導語：如何才能寫好一篇機電一體化的現狀，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】機電一體化；核心技術；智能化；傳感技術

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

隨著科技的進步與工業的發展，不同學科之間的相互聯系共同發展的現象越來越普遍，這些都極大的推動了社會生產力的進步，使工程技術掀起了一場 革命，促進了機電一體化的形成與發展。所謂機電一體化，就是指一種幾種學科相互交叉形成的復合技術，其是機械技術與其他高科技技術相互結合而形成的新的產物，也是現代社會發展形勢下工業的必然發展方向。這對于提高機械工業的生產技術、產品結構、管理模式等都是具有很大推動作用的。目前我國的機電一體化已經取得一定的發展成果，但相較于其他發達國家來講，還是有著一定的差距，還必須要不斷的進行改革發展，提高科技水平，以促進國內機電一體化水平的提高。

一、機電一體化的核心技術

一般來講，機電一體化主要是由兩大部分組成，即軟件技術與硬件技術。其中硬件的組成部分大致有機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分，因而若要進一步的提高機電一體化的發展，就必須要對這些核心技術進行不斷的創新與改進。

1、機械本體技術。機械本體對于機電一體化技術的影響主要體現在其性能的高低、質量的和精度的大小等幾點內容上，而當前的機械主要是以鋼材為主要的原材料，因而在減輕其質量時，可以考慮從更換質輕的材料入手，用非金屬的復合高性能材料作為機械的主要結構材料，以此來減少驅動系統的負荷，以提高控制系統的效率，從而實現降低能耗、提高機電效率的目的。

2、傳感技術。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力，即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機電一體化的技術水平水平的。

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

3、信息處理技術

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

4、驅動技術

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

5、接口技術

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

6、軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域:數控機床、計算機集成制造系統（CIMS）、柔性制造系統（FMS）、工業機器人。

2．機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為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。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。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展時期。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的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：

1、智能化

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

2、系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。

3、微型化

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

4、模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，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，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。

5、網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

6、綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

參考文獻：

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一、機電一體化的產生及概述

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，機電一體化進入了深入發展時期。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用，取得了一定成果。

機電一體化是一個綜合的概念，包含了技術和產品兩方面內容，它首先是指機電一體化技術，其次是指機電一體化產品。機電一體化技術是指包含技術基礎、技術原理在內的，使機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術，機電一體化產品是指采用機電一體化技術，在機械產品基礎上創造出來的新一代機電產品。

二、機電一體化發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：第一階段（又稱初級階段）是20世紀60年代以前，這一時期人們不自覺地利用電子技術并使之得到比較廣泛的承認；第二階段，機電一體化技術和產品得到了極大發展；第三階段，各國均開始極大關注和支持機電一體化技術和產品。

我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863 計劃”。在制定“九五”規劃和2010 年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作。雖然目前國內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，但隨著新技術革命的迅猛發展，我國加大了對機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優先支持，并取得了一定的成績。

三、機電一體化發展趨勢

1.智能化

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。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。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。

2.光機電一體化

光機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；產品具有體積小、重量輕、適應性強、使用壽命長、操作更方便的特點。

3.網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，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，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朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

4.微型化

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發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。

5.綠色化

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。

6、柔性化

柔性化有兩層含義，首先是產品具有自適應性如紡織業中，紡紗設備能方便的適應不同種類的纖維，織機能滿足多種織物對織造工藝的要求，在變換品種時能做到方便快捷；其次，機械設備制造商要具備根據用戶的要求而為用戶定制的能力。實現柔性化的必要條件是產品設計必須貫徹模塊化的設計理念。

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關鍵詞：機電一體化 現狀 發展趨勢

中圖分類號：TU85文獻標識碼： A

在科學技術日新月異的今天，新的材料、設備、技術不斷涌進，從某種程度上來看極大的推動了整個機械行業甚至是經濟的發展。微電子的技術和計算機的技術也在飛速的發展，它們不斷與工業機械相摩擦，找出契合點然后相結合，機電一體化就是這樣產生的。機電一體化從系統化的觀點來說局勢綜合的運用了機械、微電子、自動控制和傳感測控等技術，根據系統的功能和目標，合理的運用各個功能進行布局。實現具有多功能。高質量的功能價值極其目標。

如今世界各國都在大力發展推行機電一體化的先進技術及在生活生產當中的應用。它不僅關系到全球各國各個方面的發展，也成為了體現一個國家綜合能力的象征。

一、機電一體化技術發展的狀況

1、機電一體化技術的第一階段

在二十世紀的六十年代以前被稱為第一階段。這一時期。人們開始不自覺的去利用電子技術初步的成功去補充和完善機械的性能。尤其是二戰的爆發，刺激了電子和機械的結合。戰后這些軍用技術逐漸轉化為民用技術，使戰后的經濟迅速的恢復。但是當時的電子技術還沒有達到一定的技術水平，電子和機械的相結合還沒有能力深入的研究和開發，而那些已經開發出來了的產品也沒有辦法進行大量的推廣。

2機電一體化技術的第二個階段

在二十世紀的七十到八十年代被稱為第二階段，同時也是最為蓬勃發展的一個階段。在這一時期，計算機技術、通信技術等都在的不斷進步，為機電一體化技術奠定了強有力的技術基礎。而大規模的集成電路也在迅速的的發展是機電一體化技術有了結實的物質基礎。

