时间：2023-08-14 17:28:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化定义，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：机电一体化；仿真技术；发展趋势；现状
机电一体化技术是很多技术的融合，如果能够有效的利用这项技术，不仅能够提高工作效率，还能减少消耗，因为机电一体化技术最重要的特点就是功能强、质量好、准确度好以及消耗低，因此发展机电一体化技术对我国未来的经济发展起着关键性的作用，为此，笔者就机电一体化系统的仿真发展趋势进行探讨。
一、机电一体化定义
我们所说的机电一体化也通常被称作机械电子学。通常情况下，学者都认为机电一体化是一种将各种技术融入在机电产品中的学科，这是种学科需要机械学以及信息科学等学科相互融合而形成的。从这个简单的定义中，我们可以总结三点：第一，机电一体化学科并不是独立存在的，它是电子学科等相互融合的结果；第二，机电一体化的定义会随着时代的发展而发展，以前的机电一体化技术注重的是机械与电子的融合，而现代社会的机电一体化，是机电产品与很多学科的融合，所以我们有理由相信，科技的进步会使机电一体化与更多的学科相融合，发展出更强大的技术；第三，机电一体化并不是各个学科之间的简单相加，它是各种学科有机融合的产物，注重的是学科技术在机电产品中有效的结合，从而使机电产品发挥最大的效用。
二、机电一体化技术应用现状
制造业是应用机电一体技术最为广泛的行业，这个行业同时也是很多国家的支柱产业，因为无论是军事，还是政治都需要制造行业提供机电产品，因此各国都在机电一体化技术上投入了大量的资金，希望本国这项技术在世界上能取得领先地位。
日本的机电一体化技术发展的成果很显著，尤其是在工业机器人方面，他们将计算机芯片等技术与机电产品有机的融合起来，制造成功了能与人进行视频，并且拥有触觉的智能机器人，当现场发生故障时，智能机器人能够监测到故障并且及时的处理，不仅减少了故障发生的概率，还节约了人力物力成本的支出，最为关键的是，避免了相关人员因为维修设备而出现意外事故。西欧国家也出台了相关的政策来支持这项技术的发展，希望工厂能够实现全面的自动化，而美国在这方面也加快了研究的步伐，希望通过这项技术能够减少产品生产周期，进而提高经济效益。
而我国作为世界上最大的发展中国家，在技术水平方面还远远落后于上述的发达国家，但也因此说明了我国在机电一体化技术方面有更大的发展空间。近些年来，因为金融危机的影响，是我国充分意识到了发展机电一体化的重要性，并且意识到了机电一体化技术对我国经济发展有着不可替代的作用，国家和企业都加快了研究的步伐。针对我国目前发展状态，国家提出了优先研发机电一体化的6项关键技术，如今我国已经取得了显著的成效，比如数控技术经过多年的研究发展，我国几乎完全掌握了这些技术的要领，并且建立了数控开发与生产为一体的基地，最为关键的是培养很多数控技术方面的人才，在数控技术这一领域，已经形成了属于自己的产业，成果很显著。这些成果也为我国未来发展机电一体化技术奠定了基础，提供了参考。
三、仿生硬件的容错技术新思路
基于仿生硬件的容错研究，对建立借鉴生物进化机制的硬件容错新理论，提高硬件系统的可靠性具有重要意义。
1、胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理
仿生硬件可以分为进化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也称为胚胎电子系统，是模仿生物的多细胞容错机制实现的硬件。胚胎型仿生硬件的容错体系结构，主要由胚胎细胞、开关阵和线轨组成开关阵，根据可编程连线的控制信号完成开关闭合，控制线轨内各线段的使用，胚胎细胞包含存储器、坐标发生器，换向块、功能单元、直接连线、可编程连线、控制模块等存储器用于保存配置数据位串，并根据细胞状态和坐标发生器计算出的结果，从配置位串中提取段经译码后，对胚胎电子细胞的换向块和功能单元进行配置，坐标发生器根据4个细胞最近两侧（左侧和下侧）邻居细胞的坐标为其分配坐标。
2、胚胎型仿生硬件实现容错的策略
为了实现对故障细胞的容错，常用的容错策略有两种：行（列）取消和细胞取消策略，通过记录有错的单元位置，重新布线，用其他各用的单元来代替但是对于连线资源故障，这此策略并未给出相应的对策，在深入研究胚胎仿生硬件容错体系结构的基础上，本文提出种针对线轨故障的容错策略：
