各种需求，并能做出令我们满意的行为。人类的大脑思维系统被模块化的复制到机电一体化产品之上。

目前机电一体化产品的智能化应用已成为趋势， 例如智能机器人和数控机床等。智能机器人是通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统做出判断，自动对异常现象进行调整与补偿，以保证加工过程的顺利进行，确保加工精度和质量要求，最后加工出合格的产品。

（二）仿生物系统化

今后的机电一体化对信息的处理会做得更加完美与准确，这就依赖先进的数据处理与模块仿真系统的支持。人们从动物那里获得了启示，依据动物对外界反应的习性与规律，模拟其习惯做法，把其应用到机电一体化方向。比如说我们开发的机电一体化产品，在接受外界刺激的时候，根据动物常规习性和一般反应规律，机电一体化产品应该做出类似于动物的反应动作或程序准备工作，根据目标完成任务独立选择最优的行为动作，来实现目标任务的准确反应与目标的圆满完成。

更准确地说，仿生物系统化是集动物习性、智能化于一身的技术。此类产品如仿生物宠物狗、动物园里的仿生物虎妈妈等，这都是研究的课题。考虑到仿生物系统化研究过程的复杂性，最关键的是被仿的生物习性与要完成的机电一体化产品行为之间的相似性研究与系统模块的生成，仿生物系统化的道路还有很长的路要走。

新的时代脉搏在涌动，赋予我们在新的领域更高层次的挑战，机电一体化的发展也被赋予了崭新的使命。在发展科技不辱使命的前提下，我们更应该注重人性化理念与伦理道德，科技和信息的快速发展带来的绿色压力，充分考虑科技与生存环境的关系，共同建设好一个和诣、健康、高度文明的国家。

参考文献

[1] 徐伟．机电一体化技术的概念、现状、发展及对策[A]．2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛――装备制造产业发展论坛论文集（上），2009．

[2] 周树文．北工大成功承办2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议，北京工业大学新闻网，2011-08-23．

[3] 金志向．光机电一体化技术特征和发展趋势[J]．科技咨询导报，2007，（15）．

[4] 王敏，温斌，王秀丽.机电一体化系统的智能化[J]．太原科技，2006，（6）.

第4篇：机电一体化的定义范文

【关键词】机电 一体化 技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

前言

科学技术的不断变化与发展，极大的推动了各个学科的相互交叉与渗透，尤其是在机械技术工程方面，计算机技术和信息技术的广泛发展与应用更是加速了机电一体化的发展，从而使机械工业逐渐朝着一体化的趋势发展。机械工业的使机械工业的技术结构、产品机构、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了机电一体化的特殊发展阶段。

一、机电一体化的定义

机电一体化技术是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，在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。机电一体化技术直接导致了自动化技术的产生。

二、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。

1、机械本体技术

机械本体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, 利用其高、新技术来更新概念, 实现结构上、材料上、性能上变更, 满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主, 为了减轻质量除了在结构上加以改进, 还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量, 才有可能实现驱动系统的小型化, 进而在控制方面改善快速响应特性, 减少能量消耗, 提高效率。

2、信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化, 必须提高信息处理设备的可靠性, 包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性, 进而提高处理速度, 并解决抗干扰及标准化问题。

3、传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面, 提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰, 目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说, 目前主要发展非接触型检测技术。

4、驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用, 但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前, 正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

5、软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本, 提高生产维修的效率, 要逐步推行软件标准化, 包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

6、接口技术

为了与计算机进行通信, 必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光耦器的大容量化、小型化、标准化等问题。