3、機電一體化技術的第三個階段

到了二十世紀九十年代的后期，就是機電一體化的第三個階段，同時也開始了機電一體化技術向智能發展，進而進入了深入探索的新階段。光學和通信的技術也融入了機電一體化的技術，那些細微的加工技術也慢慢從機電一體化技術中浮現出來，于是就出現了光機電一體化與微機電一體化兩種體系。另外在對機電一體化技術進入深入研究的同時，也為機電一體化技術開辟了廣闊的發展空間。

我國是從二十世紀的八十年代才開始對機電一體化進行研究并且開始應用的，在制定“九五”規劃的時候考慮到了機電一體化給各個國家帶來經濟上的效益和影響。許多的大專的院校及研究機構開始對機電一體化的技術發展和應用做了大量的工作，并取得了一定的成果。

二、機電一體化的發展趨勢

1.智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。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。

2.模塊化趨勢

模塊化是一項重要而艱巨的工程，利用標準單元迅速開發出新產品，擴大生產規模，制定各項標準，便于各部件、單元的匹配和接口。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還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化趨勢

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。由于網絡的普及，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，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，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朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

4.微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。

微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發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。

5.綠色化趨勢

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染，設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，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，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。

6、系統化

系統化所表現出來的重要特征之一，就是關對系統體系結構進一步的運用開放和模式化的結構。整個系統可以隨意靈活的組成形態，并進行任意的剪裁組合，以便于實現多子的系統控制和管理。特征之二就是通信的功能加強了，在未來的機電一體化會更加的注重產品和人之間的關系。機電一體化的人格化有兩個含義，第一個就是最終使用機電一體化產品的對象是人，不管在怎樣的賦予機電產品一體化人的情感和智能。使之人性越來越明顯，尤其是家用的機器人，最高的境界就是實現人機一體化。而另一個含義是指模仿生物的機理，從而研制出各種機電一體化的各種產品。實事也是如此。很多的機電一體化產品都是受到動物的啟蒙而研究出來的。

三、電一體化的發展階段

機電一體化的發展大體可以分為三個階段。上世紀60年代以前為第一階段（亦可稱為初級階段）。在這一時期，人們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。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。

上世紀70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化發展提供了充分的物質基礎。

第三階段，上世紀90年代后，機電一體化技術開始向智能化方向邁進，進入深入發展時期。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的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。

四、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床領域。數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，表現在：①總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；②開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益；③WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；④大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，也加強了CNC系統的控制功能；⑤能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去；⑥系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力；⑦以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）。CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）。柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人。第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第五代計算機關系密切。

結束語：

所以得出的結論就是機電一體化的出現并不是孤立存在的，它是由許多科學技術不斷的發展所得出的結晶，也是社會生產力發展到一定程度必然的結果。機電一體化的技術將會成為二十一世紀機械工業的主角。在各個方面都可以帶來明顯的社會效益和經濟上的效益。隨著科學技術不斷的發展，各個技術之間互相融合的的趨勢也隨之越來越明顯。以機械技術和微電子的技術有效的結合起來，成為機電一體化技術的主體。成為機械工業的必然發展趨勢，機電一體化技術的發展前景也將會越來越寬廣。

參考文獻：

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[3] 王卓.機電一體化技術的現狀與發展趨勢[J].文藝生活：中旬刊,2011,(9):280-280.

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關鍵詞：機電一體化 工程機械 應用 前景

中圖分類號：F407.4 文獻標識碼：A 文章編號：

目前，隨著經濟水平的提高和科學技術的進步，生產過程中對工程機械的性能要求有所提高，電子控制技術已被工程機械眾多領域廣泛采用。同時，隨著進口和國產的高精度機械生產設備使用數量的不斷增加，管理好它們并使之發揮更大的功效就成為許多企業在工程施工中所關注的焦點。為了能夠幫助施工企業以及工程機械操作人員更好地了解相關電氣與電子控制裝置的功效、性能、類別等，本文就現就機電一體化在工程機械上的應用現狀及前景進行論述。

1 機電一體化技術優點

1.1 安全性能高

機電一體化產品在很多領域具有較強的功能，其中包括有監視、報警、自動保護等方面。工作中發生一些電力故障的時候，機電一體化產品能夠自動啟動保護措施，使人和設備的損害降到最低，提高了使用設備的安全性能。

1.2 較高的生產能力

機電一體化產品自動處理信息和自動控制能力很強，在控制和檢測方面的靈敏度和精度等都很高。機電一體化產品有自身的控制系統，通過啟動這個系統可以使機械執行機構按照設計的要求完成動作，可以保證工作完成的質量和產品的高合格率。機電一體化產品的生產能力也隨著自動化的成功實現得以提高。

1.3 較高的使用性能

機電一體化產品采用了數字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產品可以重復大量的動作，更先進的產品還能夠篩選工作程序。

1.4 適用范圍大

機電一體化產品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。

1.5 維護方便

程度的控制可以對安裝調試機電一體化產品，在其控制系統中輸入控制程序就可以對產品進行調控了，這樣就不用改變產品的零件或者哪一個部件了。機電一體化產品還能夠對工作中的故障自動進行檢驗和監視等，并且可以自動采取應對措施。工作對象不同時，具有存儲功能的機電一體化產品可以根據存儲的執行程序自動工作。