2.1行（列）取消策略在行（列）取消中，若个细胞出错，则它所在行（列）的所有细胞都将被取消，而该行（列）细胞的功能将被其上行（右列）的细胞所代替，即当一个细胞出错时，细胞所在行（列）上移（右移）到 一个备用行（各用列）来代替它当前的工作。
2.1细胞取消策略在细胞取消中，用各用细胞代替故障细胞分两个阶段当某行的出错细胞数超过各用细胞数时，整行被取消，行细胞上移，用备用行取代出错行的功能
四、新时期机电一体化技术展望
机电体化是多学科的交叉融合，综合了机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等技术，其发展进步依赖并促进了相关技术的发展，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值，新时期机电体化技术呈现智能化、系统化、微型化等发展趋势。伴随着智能技术的发展，机电体化技术也呈现智能化发展的趋势智能化即要求机电产品有定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力，如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/0接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。
五、结语
综上所述，我国的机电一体化技术已经取得了显著的发展，国家的重视以及科技的进步使得这项技术拥有更大的发展空间。虽然我国技术水平总体上落后于发达国家，但是因为经济全球化不断深入，各国在技术领域也必然会加强合作，共同促进世界经济的发展，再加之，我国已经培养出很多机电一体化专业的人才，这为我国机电一体化未来的发展储备了充足的人才。本文是笔者多年的机电一体化系统操作经验的总结，希望为机电一体化系统的仿真技术研究人员提供借鉴，为我国机电一体化技术发展的更好提供参考。■
参考文献
[1] 陈辉，王磊. 机电一体化技术的现状及发展趋势[J]. 国内外机电一体化技术. 2009（S4）
关键词:煤矿;机电一体化;发展与应用
1机电一体化技术的研究现状
1．1机电一体化的定义
机电一体化(Mechatronics)是1971年由日本学者在日本杂志《机械设计》中提出的，是由机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、信息技术、光学技术等多学科形成的一门交叉学科，目前已经发展成为部分学校的专门专业。但对于机电一体化的具体内涵和概念学术界并未形成统一的认识。VanBrussel教授认为，机电一体化是跨领域的并行工程，它包括机械、微电子、控制工程和计算机技术等多门学科，而机电一体化的目标就是实现上述多门学科和技术的综合应用。德国Isermann的教授认为机电一体化属于交叉学科的综合领域，机电一体化包含的交叉学科可以分为机械系统和与其相关的控制系统，而其控制系统又包括信息系统、计算机系统等。控制系统主要用于服务机械系统，便于工程师在远程对机械系统进行操控。国内曾庆良等［1］定义机电一体化是一个包含机械、电子电气、信息等功能模块的技术系统，是多学科技术的综合作用，各个功能模块之间存在着密切的交互关系，其中起决定作用的不是某一单独的技术，而是这些技术的联合作用，这些技术的联合作用使系统具有更优秀的性能或实现了新的功能。
1．2机电一体化的设计
目前，国内外学者在机电一体化的设计方面已经进行了大量研究工作，按照研究方向可以将机电一体化设计分为三大类。1)侧重于概念设计过程和相关软件的研究。机电一体化的概念提出后，国外大量学者进行了大量尝试。如德国的R．Iserrmann教授及其团队以机电一体化的控制系统为核心进行了尝试，但缺乏驱动器、传感器和机械部分的融合，难以达到机电一体化的完善设计。JurgenGausemeier教授团队进行以半规则式计算机语言为核心的机电一体化设计，但并未实现理想的机电一体化系统。法国的PSA所进行了以机电一体化模型库为核心的设计，通过模型库的查找和存储简化机电一体化的设计，但并未达到理想效果。英国的Lancaster大学尝试了以键合图理论、方框图为基础的功能模块的混合建模，但主要以机电一体化的控制为主，执行构件部分研究又不够深入。在国内，机电一体化的起步较晚，但经过大量专家学者的不懈努力也取得了丰硕的成果［2］。