三、机电一体化技术的发展现状

1、国外机电一体化发展现状

机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然趋势，而制造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业，因而机电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中有举足轻重的作用，受到各工业国家的极大重视，并给予资金支持和必要的政策优惠。就国外而言，机电一体化的发展大致经历了三个阶段的发展历程。第一，在1959 年以前，这个时期电子技术的发展大大推动了机电一体化的进程与发展。很多制造产业不断的将电子技术运用于其中，从而创造了良好的发展环境。第二，随着各种新技术的大量涌现，机电一体化技术也在不断的向前发展，并结合其原有的技术，不断开始创新，新产品不断的涌现于市场。第三，也是机电一体化备受关注的时期，各国都开始探索机电一体化的工艺流程与产品技术。

2、国内机电一体化发展现状

就中国而言，我国最早关注机电一体化的研究与使用，是在1989 年。国务院成立了机电一体化领导小组，制定了各种有关机电一体化的发展规划文件。在2010 年，由于受到各个方面的影响，我国不断的引进新的技术和工艺。在结合本国实际情况的时候，不断的摒弃那些不好的技术措施，在一些大的学校和大的企业进行实践研究。但由于各种原因的影响，我国在机电一体化进程之中，相对于国外而言，还是比较落后的。为此，我们必须加强其进一步的研究与发展，以此来促进经济的发展。

四、机电一体化技术的主要应用领域

1、数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

(1)总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

(2)开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

(3)WOP 技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

(4)大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC 系统的控制功能。

(5)能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

(6)系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

(7)以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

2、计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS 的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

3、柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

4、工业机器人

第1 代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2 代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3 代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5 代计算机关系密切。

结论

机电一体化的出现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。随着科学技术的不断进步，机电一体化技术的发展前景将越来越广阔，它对人类社会进步的推动力将越来越大。

【参考文献】

第5篇：机电一体化的定义范文

关键词：机械制造 自动化 发展趋势

1 机械自动化的定义

对于现代机械的定义，由于研究的角度不同，进而给出不同的定义。例如美国机械工程师协会，在1984年将其定义为：“现代机械就是通过计算机信息网络协调与控制的机械和（或）机电部件相互联系的系统，该系统可以完成机械力、运动和能量流等动力学任务”。而国际机器与机构理论联合会将现代机械定义为：机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。