2 工程機械中機電一體化的應用現狀

2.1 機電一體化和工程機械的關系

在工程機械領域引入機電一體化技術大大提高了機械性能，而工程機械性能的不斷提高也使機電一體化應用更加廣泛，兩者相互影響，共同促進形成了一個良性發展的循環系統。

2.2 機電一體化對工程機械功效的改進

現代工程施工通常要求工程機械具有較高的性能：①機械功效高且能耗小；②自動化程度及精度越高越好；③操作安全、簡單，使用壽命長；④較高的技術性價比；⑤較低的使用成本；⑥具備運行狀態的監視功能、自動報警及故障自診功能，以降低停機維修頻率，提高工作效率。以下對工程機械的電子控制系統功效進行具體說明：

2.2.1 及時發現故障，提高設備利用率

監視功能、自動報警及故障自診功能即針對工程機械的傳動系統、制動系統、工作裝置、液壓系統及發動機的運行狀態實施電子監視，一旦工程機械在運行過程中出現異常情況，能夠發出自動警報，同時準確地對故障部位進行定位，因此，能夠最大限度地提高操作人員的工作安全性及工程機械的使用效率，使機械設備的維修工作難度降低，縮短停機維修時間，降低維修作業頻率，延長設備使用壽命，最終提高機械設備的利用效率，降低生產成本。

2.2.2 降低能耗，提高生產效率

與傳統工程機械相比，現代工程機械的能源利用率高出很多，目前國家正在倡導節能減排，這就要求對能源利用率低的傳統機械設備進行節能改造。

2.2.3 提高作業精度和作業效率

現代工程施工中的水泥混凝土攪拌設備應用了先進的微機控制電子稱量系統，使稱量過程最終實現了現代化，成品料的作業精度和作用效率得以保證。瀝青混凝土攤鋪機設備采用了自動找平系統，使工程施工質量得到了很大程度的提高；同時，供料系統中引入的超聲波技術也提高了瀝青混凝土攤鋪機的攤鋪質量。而電子控制系統應用于鏟運機鏟斗刀刃、平地機刮刀以及推土機鏟刀中，不僅可以使作業精度和作業效率得到提高，還能使操作人員的勞動強度降低。

2.2.4 降低勞動強度，提高勞動生產率

在工程機械領域實現自動化或半自動化控制，可以大大降低操作人員的勞動強度，提高設備的工作效率和勞動生產率，還能降低由于操作人員缺乏經驗造成的對作業精度的影響程度。如日本小松公司生產的挖掘機配備軌跡控制系統，它能夠根據操作者所操控的鏟斗運動軌跡，自動感應不同角度的傳感信號，控制斗桿和鏟刀的運動，自動進行斜面精確挖掘、斷面溝槽等動作，大大提高了機械設備的利用效率，進而提高了勞動生產率。

3 工程機械中機電一體化的應用前景

機電一體化的發展依賴于電子、控制、光學、計算機信息等多種技術和學科的發展，其在工程機械領域的應用趨勢可概括為以下幾點：

3.1 智能化

作為21 世紀機電一體化的重要發展方向，在工程機械領域，智能化的應用趨勢將更加明顯。從目前看來，人工智能方面的研究越來越多，數控機床與機器人的智能化應用就是其中的重要表現。我們通常所說的智能化是指在相關控制理論的基礎上，通過對運籌學、人工智能、模糊數學、計算機科學、心理學、生理學等新思想、新方法在工程機械上的分析和應用，使工程機械的行為能夠具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以滿足機電一體化的更高要求。雖然使工程機械具有等同或接近人的智能是不可能的，但工程機械的智能化仍是時展的大勢所趨。

3.2 模塊化

隨著科技的進步和社會分工的不斷深入，機電一體化產品的種類和數量也越來越多，因此，機械產品的電氣接口、動力接口和機械接口等的生產一定要實現標準化，這雖然比較復雜卻至關重要，所以說，模塊化是工程機械機電一體化發展的一項長期而又艱巨的任務。模塊化有利于各部件或單元之間的匹配，例如研制集智能調速、減速于一體的動力單元，或具備圖像處理、視覺、識別等功能的控制單元等。唯有如此，才能促進社會的進一步分工，加快新產品的研發速度，擴大工程機械的生產規模。模塊化必將進一步促進機電一體化在工程機械中的應用。

3.3 信息化

計算機網絡技術的迅速發展也必將促進機電一體化在工程機械中的應用。新型的機電一體化產品只要質量可靠、功能強大，具有很好的經濟價值和社會價值，就會在最短的時間內借助網絡迅速暢銷。此外，遠程控制技術和監視技術將會在工程機械中得到越來越多的應用。總之，機電一體化將逐漸趨向網絡化和信息化。

3.4 環保化

工業化進程的不斷深入雖然在很大程度上改善了人類的生活質量，但也對我們的生存環境造成了嚴重的破壞，導致了自然資源的大量浪費。21 世紀以來，社會對環保的關注和投入越來越多，公眾的環保意識也在不斷加強，綠色產品的概念和設計制造已成為新形勢下的必然趨勢。工程機械產品在其設計、制造、使用和銷毀的每個環節，都要適應環保的要求，滿足人類對健康的需求，提高資源的利用效率。所以，綠色機電一體化產品將會在工程機械中占據優勢。

3.5 系統化

系統化的表現特征主要有以下兩點：①工程機械系統體系結構將進一步采用開放式和模式化的總體結構，系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理；②機械的通信功能將得到極大的提高。