如上海交通大学的邹慧君教授将机电一体化的主要研究对象转向以实现运动功能为主，并对系统方案设计进行深入研究，实现了较为理想的功能求解模型。山东大学的黄克正团队以功能分析和重构理论为设计基础，提出了机电一体化概念系统的过程模型。华中科技大学的杨家军团队以机械运动方案和传感器设计为研究基础，加之计算机系统的辅助功能，完成了机电一体化系统的设计。2)侧重于开发过程的研究。主要代表是德国工程师协会2004年的VDI2206系统，其设计过程如图1所示，根据用户需求提供系统设计(面向领域的设计)，包括机械领域、电气领域和信息领域，在完成系统集成后再通过系统设计的验证，最终得到客户需要的产品。但这种机电一体化的设计仅提供了一个设计思路，缺乏具体的设计过程。3)协同仿真技术。仿真技术在20世纪初期开始应用于其他领域，在20世纪末被引入机电一体化领域，目前国内外学者就机电一体化的机电仿真技术已经开展了大量的研究工作。在国外，VanBrussel和VanBeek开展了协同仿真的参数设计，解决了系统仿真参数的优化问题。荷兰Twente大学的JobVanAmerongen教授及其团队开展了机电一体化模型的仿真工作，实现了多领域机电一体化的仿真研究。在国内，钟掘院士等［3］学者从机电系统耦合及各耦合参数间的关系入手对机电一体化系统进行研究，设计出系统功能优化的物理模型，该课题已经突破早期研究存在的难题，该研究方法在机电一体化系统研究方面十分深入，研究的重点是系统的后期设计。而李伯虎院士和清华大学熊光楞教授在协同仿真方面也开展了大量工作，开出了基于协同仿真技术的复杂产品。
2煤矿机电一体化技术的发展趋势
近年来，全球制造业始终面临着转型升级和可持续发展的挑战。2013年4月，德国开启了“工业4．0”，即第四次工业革命。“工业4．0”主要包括两个主题，即“智能工厂”与“智能生产”。我国机电一体化经过多年的发展和积累，机电一体化取得了巨大进步，但发展并不完善。因此，在2015年5月，我国了“中国制造2025”行动纲领［4］。该纲领提出在2025年之前迈入制造强国行列;在2035年以前，与中等制造强国的水平持平;在2049年，成为世界的制造强国。因此，煤矿机电一体化未来的发展进程必然与“工业4．0时代”和“中国制造2025”行动纲领存在一致性关系，所以笔者认为，未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
3机电一体化在煤矿中的应用现状
1970年我国大同矿务局首先试验自行设计的第一套综合机械化采煤系统。到20世纪80年代，随着国际综合机械化采煤技术的发展，我国综合机械化采煤也得到了空前的发展;到90年代中期，采、掘、机、运、通基本完成了机械化，大大提高了采煤效率，减少了煤炭灾害的发生;进入本世纪后，我国矿业机电一体化又有了突破性的进展，完善的安全生产监控系统、大型固定采煤机械等在煤矿投入使用，但仍与世界先进的采煤机电一体化存在差距。
3．1液压支架电液控制系统
相比西方发达国家，我们在液压支架电液控制系统的研究较晚。1995年第一台自主研制的液压支架电液控制系统至今，出现了不同型号的多种电液控制系统液压支架，但实际国产的液压支架电液控制系统在国内煤矿的应用仍不太乐观，目前矿井综采工作面采用的液压支架电液控制系统仍以国外的设备为主，部分软弱顶板支护采用的单体液压支架系统也存在类似的情况。这一方面是由于国产的液压支架电液控制系统未能突破技术瓶颈，而国外的液压支架电液控制系统(以美国和德国为主)具有完善的故障诊断预警装置，可实现液压支架与采煤机、刮板机联动和远程控制。
3．2电牵引采煤机
国内电牵引采煤机的研制工作从20世纪80年代末期开始，经历了近十年的研究才取得了突破性的进展，目前电牵引采煤机也是煤矿机电一体化的重点研究方向。国内比较先进的电牵引采煤机包括山东能源机械集团公司研发的MG150/345－WOK交流电牵引采煤机和太原矿山机器集团有限公司研发的MGTY307/10－1．1D电牵引采煤机。这两种采煤机目前都能实现1．8m以上的薄煤层开采，同时可以完成煤层倾角在25°以下的综合机械化开采工作。我国电牵引采煤机的发展大大加快了我国煤炭机电一体化的发展。但目前煤矿机电一体化(机械化)率约70%，而综采率仅为40%，对比世界国家发达国家超过80%的综采率，仍存在很大的发展空间。目前电牵引采煤机具有的优势有:①牵引特性较好，世界先进的电牵引和液压牵引技术都具有良好的调速特性，但国内的液压牵引系统稳定性不如电牵引系统，因此采用电牵引可以有效地保证电牵引采煤机的牵引特性;②机械传动效率高(＞90%);③牵引力可以满足大倾角煤层开采;④工作可靠性高;⑤易于实现微机自动控制;⑥机械传动和结构较简单。