2 机械设计制造及自动化的设计原则

2.1 满足机器的功能要求 机械自动化系统通过处理进入系统的物质、能量和信息等，进而在一定程度上输出所需特性的物质、能量与信息。

2.2 利用先进技术进行创新 基于物料搬运、加工、能量转换、信息处理等功能构成原理，便于对各种机械自动化的产品进行设计或分析。

3 机械自动化系统的应用

3.1 锅炉汽包水位控制

3.1.1 单冲量控制系统

汽包水位控制是通过对给水控制来实现的，单冲量控制系统如图1所示：

3.1.2 双冲量控制系统

引入蒸汽流量信号，购入双冲量控制系统，如图2所示：

3.1.3 三冲量控制系统

在实施方案方面，三冲量控制系统比较多，典型控制方案如图3所示：

三冲量控制系统的方框图，如图4所示：

加法器可以接在控制器之前或者之后，如图5（a）、（b）所示：

3.2 冷却器控制方案的研究

3.2.1 冷却剂流量的控制

如图6所示：

物料出口温度与液位的串级控制方案，如图7所示，对液位的上限进行限制。或者采用选择性控制方案，如图8所示：

3.2.2 控制气氨排量

4 机械自动化的优势

4.1 提高工作质量 根据设计的要求，机械的执行机构完成预定的动作，自动化控制系统提供了精确地保证，工作质量和产品合格率得到有效地保证。

4.2 安全和可靠性高 机械自动化产品在工作过程中，由于使用电子元器件，可动构件和磨损部件在机械产品中明显减少，在一定程度上确保了灵敏度和可靠性。

4.3 调整和维修方便 借助被控对象的数学模型和外界参数的变化，高级机械自动化产品在一定程度上寻找最佳的工作程序，进而对自动化操作进行最优化。

4.4 复合功能 自动化控制，以及自动补偿、校验、调节、保护等，以及智能化是机械自动化产品必须具备的基本功能，通常情况下都能满足用户的需要。

4.5 改善劳动条件 机械自动化产品自动化程度高，工厂、办公、农业、交通等的自动化，以及家庭的自动化等，在一定程度上都可以实现。

4.6 节约能源 对于机械自动化产品来说，通过降低驱动机构的能耗，通过调节控制，在一定程度上提高了能源的利用率，实现节能效果。

5 机械设计制造自动化的发展方向

5.1 机电一体化 机械工业发展的唯一出路就是向着机电一体化的方向发展和延伸。

5.2 智能化 机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能。

5.3 模块化 电气产品的模块化在一定程度上为机械自动化企业指明方向。

5.4 网络化 以计算机为中心，将各种家用电器利用家庭网络进行连接，构成计算机集成家电系统，让人民享受高科技带来的便利和快乐。

5.5 微型化 微机械自动化具有不可比拟的优势。

5.6 绿色化 通常情况下，机械自动化产品的绿色化是指使用时不对环境构成污染，报废后能回收利用。

5.7 人性化 一方面人是机械自动化产品的最终使用者，另一方面结合生物机理、研制机械自动化产品。

6 结论

综上所述，我们可知，机电一体化的发展从本质上就是机械自动化的发展，为此，广大设计人员需要对机械设计制造提高认识，因为只有机械自动化设计制造才是未来的发展方向。

参考文献：

[1]刘武发，刘德平.机电一体化设计基础[M].北京化学工业出版社，2007.5.

第6篇：机电一体化的定义范文

关键词：智能控制；机电一体化系统；应用策略

一、智能控制的定义

智能控制是建立在传统的控制理论之上的，但是它和传统控制理论有着明显的区别。相比而言，智能控制系统开放性更强，级别区分更完善，有着良好的信息处理能力。这种控制方法所针对的队形可以是不确定的或者非线性的，这就决定了它能够满足复杂的任务要求。它获取知识的途径主要包括两种：一种是自主学习，另一种是专家经验。它主要利用拟人化的方法来表达，能够模仿人类的智能。但是，智能控制系统并不排斥传统控制理论。它同样需要利用传统方法来对“简单的”问题进行处理，并以此为基础对方法进行改进，以满足各种各样的复杂问题的需要。

智能控制建立在控制理论、信息技术、智能技术等学科的先进理论之上，对传统的理论研究进行了有效的扩充，形成了不少新研究方法，其中最为常见的方法包括专家控制、模糊控制、混沌控制以及组合智能控制等。作为当前机电一体化系统的重要发展趋势，智能化近几年已经在学界引起了较大的关注。事实上，机电一体化的水平高低会受到控制系统的影响，因此，选择合适的方法提升智能化系统水平对发展机电一体化有着非常重要的作用。

二、智能控制在机电一体化系统中的应用策略

1.在数控领域的智能控制策略

现在，数控系统一方面对性能有着较高的需要，另一方面还需要具备不少智能功能。换言之，数控系统需要具备良好的知识处理功能。在这部分功能里，有些功能模块需要以数学模型为基础，利用传统的控制理论来控制。但是需要注意的是，不少环节是没有办法进行建模的，这主要是由于某些相关信息的清晰度比较低，这就需要智能控制系统来完成相应的任务，实现更好的控制效果。利用智能控制中的人工神经网络就能够对系统里的问题进行检查和处理，对系统进行必要的调节和修补。这种方法能够利用各种各样的零件来进行连接，创建出“数据点的密化处理”。

2.机器人领域的智能控制

现在，智能控制技术已经在机器人研究方面有了较为深入的应用，比如说机器人的信息处理能力、快速移动能力以及四肢控制能力等。利用智能控制技术，设计者可以使机器人具备学习和适应各种任务的能力。随着智能控制技术的逐渐成熟，机器人设计已经在很多方面取得了明显进展。比如神经网络本身的学习能力比较好，能够进行非线性映射，这种技术在机器人动力学上有着较为良好的应用，它能够使机器人更好地进行现场控制，以更为自由的方式进行机械臂的摆动。利用这样的方法，机器人能够对各式各样的信息进行有效的融合，具备良好的鲁棒性。