4 結束語

隨著機電一體化技術在工程機械領域占據的優勢和廣泛應用，受到了越來越多企業的重視，從而為工程機械領域作出更大的貢獻。作為工程機械的管理者和使用者，我們也必須順應科技發展的潮流，盡快地了解、學習和掌握機電一體化技術，只有這樣才能更好地參與到現代化的工程施工當中，為我國的建設事業作出更大的貢獻。

參考文獻

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【關鍵詞】 機電一體化 現狀 發展趨勢

一、機電一體化的產生與應用

20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持,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,機電一體化進入了深入發展時期。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展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。

二、機電一體化的發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為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,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展,已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

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展時期。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展露頭腳,出現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的建模設計、分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發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,更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究,將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

三、機電一體化的發展趨勢

(一)智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。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。

(二)模塊化趨勢

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,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環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出新產品,也可以擴大生產規模,制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。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還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

(三)網絡化趨勢

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展給科學技術、工業生產等領域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,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朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

(四)微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢,國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優勢。微機電一體化發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。

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現代科學技術的發展極大地推動機械工業領域的技術改造與革命。在機械工業領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發展階段。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，并以蓬勃的生機向前發展，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。

1 機電一體化概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術,根據系統功能目標要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值, 并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。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別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說,機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2 當前機電一體化技術主要的應用領域

2.1 數控機床 數控機床及相應的數控技術經過40 年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在: 總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益；WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能；能實現多過程、多通道控制；系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

2.2 柔性制造系統（FMS） 柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

2.3 交流傳動技術 傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

3 機電一體化的發展狀況

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一、火電廠煙氣脫硫產業化取得重大進展

2005年底，我國建成投產的煙氣脫硫機組容量由2000年的500萬千瓦上升到了5300萬千瓦，增長了近10倍，約占火電裝機容量的14%，正在建設的煙氣脫硫機組容量超過1億千瓦。目前，已有石灰石-石膏濕法、煙氣循環流化床、海水脫硫法、脫硫除塵一體化、半干法、旋轉噴霧干燥法、爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法、電子束法等十多種煙氣脫硫工藝技術得到應用。與國外情況一樣，在諸多脫硫工藝技術中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫仍是主流工藝技術。據統計，投運、在建和已經簽訂合同的火電廠煙氣脫硫工藝技術中，石灰石-石膏濕法占90%以上。總體看，我國煙氣脫硫產業已具備了年承擔近億千瓦裝機脫硫工程設計、設備制造及總承包能力。

（一）脫硫設備國產化率已達90%以上。石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝中的關鍵設備，如漿液循環泵、真空皮帶脫水機、增壓風機、氣氣換熱器、煙氣擋板等，國內已具備研發和生產加工能力。如石家莊泵業有限公司生產的系列脫硫漿液循環泵已應用于96個脫硫工程；成都電力機械廠生產的脫硫增壓風機已應用于100個脫硫工程；上海鍋爐廠生產的氣氣換熱器已應用于60個脫硫工程。從設備采購費用看，石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術設備、材料國產化率達到90%左右，部分煙氣脫硫工程國產化率超過了95%，其它工藝技術的設備國產化率大于90%。

（二）煙氣脫硫主流工藝技術擁有自主知識產權。通過自主研發和引進、消化吸收再創新，我國已擁有了30萬千瓦級火電機組自主知識產權的煙氣脫硫主流工藝技術，并經過了一年以上的工程實踐檢驗。如蘇源環保工程股份有限公司研發的具有自主知識產權的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術，已成功應用于太倉港環保發電有限公司二期2×300MW煙氣脫硫工程；北京國電龍源環保工程有限公司在引進德國技術基礎上消化、吸收和再創新，擁有了自主知識產權的石灰石－石膏濕法煙氣脫硫技術，并成功應用于江陰蘇龍發電有限公司三期2×330MW煙氣脫硫工程。以上兩個工程項目經過一年多的實際運行檢驗，并通過了工程后評估，專家認為兩公司擁有自主知識產權的煙氣脫硫工藝技術都具有成熟、可靠、適用性強的特點，達到了國際先進水平。其它工藝技術我國大多也擁有自主知識產權，只是應用于機組容量20萬千瓦及以下火電機組，有些剛剛投運或正在施工建設，有待實踐檢驗。

（三）具備煙氣脫硫工程總承包能力。截止2005年底，具備一定技術、資金、人員實力，且擁有10萬千瓦及以上機組煙氣脫硫工程總承包業績的公司近50家；其中，合同容量超過200萬千瓦裝機的公司有17家，超過1000萬千瓦裝機的公司有7家。北京國電龍源環保工程有限公司總承包合同容量達到了2471萬千瓦。

（四）脫硫工程造價大幅度降低。由于煙氣脫硫設備國產化率大幅度提高及市場競爭等因素，煙氣脫硫工程造價大幅降低，如30萬千瓦及以上新建火電機組的煙氣脫硫工程每千瓦造價已由最初的1000多元（人民幣，下同）降到目前的200元左右。20萬千瓦及以下現有火電機組的煙氣脫硫工程每千瓦造價也降至250元以下。