4结语
本文对国内外机电一体技术的研究现状进行了分析，特别指出了煤矿机电一体化技术的发展趋势和目前机电一体化在煤矿中的应用现状。目前在煤矿中机电一体化技术主要应用在液压支架电液控制系统、电牵引采煤机、煤矿安全控制系统等，而随着“工业4．0”时代的开启，以及我国了“中国制造2025”行动纲领，笔者认为未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。
参考文献:
［1］王成龙．复杂机电系统统一建模与仿真技术研究［D］．青岛:山东科技大学，2010．
［2］邹慧君，廖武，郭为忠，等．机电一体化系统概念设计的基本原理［J］．机械设计与研究，1999(3):14－17．
［3］钟掘，胡志刚．基于耦合问题的多智能主体协作模型［J］．中南大学学报:自然科学版，1998(2):165－168．
【关键词】企业；技术改造；经济分析
机电的一体化系统并未形成具体的标准和统一的定义，从机械的角度上认为机电一体化系统的本质特征就是机械，是在机械的系统的主功能和相应的信息以及控制功能的实现上引进了相应的电子技术，使相应的机电系统实现与软件的有机结合，是一种特殊的机械系统。从机电系统的设计功能上考虑，完成了机械类、运动和信息等多任务的机械和相应部件联系起来，形成了机电系统的一体化模式以及形成了完整的机电系统，强调各种技术和功能的协调和良好结合，从而形成相应的机电的自动化系统。
一、机电系统的概念设计中的信息一体化
随着经济的发展和相应的技术革命，各学科的基础理论由于研究基础的发展和技术的相互渗透实现了产品设计的不断发展和完善，相应的机械设计逐步走向自动化和智能化的发展趋势从而实现机械设计指导的自动化和科学化、知识化。通过相应的计算公式和模型设计和比对实现了最优化的方案设计模式，机械概念设计的发展也逐步向现代化的设计模式靠近。通过计算设计的分析和综合，实现了更大范围内的机电系统的信息流动和管理控制，从而使相应的信息流更好地为机电系统的一体化设计服务。计算机与机电系统设计的相结合实现了信息载体的转换，通过更为新颖和快捷的设计方式和信息交流实现了信息的极大交流，从而使相应的机电系统设计方案的设计和选择达到最优状态。
二、机电系统概念设计中的功能结构一体化
功能结构的设计是机电系统设计的重点和关键，一般说来机电系统的功能结构设计分为功能设计和功能映射两个模块，然而这样分块的设计模式使机电系统的设计过程建立在抽象的概念基础之上，难以实现形象化和具体化的特点，设计过程中易出现信息的模糊和残缺，致使这样的设计模式难以形成形象而直观的感受，并从相应的机械制造的理论层面进行推理控制，这样的设计方式不利于机电系统概念设计的一体化模式的形成和协调。在相应的机电系统概念设计过程中应在建立了信息交流模式的基础之上增强概念系统设计的可行性和可操作性。在建立相应的信息交流模式基础之上实现机电系统的一体化优化设计。
三、机电系统概念设计的机电技术一体化
传统的机电系统的概念设计将机械与电子技术结合起来，从而通过机械、电子技术的系统结合实现相应的机械系统的功能特点，同时改变了人工的操作和判断，形成机电系统的自动化模式，并通过相应的程序协调机电系统的任务模式。然而传统的机电系统的设计难以满足现代机电系统设计的创新性要求，从而要实现一体化和自动化、智能化的发展模式。实现机械系统和电子技术的良好结合，从整体的系统功能上进行协调，从而实现机械技术和电子技术的协调组合，共同构成机电系统的功能结构。
四、机电系统概念设计的人机交互系统一体化
机电系统的一体化和信息化设计的最终目的是形成人机一体化的交互模式，形成智能化和科学化的机电系统的设计方式，随着计算机技术和相应技术的发展和创新，机械设计和应用的智能化模式逐步成为机械设计和应用的发展模式，人机交互系统的设计实际上实现了更为方便快捷的系统操作和应用模式，同时也提高了相应的生产的效率，提高了设计的科学化程度。在机电系统概念设计过程中，应以人为本建立机电系统的协同发展决策，从而使相应的机电系统充分使用于相应的设计人员。
参考文献
【关键词】机电一体化，发展，意义
一、选题背景
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。