3.交流伺服系统里的智能控制

伺服驱动设备是机电一体化设备最为重要的构成要素，它能够帮助产品将信号变为具体的动作，对系统的性能产生非常直接的影响。随着电子技术的进步和应用，相关系统的性能也得到了极大的改善。作为一种较为复杂的系统，交流伺服系统有着一定的不确定性，这种不确定性主要表现在参数时变、交流电动机自身的非线性特定等方面，这就决定了针对其构建出相应的数学模型的难度比较大。如果以较为相似的模型取代精确的数学模型，是无法满足系统本身较高的要求的。把智能控制系统应用到交流伺服中来能够使其更加满足任务的需要，达到原本难以达到的性能指标。

三、结语

智能控制是机电一体化和传统的自动化处理技术最主要的不同点，也是本世纪机电一体化未来进步和发展的主要内容。智能控制技术近几年发展非常迅速，怎样把它和机电一体化技术以及其赖以生存的传统理论进行有机结合，实现这一系统的智能化，依旧是一个尚未解决的问题，依旧需要学界的不断研究和分析。

参考文献：

第7篇：机电一体化的定义范文

关键词：机电一体化；机械工程 ；核心技术； 运用

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：

引言：机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学,英语称为Mcchatronics,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。一般来说，现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术，同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此，根据整个行业的未来发展来看，整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。

1.机电一体化概要

机电一体化技术的形成机电一体化技术是指在机构得主功能、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。机电一体化技术发展至今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：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用计算机技术、机械技术、自动控制技术、传感测控技术、微电子技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、接口技术、及软件编程技术等群体技术，按优化组织目标与系统功能目标，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。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。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上面诉述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术和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。机械工程技术有着纯技术发展到机械电气化，属传统机械，它主要功能依旧是代替和放大的体力。但发展到机电一体化之后，其中的微电子装置除可以代替某些机械部件的原有功能之外，还可以赋予许多新的功能，比如自动处理信息、自动检测、自动调节、自动显示记录和控制自动诊断与保护等等。所以机电一体化产品不仅仅是人的手和肢体的延伸，并且人的感官和头脑的眼神，而具有智能化的特点是机电一体化和机械电气化在功能上的本质区别。

2.机电一体化的核心技术

2.1机械本体技术

机电一体化的基础是机械技术，在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应，是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念，对结构、材料和性能实现有力的变更，能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中，借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺，同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等，把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。

机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑，性能需进行总体的一个改善使之更加的有力，重要需进一步的给予有效减轻，精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品，一般都是把钢材当作主要材料，那在重量方面就需进行有效的控制，想要有效的减轻钢材的质量，不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻，对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现，从而在控制方面可有效的改善快速响应特性，有效的将能量消耗进行相应的减少，有效的提升了实际功效。

2.2信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/ 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

2.3传感技术

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。功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说，现在主要发展非接触型检测技术。

2.4驱动技术

电机作为驱动结构在社会当中已广泛的被接受并且采用，但在快速响应及效率等诸多方面，仍然存在许多需要继续有效的解决的问题。当前，我国针对内部装有编译器的电机及控制专用组件和传感器，三位于一体的伺服驱动单元正在积极的发展当中。

3.机电一体化在工程机械中的应用

机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起．推动了工程机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用，不但提高了施工工艺，还节约了大量的人力、物力和资源，使工程机械的性能得到了前所未有的提高，无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善，充分满足了现代社会与经济发展的需求。从根本上改变了工程机械的面貌，极大促进了产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏：而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

4..现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势

4.1 高性能化的应用发展

这里面主要包含：高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接，就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机，可同时实时多任务操作系统并行处理，从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。

4.2 微型化的应用发展

微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向，同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品，泛指几何尺寸向微米、纳米级发展，其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，并且其耗能小、体积小、运动灵活，是近年和将来十大关键技术之一。

4.3 机电一体化智能化的应用发展

一般来说，现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上，也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术，而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想，模拟人类智能，这样的技术目前任然在探索和应用中，相信将来是有非常广阔的应用前景。

5.结语

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：

［1］孙永利.机电一体化在工程机械中的应用［J］.农机使用与维修，2009，（1）.