二、存在的主要問題

（一）煙氣脫硫技術自主創新能力仍較低。截止目前，我國只有少數脫硫公司擁有30萬千瓦及以上機組自主知識產權的煙氣脫硫技術，大多數脫硫公司仍需采用國外技術，而且消化吸收、再創新能力較弱。采用國外技術，要向國外公司支付技術引進費和技術使用費。據初步測算，已向國外公司支付技術引進費約3.2億元，技術使用費約3億元。

（二）脫硫市場監管急需加強。近幾年，由于脫硫市場急劇擴大，一批從事脫硫的環保公司如雨后春筍般誕生。但行業準入缺乏監管，對脫硫公司資質、人才、業績、融資能力等方面無明確規定，脫硫公司良莠不齊，一些脫硫公司承建的煙氣脫硫工程質量不過關。另外，對煙氣脫硫工程招投標的監管不到位或監管不力，部分工程招投標存在走過場現象。

（三）部分脫硫設施難以高效穩定運行。據業內人士反映，目前已建成投產的煙氣脫硫設施實際投運率不足60%，減排二氧化硫的作用沒有完全發揮。主要原因：一是有些脫硫公司對國外技術和設備依賴度較高，沒有完全掌握工藝技術，系統設計先天不足，個別設備出現故障后難以及時修復；二是部分老電廠的脫硫電價政策沒及時到位；三是環保執法不嚴，對脫硫設施日常運行缺乏嚴格監管或監管不到位；四是部分電廠為獲經濟利益，故意停運脫硫設施。

三、建議

（一）加大脫硫技術自主創新力度。國家加大資金投入，支持煙氣脫硫的自主創新。對于引進的脫硫技術，創新的重點是降低工程造價和降低系統能源消耗。對于原始創新的，特別是已完成5萬千瓦及以上機組試驗工程的脫硫技術，創新的重點是適用于更大裝機容量的脫硫技術。對于已有工程業績的脫硫技術，創新的重點是副產品的有效利用和完全處置。對于關鍵設備，創新的重點是提高設備可靠性和使用壽命。

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一、我國當前機電一體化類課程教學現狀及其原因分析

結合我國目前職業教育的現狀，造成當前機電一體化類課程理論講不透、實驗做不好、學得不扎實的原因主要有以下幾個方面：

1、師生思想上都不夠重視

從目前的職業院校的教學現狀來看，重視理論教學輕視實踐教學一直是我國職業院校理工科教學的傳統方法，在這樣的教學模式下，尤其是像機電一體化這樣的課程，理論課本來就比較晦澀難懂，加之實踐實訓比較少，學生學到最后完全沒有系統的概念和知識體系，對于機電一體化的理解只是停留在表面層次，因此必須要逐步加強實踐實訓。從體制上來說，師生自身對該課程的重視程度不夠也是十分重要的原因，教師認為對于機電一體化課程教學任務重，往往疲于應付授課；而學生對于機電一體化課程知識的理解比較吃力，往往興趣不大，加之實踐實驗時間較少，最后將實踐實訓流于形式，因此，師生在思想上不夠重視是目前職業院校機電一體化課程教學的一個基本現狀。

2、機電專業實踐教學課程的設計不合理

機電類專業實踐教學的課程內容包括很多技術內容，目前，絕大多數職業院校的機電專業課程體系受傳統教育思想的影響，課程的內容過多過深奧，理論課時數太大，實踐技能教學課時不足，而且內容陳舊。還有些學校脫離實際情況過高地制定了課程標準，導致教學與實踐相背離。現在學校里學習的知識和社會上用到的知識相差很遠，很多學生學習了很多知識，可到了社會上去無從下手。相關機電行業和企業很少參與機電類專業實踐課程的制定，這也是導致職業院校機電專業的實踐課程體系設置不合理的原因。

3、實踐教學條件不完善

由于機電一體化類課程所開設的實驗，往往實驗設備體積比較龐大，集成度較高，價格昂貴，因此很多院校對于機電一體化課程實驗所配置的實驗設備都是很簡單的，目前很多職業院校也在進行教學改革，增大實驗實踐課程量，但是相應的實踐教學課程內容仍然或多或少的存留著傳統教學模式的影子。

二、機電一體化類課程的教學改革策略探討

1、充實機電一體化類課程的專業實踐教學內容和完善教學手段

在對機電一體化課程專業實踐課程進行教學改革的時候，我們提倡應當根據各個院校各個專業自身的專業特色進行相應的教學改革，添加符合專業特色的實踐教學內容，不斷完善實踐教學條件和教學手段，盡量弱化傳統實踐模式中的演示性的或驗證性實驗，加大動手實踐實驗及綜合性實驗內容，并和理論課程對應起來，使得學生在掌握理論知識的基礎上進行相關實踐實驗，這樣更容易掌握機電專業知識和技能。

2、重視機電一體化類課程的專業實踐教學環節的考核

任何課程都需設置考核環節，同樣的，機電一體化課程實踐教學也需要考核，考核環節也是學生最為敏感的環節之一。傳統的機電專業實踐課程考核的方式是出勤考查、實驗報考考查以及最后實驗考查成績相結合的方式，這種考查考核方式不能夠考查出學生的完全實踐能力，只能夠從實驗報告的完成情況給學生考核打分，因此傳統的考核方式并不合理，就需要對傳統的考核方式進行改革。