二、机电一体化的定义
机电一体化是在大规模集成电路和微型计算 机为代表的微电子技术高度发展，向传统机械工业领域迅速发展渗透，机械电子技术深度结合的基础上，综合应用机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号转变等技术以及软件编程等群体技术，合理配置机械本体、执行机构、动力驱动单元、传感测试元件、控制元件、微电子技术、加工、线路以及接口元件等硬件元素，并使之在软件程序和微电子电路逻辑的有序规则运动，在高功能、高质量、高可靠性、低功耗的意义上实现特定功能价值的系统功能技术。
三、机电一体化发展简介
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。
（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。
四、机电一体化的专业优势
目前，机电一体化技术已广泛参透到各个领域。机电一体化这个尚未被确认的专用术语在十年之前并不为人们所注意，不过以此而取名的设备很旱就有了。随着机械设备的电子化机械部件逐浙减少，这已有十多年的历史了。 所谓机电一体化，即是机电一体化技术，或机电信息一体化技术。机电一体化系统的构成或者作为更复杂的系统，则构成的综合系统。
五、本课题内容及意义
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，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、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。因此，“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、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。
机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。
我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
六、结论
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：
[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京： 电子 工业出版社.2006.
关键词 机电一体化；机械电子工程专业
中图分类号：G717 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-163-02
在电子技术和机械化程度日益提高的现代，人为控制机器已经难以满足日常生产生活效率的需要，电脑对机械的控制成为了主流。并且在电脑控制机械生产的基础上，机械的整个生产过程也由电脑控制，这就是机电一体化。给予机械一体化的进程，对机械一体化的人才需求也就越来越大，于是机械电子工程专业应运而生。本文将详细论述什么是机电一体化、什么是机械电子工程专业以及这两者之间的关系。
1 机电一体化的基本结构与发展
机电一体化是机器与电子的有机结合，他有着不同的要素构成，和结构组成。电子与机械的有机结合即克服了传统机械的操作程序复杂也节省了人力物力，是一个传统机械的替代品，有着非常好的发展前景。本部分将介绍机电一体化的基本结构与机电一体化的发展空间。
1.1 机电一体化的基本结构
机电一体化大体上是由传统机械的机器本体构成及其工作的主要系统，他起着连接、传送这些基本功能；机电一体化工作运行的推动元素是他的动力部分，动力部分为机械的工作提供活动力支持与保障是机械一体化的重要有机组成部分。
机械一体化的传感部分起到分析并传送信息的作用，他将机械与电子结合产生的数据加以分析，最终确定工作的方式与进程；驱动部分是在电子系统的指导下完成机械的工作内容；执行部分是由电脑下达命令，机械机型完成的有机部分；机电一体化最重要的组成部分就是控制以及处理信息的部分，这部分决定着机械的工作进度以及以何种方式工作。这就是机电一体化的各个组成部分，和各个部分在工作中的作用。
1.2 机电一体化的发展趋势