［2］冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011，（7）.

［3］陶尚华.机电一体化与发展及趋势[J]. 科技信息. 2008(35)

第8篇：机电一体化的定义范文

[关键词]机电一体化 故障 可靠性

中图分类号：TN83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0067-01

0 引言

何谓机电一体化，国际上普遍采用日本1983年机械振兴协会的定义：“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称 。”自从日本首次提出机电一体化（mechatronics）这一概念以来，机电一体化技术得到了飞速发展，已成为一门新兴的交叉学科。它涉及到机械制造技术、电子技术、信息处理技术测试与传感技术、控制技术、接口技术、计算机技术、伺服驱动技术等多种技术。随着国民经济的发展，机电一体化产品不断进入生产与生活领域，人们对该类产品的输出柔性、工作性能及可靠性方面提出了严格的要求。但由于机电一体化设备不同于一般的机械设备或电子设备，它有着其独特的故障特点和可靠性，所以，我们不能沿用传统的故障诊断方法。本文针对新兴的机电一体化产品设备进行了故障特点分析及可靠性探讨。

1 机械与电子之间的相互关系

机电一体化设备主要由机械本体、动力单元、控制单元、检测单元、执行单元等组成，构成系统的要素一般包括机、电、液、气、光、磁等，而机械与电子是机器的重要组成部分。大多数机器主要由这两部分组成，只是两者所占的比例不同而已。机电一体化设备不是单纯的机械和电子的叠加，而是两者的有机结合。一般来说，机械是动作的执行者，电子是动作的控制者，只有两者的协调运行，机器才能正常工作。两者之间的关系就像四肢和大脑的关系，机电一系化系统的最终目的是实现可控的运动行为，它是充分利用电子计算机信息处理和控制功能，利用可控驱动元件特性的现代机械系统。

2 机电一体化设备的故障表象分析

2.1 机械设备的故障表象特点

（1）机械设备的运行过程是一个动态的过程.在不同时段的测试数据是不可重现的，用检测数据直接判断运行过程中的故障也是不可靠的。

（2）从系统特性来看，机械系统的故障具有随机性、连续性、离散性、缓变性、突发性、间歇性、模糊性等，其产生的原因有一对多性（一个故障结果可能由多种原因产生）、复合性（多个原因同时作用产生某个故障结果）。

2.2 电子设备的故障表象特点

电子设备的故障特点具有隐蔽性、突发性、敏感性（如对温度、湿度等外界工作条件）。

2.3 机电一体化设备的故障表象特点

机电一体化系统除具有原有机械和电子设备的特点外，又增加了故障转移性、表征复杂性、集成性、融合性、交叉性等特点。

一般来说，南于机械部分是动作的执行者、完成者，从故障表面现象来看，如果机器出现不动作，或未按预定动作执行，我们很容易认为足机械部件故障。事实上，机器不动作或未按预定动作执行，多半是由于电子（电气）部分出现了问题。原因可能是电子线路发不出动作指令，形成机械部件不动作；可能是电子部件检测到机械部件动作不到位，发出了停止信号，造成机械部件在后续工序出现错误。例如，NP1215型复印机由于输纸皮带长期与驱动轮接触，造成打滑现象，使得输纸带速度低于正常速度，纸路传感器检测到规定时间内纸张未能到达指定位置，从而发出停止指令，使输纸皮带停止前进，从而出现卡纸现象。从表面来看，是在故障位（定影部位）发生卡纸现象，使我们怀疑可能是定影上、下辊之间的缝隙偏小，或分离爪分离不到位产生卡纸。经反复观察输纸带，发现有时有短暂间隙停顿现象，肉眼几乎看不出来。一个行之有效的故障排除方法是将输送带翻转过来，让毛边与驱动轮相接触，增加它们之间的摩擦力，重新开机后故障消除。该故障的原因可总结为：机械磨损引起传送带运行速度变慢，速度传感器测到后发出停止信号，于是发生卡纸现象。此例体现了机电一体化设备故障的转移性。