結合機電一體化課程實踐教學的特點，對于機電一體化實踐課程的考核不應該有一個統一的模式和標準，而是應該結合實踐教學的方式和手段靈活的設定考核方式，采取定量結合定性的方法進行實踐教學考核。簡單的演示性或者驗證性實驗，應當減小考核的比重，而對于綜合實驗及動手考查較為全面的實驗，考核比重就應當加大；另一方面，還可以靈活的采取口試筆試、現場提問、課程設計、綜合課程實驗等多種形式進行考核，重點不是考查學生的知識理解程度，而是應當重點考核學生對于實踐技能的掌握和應用能力。

3、加大機電專業校內外實習實訓基地建設的力度

對于機電一體化這樣的實踐要求較高的課程，實踐實訓基地的建設就顯得十分有必要了。實踐實訓基地的建設力度直接關系到機電一體化課程實踐教學的效果與成果，而學生實踐能力的掌握也取決于實踐實訓基地的建設，以及實踐實訓基地實踐教學內容的設置和安排。各院校要想真正提高機電一體化專業實踐課程教學的效果，就必須加大對實踐實訓基地的建設力度。另一方面，機電專業校內外實習實踐項目的開設依賴于實習實訓基地，而目前多數機電專業課程依賴于金工實習的相關設備，因此對于機電一體化類課程的專業實習實踐，必須要加強具有機電一體化特色的專業實習實踐基地及其相關設備的投資建設力度，為機電一體化類課程及其專業的學生提供足夠豐富的實習實踐動手機會，以真正提高機電一體化類課程的專業實習實踐能力水平。

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關鍵詞:煤礦;機電一體化;發展與應用

1機電一體化技術的研究現狀

1．1機電一體化的定義

機電一體化(Mechatronics)是1971年由日本學者在日本雜志《機械設計》中提出的，是由機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術、信息技術、光學技術等多學科形成的一門交叉學科，目前已經發展成為部分學校的專門專業。但對于機電一體化的具體內涵和概念學術界并未形成統一的認識。VanBrussel教授認為，機電一體化是跨領域的并行工程，它包括機械、微電子、控制工程和計算機技術等多門學科，而機電一體化的目標就是實現上述多門學科和技術的綜合應用。德國Isermann的教授認為機電一體化屬于交叉學科的綜合領域，機電一體化包含的交叉學科可以分為機械系統和與其相關的控制系統，而其控制系統又包括信息系統、計算機系統等。控制系統主要用于服務機械系統，便于工程師在遠程對機械系統進行操控。國內曾慶良等［1］定義機電一體化是一個包含機械、電子電氣、信息等功能模塊的技術系統，是多學科技術的綜合作用，各個功能模塊之間存在著密切的交互關系，其中起決定作用的不是某一單獨的技術，而是這些技術的聯合作用，這些技術的聯合作用使系統具有更優秀的性能或實現了新的功能。

1．2機電一體化的設計

目前，國內外學者在機電一體化的設計方面已經進行了大量研究工作，按照研究方向可以將機電一體化設計分為三大類。1)側重于概念設計過程和相關軟件的研究。機電一體化的概念提出后，國外大量學者進行了大量嘗試。如德國的R．Iserrmann教授及其團隊以機電一體化的控制系統為核心進行了嘗試，但缺乏驅動器、傳感器和機械部分的融合，難以達到機電一體化的完善設計。JurgenGausemeier教授團隊進行以半規則式計算機語言為核心的機電一體化設計，但并未實現理想的機電一體化系統。法國的PSA所進行了以機電一體化模型庫為核心的設計，通過模型庫的查找和存儲簡化機電一體化的設計，但并未達到理想效果。英國的Lancaster大學嘗試了以鍵合圖理論、方框圖為基礎的功能模塊的混合建模，但主要以機電一體化的控制為主，執行構件部分研究又不夠深入。在國內，機電一體化的起步較晚，但經過大量專家學者的不懈努力也取得了豐碩的成果［2］。如上海交通大學的鄒慧君教授將機電一體化的主要研究對象轉向以實現運動功能為主，并對系統方案設計進行深入研究，實現了較為理想的功能求解模型。山東大學的黃克正團隊以功能分析和重構理論為設計基礎，提出了機電一體化概念系統的過程模型。華中科技大學的楊家軍團隊以機械運動方案和傳感器設計為研究基礎，加之計算機系統的輔助功能，完成了機電一體化系統的設計。2)側重于開發過程的研究。主要代表是德國工程師協會2004年的VDI2206系統，其設計過程如圖1所示，根據用戶需求提供系統設計(面向領域的設計)，包括機械領域、電氣領域和信息領域，在完成系統集成后再通過系統設計的驗證，最終得到客戶需要的產品。但這種機電一體化的設計僅提供了一個設計思路，缺乏具體的設計過程。3)協同仿真技術。仿真技術在20世紀初期開始應用于其他領域，在20世紀末被引入機電一體化領域，目前國內外學者就機電一體化的機電仿真技術已經開展了大量的研究工作。在國外，VanBrussel和VanBeek開展了協同仿真的參數設計，解決了系統仿真參數的優化問題。荷蘭Twente大學的JobVanAmerongen教授及其團隊開展了機電一體化模型的仿真工作，實現了多領域機電一體化的仿真研究。在國內，鐘掘院士等［3］學者從機電系統耦合及各耦合參數間的關系入手對機電一體化系統進行研究，設計出系統功能優化的物理模型，該課題已經突破早期研究存在的難題，該研究方法在機電一體化系統研究方面十分深入，研究的重點是系統的后期設計。而李伯虎院士和清華大學熊光楞教授在協同仿真方面也開展了大量工作，開出了基于協同仿真技術的復雜產品。