目前机电一体化的进程不断加快，其发展趋势如下。1）机电一体化在向智能化的方向发展，智能化就是在原本电脑控制的基础上更具备合理性和效率性，机电一体化的智能化发展就像最初的硬件手机与现在的智能手机的区别一样。总体说来就是智能化更人性化，更能解决操作中的突发状况或者说是提前就设定了应对解决突发状况的解决措施。2）机电一体化更加环保，机电一体化进程使原本的柴油发电带动发电机的情况得到改善，现在的机电一体化是电脑操控，解决了其中一些污染环境的问题，响应环保的口号，机电一体化也朝着更环保的方向发展。3）机械一体化朝着微机模式发展，顾名思义就是机械的规模与形式越来越小，这就要求机械的精密程度。这样的发展趋势有利于解决原始机械庞大的占地面积问题，可以使同一片场地发挥更大的效果。机械以替换的发展趋势是更加进步与人性化，它是朝着一个操作简单、绿色无害、精密程度高的趋势更好的发展。
这就是机电一体化，它是机械与电子的有机结合，有着密不可分的有机组成部分，有着良好的发展趋势。在这两者的定义下，笔者希望日后机电的结合能够更加密切，其各个组成部分能日渐精密完善使得整个机电一化得到优化；机电一体化能够在属于它的发展趋势下日益发展完善，更好的满足机电一体化进程的需要。
2 机械电子工程专业
在科技发展与时代进步的大背景下，机电一体化的进程日益加快，重要程度日益提升，人才需要也越来越大，接下来笔者将介绍机电一体化的人才来源――机械电子工程专业。
上文中我们论述了什么是机电一体化与机电一体化的发展趋势，根据上文我们不难发现机电一体化已经在生产生活中日益重要，为了供应机电一体化所需要的人才，机械电子工程专业应运而生，上个世纪九十年代后期，一些高校开始设置了机械电子专业。机械电子工程专业的出现是为了响应现阶段和日后的电子控制机械的主流趋势，为了使自动化方面有更多可用人才。在机械电子工程专业设置上要注意很多的问题：第一要考虑新课程的课程设置方面，要在传统的机械上有所发展又要估计学生的负担，不能是学生在学习的过程中感到吃力或者是电子与机械兼顾的拖沓。第二就是机械电子专业是机械和电子的有机结合，电子与机械的侧重点问题，在教授的过程中要二者兼顾，因为传统机械是整个机械一体化的基础而电子的计入是一个良性发展，很多新生代的同学更加重视电子方面，这是不科学的做法。总之机械电子工程专业是一个时代要求的必要专业，要安排好课程，明确侧重点，最终达到满足机电一体化进程下人才的需要。
3 机电一体化与机械电子专业
介绍过机电一体化与机械电子专业以后，接下来明确机电一体化与机械电子专业之间的关系。
根据上文我们不难发现，机电一体化与机械电子专业有着非常密切的关系，可以说机械电子专业是机电一体化的前身，以为机械电子专业所培养的正是机电一体化专业的对口人才，也就是说机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。机械电子专业所学习的内容就是机电一体化的具体内容。其中包括理论知识与具体操作，也就是什么是机电一体化、几点一体化需要我们做些什么、在操作中会遇见什么问题并且该怎样解决等。机械电子专业是为机电一体化培养人才的摇篮，在机械电子专业中学习的同学毕业后的前景就是在机电一体化应用的地方工作。而机电一体化在日常操作中所遇见的难以解决的问题和需注重问题就是机械电子专业研究的课题和研究方向。总之机电一体化与机械电子专业二者之间密不可分，互补互助，机电一体化的发展要求了机械电子专业的学科内容、机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。
4 结束语
在工业化和科技化日益发展的现在，工业与科技二者的有机结合也就是机电一体化已经成为科技进步和时展的必然。这时，机电一体化对人才的需求也就越来越多，从而导致机械电子专业的出现发展和人们。笔者在介绍什么是机电一体化、其组成部分和发展趋势后介绍了机械一体化专业，意在使得机械一体化专业在培养人才时能够根据学科特点和发展趋势合理培养。同时笔者也期望机电一体化发展前景更广阔的，机械电子工程专业能够为机电一体化培养出更多人才使其为机电一体化更好的服务。
参考文献
[1]李宏.构建机电一体化技术专业课程体系的探索[J].机械工程与自动化，2012（6）：70-71.
[2]陈蓉.浅议机电一体化专业课程设置[J].黑龙江科技信息，2011（6）：42.
[3]张浩.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究，2009（7）：47.