3 机电一体化设备的故障诊断方法

由于机电一体化设备所具有的独特特点，我们不能沿用传统的单独针对机械或电子的维修诊断方法，而应将机电有机结合，转变思维方法 。首先，要对机电一体化系统有一个深入的分析、了解，熟悉各功能模块框图，根据各组成部分的功能、组合形式和工作环境，分析故障可能的形式和影响程度。必要时可作故障树分析，根据故障发生的现象，层层分解，找出与故障形式的逻辑关系及与可靠性有关的各种因素 ，弄清产生故障的实质和根源。机电一体化设备的故障诊断法有故障树分析法、拓扑网络分析法、自诊断法（故障代码、故障指示灯、报警声等）、温度检测诊断法、压力检测诊断法、振动检测诊断法、噪声检测诊断法、金相分析检测诊断法、时域模型分析法等。

具体诊断方法有以下3种：

（1）先机后电 由于机械结构的直观性，我们可以通过肉眼看到明显的故障表象，如断裂、变形、打滑、碰撞、卡死等，所以，先从机械部分人手，检查机械部分是否能正常工作，行程开关能否自如接通和断开，液压、气动装置是否能正常循环，然后再判断电子（电气）部分是否存在问题。一般而言，由于机械的工作特点，它是以执行元件、驱动元件等身份出现的，它们更容易因为磨损、变形等原因发生失效。

（2）先外后内 由执行部件到控制部件再到驱动部件逐个检查，找到故障源头。

（3）先干后叶先分析主要部件，后分析次要部件，尤其要重点分析结合部零件或接口部件。

4 机电一体化系统可靠性分析及提高可靠性对策可靠性是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。机电设备的可靠性与机电设备在使用环境、工作条件、运行情况、维修保养等有关，与各个组成单元自身的可靠性相关。机电设备的可靠性可用可靠度R来表示，R=R1+R2+R3 ，其中，R1为整个机电一体化设备的可靠度，R2为机械部件的可靠度，R3为电气部件的可靠度， 为机电接口的可靠度。由此可见，为了提高整个机电一体化设备的可靠性，必须对其各组成部分进行分析，提高各组成部分的可靠性，找出薄弱环节，改善设计方法，合理配置结构，必要时对重要部分可以采用冗余设计。

机电一体化设备的可靠性还可通过提高机械工作精度（如运行精度、加工精度、控制精度等）来获得，可采用精密机械改造传统机械；电路控制部分也可用PLC（可编程控制器）代替传统的继电器接触控制；还可采用先进的NC（数字控制）、PC（计算机控制）代替传统控制方法等。

5 结束语

我们必须针对机电一体化产品的特点，找出行之有效的故障诊断方法。随着其他各类技术与机械技术的有机融合，传统机械正朝着智能化、模块化、网络化、柔性化、微型化、自动化等方向发展 J，逐步形成了一个全新的机电产品理念。相应的故障诊断技术也朝着人工智能、专家系统发展，使机电一体化系统具有自诊断、自适应、自修复功能。

参考文献

第9篇：机电一体化的定义范文

关键词：中职；机电一体化；现代学徒制

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2017）02/03C-0051-03

机电一体化专业是一门交叉性、综合性的学科专业，它高度融合了机械技术、计算机技术、电子技术等基本学科，在人们的日常生产生活中发挥着重要的作用，并且随着科技的不断进步，机电一体化专业的发展前景更为广阔，发展潜力非常大。[1]