2煤礦機電一體化技術的發展趨勢

近年來，全球制造業始終面臨著轉型升級和可持續發展的挑戰。2013年4月，德國開啟了“工業4．0”，即第四次工業革命。“工業4．0”主要包括兩個主題，即“智能工廠”與“智能生產”。我國機電一體化經過多年的發展和積累，機電一體化取得了巨大進步，但發展并不完善。因此，在2015年5月，我國了“中國制造2025”行動綱領［4］。該綱領提出在2025年之前邁入制造強國行列;在2035年以前，與中等制造強國的水平持平;在2049年，成為世界的制造強國。因此，煤礦機電一體化未來的發展進程必然與“工業4．0時代”和“中國制造2025”行動綱領存在一致性關系，所以筆者認為，未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。

3機電一體化在煤礦中的應用現狀

1970年我國大同礦務局首先試驗自行設計的第一套綜合機械化采煤系統。到20世紀80年代，隨著國際綜合機械化采煤技術的發展，我國綜合機械化采煤也得到了空前的發展;到90年代中期，采、掘、機、運、通基本完成了機械化，大大提高了采煤效率，減少了煤炭災害的發生;進入本世紀后，我國礦業機電一體化又有了突破性的進展，完善的安全生產監控系統、大型固定采煤機械等在煤礦投入使用，但仍與世界先進的采煤機電一體化存在差距。

3．1液壓支架電液控制系統

相比西方發達國家，我們在液壓支架電液控制系統的研究較晚。1995年第一臺自主研制的液壓支架電液控制系統至今，出現了不同型號的多種電液控制系統液壓支架，但實際國產的液壓支架電液控制系統在國內煤礦的應用仍不太樂觀，目前礦井綜采工作面采用的液壓支架電液控制系統仍以國外的設備為主，部分軟弱頂板支護采用的單體液壓支架系統也存在類似的情況。這一方面是由于國產的液壓支架電液控制系統未能突破技術瓶頸，而國外的液壓支架電液控制系統(以美國和德國為主)具有完善的故障診斷預警裝置，可實現液壓支架與采煤機、刮板機聯動和遠程控制。

3．2電牽引采煤機

國內電牽引采煤機的研制工作從20世紀80年代末期開始，經歷了近十年的研究才取得了突破性的進展，目前電牽引采煤機也是煤礦機電一體化的重點研究方向。國內比較先進的電牽引采煤機包括山東能源機械集團公司研發的MG150/345－WOK交流電牽引采煤機和太原礦山機器集團有限公司研發的MGTY307/10－1．1D電牽引采煤機。這兩種采煤機目前都能實現1．8m以上的薄煤層開采，同時可以完成煤層傾角在25°以下的綜合機械化開采工作。我國電牽引采煤機的發展大大加快了我國煤炭機電一體化的發展。但目前煤礦機電一體化(機械化)率約70%，而綜采率僅為40%，對比世界國家發達國家超過80%的綜采率，仍存在很大的發展空間。目前電牽引采煤機具有的優勢有:①牽引特性較好，世界先進的電牽引和液壓牽引技術都具有良好的調速特性，但國內的液壓牽引系統穩定性不如電牽引系統，因此采用電牽引可以有效地保證電牽引采煤機的牽引特性;②機械傳動效率高(＞90%);③牽引力可以滿足大傾角煤層開采;④工作可靠性高;⑤易于實現微機自動控制;⑥機械傳動和結構較簡單。

4結語

本文對國內外機電一體技術的研究現狀進行了分析，特別指出了煤礦機電一體化技術的發展趨勢和目前機電一體化在煤礦中的應用現狀。目前在煤礦中機電一體化技術主要應用在液壓支架電液控制系統、電牽引采煤機、煤礦安全控制系統等，而隨著“工業4．0”時代的開啟，以及我國了“中國制造2025”行動綱領，筆者認為未來煤礦機電一體化未來的發展趨勢主要有高度自動化、高度智能化、高度網絡化。

參考文獻:

［1］王成龍．復雜機電系統統一建模與仿真技術研究［D］．青島:山東科技大學，2010．

［2］鄒慧君，廖武，郭為忠，等．機電一體化系統概念設計的基本原理［J］．機械設計與研究，1999(3):14－17．

［3］鐘掘，胡志剛．基于耦合問題的多智能主體協作模型［J］．中南大學學報:自然科學版，1998(2):165－168．

篇10

關鍵詞：機電一體化技術;現狀;發展趨勢

引言

伴隨現代科技的不斷發展，推動了不同學科之間的相互學習，促進了工程方面的技術改革，機械一體化作為一種嶄新的學術，重點強調機與電之間的相互結合所帶來的深刻意義；在機械工程方面，由微電子技術和計算機技術發展形成的機電一體化，使得機械工業技術在技術、產品和功能等方面發生巨大變化，促進工業生產由機械電氣化向機電一起化發展。