中等职业教育最重要的目标就是向企业输送动手能力强的基层专业技术人才，而中职机电一体化专业的培养目标就是既有丰富的理论专业知识，又有较高动手实践能力的维修电工、PLC编程员、单片机编程员等。然而，现行的人才培养模式离这一目标还有一定的差距。[2]

一、中职机电一体化专业教学现状

中职院校机电一体化专业目前比较普遍的教学模式是理论授课+理实一体化教学方式，即理论部分采用纯理论教学的教学方式，实践部分采用理实一体化的教学方式。与更早以前那种教师在讲台上讲、学生坐在下面听的教学模式相比，目前的教学模式能够提高学生的动手实践能力，同时也便于教学的开展。但由于中职院校师资力量有限、相关专业设备不够先进等因素的影响，使得目前以理实一体化为主的教学模式遇到了发展的瓶颈，亟待进一步改革和完善。

（一）理论与实践脱节

以机电一体化专业核心课程《维修电工》为例，该课程的理论部分与实践部分分开教学，由2位不同的教师分别授课，其中理论部分的授课在普通教室完成，实践部分的授课在实训室采取“理实一体化”的方式进行。同样的课程、同样的学生，却由2位教师进行授课，学生要分别去适应不同教师的不同授课风格，对于本就听课不够积极的中职学生来讲，他们在心理上抗拒这种教师更换给他们带来的不适应感，导致听课更加不积极，进而影响了教学的顺利开展，使得理论与实践部分授课学习脱节。

（二）实训设备不够先进

机电一体化专业对学生的动手能力要求很高，因此对实训设备的要求也很高，要求实训设备要与时俱进，及时更新，否则毕业后的学生会很难适应新设备新要求。然而，中职院校受限于投资力度等原因，很难做到机电一体化专业实训设备跟得上时代的步伐。

（三）教学知识体系比较落后

除了硬件方面的实训设备需要不断更新以外，软件方面的教学知识体系也需持续更新。这其中包含两个方面：其一，现行的教学内容比较落后。虽然中职院校机电一体化专业的教材也在不断更新，但由于教材编写、出版等还需一定的周期，使得教材的更新永远跟不上专业技术的发展；其二，教师的知识体系也比较落后。教师不同于企业一线的员工，不能像他们那样经常接触到最先进的技术和设备，这不利于教师将重要的专业知识讲透彻，不利于教学的顺利开展。[3]

（四）校企合作流于形式

如今，几乎所有的中职院校都有校企合作，但合作的深度和广度都远远不够[4]，合作大多限于双方领导层的交流访问以及文件纸面上的合作，而且还存在着“一头热”的情况，即校方合作意愿非常强，但是企业方面并不十分情愿或者没有足够的精力和时间投入到校企合作中去，从而使得校企合作难以实现既定目标，最终流于形式。

二、现代学徒制在中职机电一体化专业的实践

现代学徒制可很好地解决上述问题。关于现代学徒制，迄今都没有统一确定的定义，但在以下方面取得了共识：现代学徒制的本质依然是一种人才培养模式，其基础是校企合作，其核心是工学结合，其最终目的还是提高人才培养质量和办学质量。我国教育部明确指出：鼓励职业学校和企业联合开展先招工、后入学的现代学徒制试点。[5]这充分说明了现代学徒制的时代性和优势所在。

（一）制定人才培养方案

实施现代学徒制的第一步就是制定人才培养方案，这是中职院校实施人才培养工作的根本性指导文件。[6]与以往不同，现代学徒制制定人才培养方案必须校企合作共同制定，这是前提。校企双方应就人才培养目标、专业学习目标、具体实施方案等细节逐一进行讨论制定，真正实现校企合作共同制定。