1機電一起化技術的概念

機電一體化指將機械裝置與電子化設計方面的功能結合起來的系統的總稱，采用機電一體化技術在機械產品基礎上創造出新型的機電產品，在機構的執行、動力和信息控制功能上引進電子技術。機電一體化主要包括技術和產品兩方面，機電一體化是將群體技術相互融合為一體的綜合技術，與傳統電氣形成的機械電氣化概念有本質性的區別。隨著科技的不斷發展，機電一體化作為一種有自身特征的新型技術學科主要具有一定的特征：從系統觀念討論，綜合運用各種機械、微電子、自動控制技術和軟件編程技術等多種綜合技術，各個技術之間配置合理，從根本上實現多功能、高質量和低能耗的經濟意義，使得系統工程技術在整個系統中最優化。

2機電一體化技術的現狀

機電一體化技術經歷長時間的生產發展過程，國際上各國從事機械設計、控制功能設計和生產加工的工作人員早已開始研發關于機電一體化的產品，到上世紀八九十年代，大型的集成電器和微型電子計算機得到迅速發展，更加豐富了機電結合形式的內容，目前隨著科技的飛速發展，機電一體化產品比如電冰箱、全自動洗衣機、人工機器人等廣泛應用于人們的生活工作中。機電一體化技術是融合機械技術、控制功能、微電子技術等多種技術與一體的產品，打破傳統機械工程、信息工程、控制功能等學科的分類，機電一體化技術至今已成為一種具有自身體系的新型學科，鑒于人工智能技術、神經網絡技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術發展提供堅實的基礎，促使機電一體化技術逐漸形成完整的學科體系。

3機電一體化技術的未來發展趨勢

機電一體化技術未來發展趨勢主要有以下幾個方向:（1）向智能化發展。我國目前機電發展的重要方向是智能化，智能主要是對機器的控制，以控制理論為基礎，綜合人工技能、計算機技術、心理學等方面的技術，模擬人類智能，使得該產品具有自身的邏輯思維、自主決策能力，機器人與數控機床的智能化是重要應用之一，伴隨著計算機、通訊等技術的快速發展，傳統現場控制技術無法滿足現場控制設備的要求和變化，這就要求機械設備的智能化程度不斷提高，機械設備操作所具有的安全性、燃料經濟性也要有很大的提高。智能化的產品設備具有很高的評價，被當做類似人類的行為，無法代替人類的智能，但隨著科技對機械設備技能化的要求，促進了機電一體化設備向更高更智能的方向發展。（2）向模塊化發展。機電一體化產品為企業所帶來巨大的經濟效益，隨之而來的是生產機電一體化產品的廠家越來越多，產品需要部件的模塊化成為一項重要的工作，是生產的產品能否正常工作的關鍵，因此研究開發標準機械接口、電器接口、信息接口等的機電一體化產品是一項復雜的工作，隨著科技的發展，研究具有集視覺、圖像處理和測繪等功能的控制單元，可以有效的處理各種典型操作，通過該技術便可以進行各個部件、單元接口的匹配，但存在一定的利益沖突，該標準可以再部分企業中試行，為機電一體化技術更好的發展，模塊化成為機電一體化重要組成。（3）向網絡化發展。計算機技術中最為出色的技術為網絡技術，特別是Internet技術的應用，給科技、工業、政治、教育等人們日常生活帶來驚人的變化，帶來的不僅是企業之間的競爭信息的傳輸，還有企業內部生產實現網絡化控制，各種網絡將全球經濟連接為一體。網絡的普遍使用，各類遠程控制技術得到迅速發展，遠程控制終端本身就是機電一體化產品，利用家庭網絡技術將家中各類電器連接為集成家電系統，給人們的生活工作帶來新鮮體驗和便利，朝向網絡化發展會成為機電一體化技術更高層次的追求。（4）向微型化發展。微型化是機電一體化技術發展的另一重要方向，國際上研究的納米技術，機電一體化也朝向產品體積小、能耗少、操作簡單的方向發展，在生物、軍事信息等方面具有較大的優勢，微機電一體化技術需要對產品進行精細的加工，因此還有漫長的路要走。光電一體化技術主要是將微電子技術、計算機技術、控制技術與機械技術相互融合，成多種高新技術產業和設備的基礎技術。該技術具有很強的功能，產品體積較少、適應力強、操作簡便且使用壽命長，只要合理采用該技術，便可以產生很高的經濟效益，光電一體化技術的主要產品主要有激光打孔、刻槽和光動機器人等領域。（5）向綠色化發展。工業發展給人們生活帶來的變化不僅是物質方面的享受，還有資源方面的減少，生態環境受到嚴重破壞，在開發新型技術的同時呼吁保護環境資源，綠色產品應運而生，綠色環保化是時代的潮流，機電一體化技術在設計、制造、使用和銷毀四個生命周期中，要符合環境保護和人類健康的標準，減少對生態環境的危害，提高資源的利用率是每個企業追求的目標，也是提高經濟效益的前提，保護環境，綠色產品已成為國際社會重點關注的話題，在機電一體化技術未來發展的方向重，減少對資源的破壞，生產節能高效產品的綠色生產模式是實現可持續發展的基本要求。

4結束語

機電一體化技術的出現是科技發展和社會生產力發展的必然產物，科技的進步為機電一體化的發展提供了基礎條件，而機電一體化產品不斷推動社會進步和社會需求，對傳統技術是一種較大沖擊，未來的社會是科技的社會，機電一體化技術未來發展的前景將是一片光明。

參考文獻：

[1]陳輝,王磊.機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].綜述,2008(07).

[2]潘麗霞.論機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].問題探討,2010(04).

[3]張智慧.淺談機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].技術論壇,2008(24).