（二）课程体系改革

课程体系是一门专业的重中之重。所谓体系，指的是课程目标、内容、结构等组成部分的综合体。[7]目前，绝大多数中职院校机电一体化专业的课程体系都是三段式，即：刚入学时学习基础课程，然后重点学习专业课程，最后是毕业顶岗实习。这样的课程体系以知识为基础、遵循由易到难的逻辑，但已经不适应企业对人才的要求，亟待改革。

基于现代学徒制的中职机电一体化专业课程体系改革依然紧紧围绕校企合作展开。首先，校企合作，根据企业岗位情况划分专业方向：机电设备操作、机电设备安装和调试、机电设备维修与售后服务、机电产品的开发与设计等4个大方向；其次，根据各专业方向，有针对性地制定课程标准；第三，课程内容的选择不应拘泥于正式出版物，应将企业员工内部培训内容、相关的国家职业资格鉴定标准以及学校选用的教材内容三者有机地结合在一起；最后，课程的学习情况考核应该多元化，不应仅仅局限于期末考试和平时作业、测验。

（三）建立师徒关系

其实学徒制自古就有，在古代被称之为“师徒”关系。在我国历史中，学徒制对制造业、纺织业、建筑业等方面的专业技术传承起到了关键性的作用。[8]现代学徒制师徒关系的建立要科学规范得多。中职院校机电一体化专业宜采用“双导师”制，即学校里的导师+企业里的师傅，其中，学校里的导师一般为学生的班主任，而企业里应优先选择技术水平高、责任心强的优秀员工担任师傅，且每位师傅所带的徒弟不能超过5名。为了稳定学生的专业思想，新生一入学就要通过双向选择确定企业师傅。所谓双向选择，不仅仅指的是徒弟有权利选择师傅、师傅有权利选择自己的徒弟，还包括徒弟有一定的权利选择自己感兴趣的专业方向学习，而师傅也有权利采用自己的方法教徒弟。师徒关系的确立通过签订培养合同来实现，合同一经签订即具有一定的效力，师徒双方均需严格遵守。

（四）评价考核机制

首先是ρ生的考核。无论是在学校学习还是在企业实践，校企双方均需对学生进行双重全程追踪考核。[9]除了要关注学生的学习，还要关注学生的生活和思想动态，努力稳定学生的专业思想。其次是对学校教师和企业师傅的考核。与学生一样，对教师和师傅的考核也需要校企双方双重考核，应制定详细的教学质量监控体制，通过学生评价、自我评价、学校评价、企业评价等多方面共同监督考核，确保现代学徒制教学质量不断提升。

（五）实施的保障措施

第一，政府加强引导。在实施现代学徒制的过程中，政府主要起引导的作用，主要包括政策扶持和资金保障两大方面。政策扶持方面，政府应出台相应的法律政策制度，采用立法的形式，在法律层面明确各方职责，确保企业、行业协会等全力与学校合作，积极实质地参与到现代学徒制的建设中去；资金保障方面，应通过拨款、税费减免等方式鼓励校企合作开展现代学徒制，针对学生，政府应通过减免学费、设立奖学金等途径激励。第二，行业积极参与。要充分发挥行业协会的作用，行业协会在现代学徒制的开展实施过程中起着重要的作用，主要作用是与学校、企业合作制定中职机电一体化专业的职业岗位要求、共谋职业发展方向、协助职业资格考试认定等。第三，全社会的大力支持。要营造支持现代学徒制的社会氛围，使现代学徒制在社会上得到广泛的认可，尤其是得到学生家长和学生本人的认可，这样有利于现代学徒制获得最佳的实施效果。

三、结语

中职机电一体化专业作为传统热门专业，要想继续发挥其“热量”，培养出更多符合企业需求的毕业生，必须与时俱进，紧跟时代的步伐，积极改革人才培养方式，大力推动实施现代学徒制，必将使中职机电一体化专业焕发新的活力。

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