关键词：机电一体化；技术；应用
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，在机械工程领域，由于微技术和机技术的迅速发展及其向机械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”为特征的发展阶段。
一、机电一体化技术的特征
1、机电一体化技术具备较高的安全性
在整个工作过程中，一旦电力发生了超载与过流等故障时，可以采取自动化保护措施，最大限度地避免和减少人员、机械设备出现事故，加强了机械设备的安全性能。此外，机电一体化有关产品具备了自动化监控、自动化诊断、警报与自动化保护等功能。
2、机电一体化具备了较强生产能力
由于机电一体化产品实现了自动化监控目的，所以提高了设备的生产能力。此外，机电一体化产品多数具备自动处理信息和信息控制等能力，其检车控制的精确度、灵敏性和应用范围得到了很大程度的提升，采用自动化控制系统可以保障机械设备的执行情况能够根据相关的设计要求进行，从而保障了产品的质量。
3、机电一体化具备了较高的使用性能
机电一体化产品采用了数字显示和程序控制，这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少，方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作，更先进的产品还能够筛选工作程序。
4、机电一体化具备了较大的适用范围机电一体化产品具有复合技术和功能，不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电一体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。
二、机电一体化技术应用
1、数控机床
数控技术已经有40年的发展史了，它在多个方面都有明显的提高，比如结构、功能和控制精度，具体表现为：1）结构为多CPU、多主总线形式，具有紧凑、模块化的特点。2）设计具有开放性，硬件系统和功能模块可以最大限度地使用户受益。3）系统可以实现动态仿真二、三维加工过程，通过在线诊断和模糊控制等向车间提供编程技术。4）存储器采用了大容量同时软件设计为模块化，这种改变使得数控的功能变得更加丰富，也使得CNC系统具有更强大的控制功能。5）一个机床可以通过多过程和多通道控制实现多个独立任务同时完成，并且系统中还集成了刀具破损检测等。
2、工业机器人
第一代机器人对工作对象和环境的适应性较低、灵活性较差，也被称为示教再现机器人，它们在进行重复运动时只能根据示教内容进行。在第一代机器人的基础上改进的第二代机器人拥有了先进的传感设备，它和计算机联系密切，可以通过计算机来对工作进行处理和分析，从而做出自己的判断进而控制动作，这表明工业机器人开始变得实用化，表现出了低级智能。第三代机器人即是我们所称的智能机器人了，它的工作离不开第五代计算机，通过传感元件和计算机的作用来达到复杂的逻辑、判断和决策能力。
3、计算机的集成系统
全局动态最有综合帮助实现了计算机集成制造系统，它并非是由各分散系统简单组合而成的。计算机集成制造系统打破了原有部门间的界限，制造是它的基干，通过这个基干达到对“物流”和“信息流”的控制，最终将经营决策、产品开发等有机结合起来。一个企业如果具有很高的集成度将会更好地优化各种生产要素的配置关系，更大程度地开发出各生产要素的潜力。
二、机电一体化技术的发展趋势
1、数字化：微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，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。如不断发展的数控设备，利用计算机生产过程进行机种监视、操作、管理和控制。
2、网络化：20世纪90年代，网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。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。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3、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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。
4、人性化：各类产品的生产都是为了方便于人类，故机电一体化向人性化是个必然的趋势。机电一体化产品要求除了能够达到人类最基本的使用需求外还需要考虑它的外观结构包括形状及颜色等从而使产品更接近生活，让人们在使用过程中更自然，更便捷。
5、微型化：机电一体化的新目标是向着微型化转化。机电一体化的微型化又称为微型机电一体化系统，国外对其几何尺寸定义为一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。微型机电一体化系统主要特点为具有体积小、耗能小、运动灵活等，由于微型化的特点，其可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故非常受生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域的欢迎。
6、绿色环保化：工业不断发展、我们的生活舒适度不断提升的同时环境污染缺越来越严重，资源也越来越紧缺。人们都在强烈呼吁保护环境、节约社会资源，所以机电一体化技术的一个发展趋势就是绿色环保。在新的时代背景下机电一体化技术产品必须要无害或者对生态环境的危害极小，必须符合人类健康要求，必须有极高的资源利用率，回收利用率也要很高，这就是绿色环保化在机电一体化产品中的具体体现。
7、系统化：其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。特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
结语
综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多技术的结晶，是生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献：
[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社.2006
关键词：高职；机电一体化；课程体系
机电一体化技术是建立在机械技术、电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感器与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体基础之上的一种高新技术。而高职教育的培养目标是培养与我国社会主义现代化建设要求相适应的，掌握本专业必备的基础理论和专门知识，具有从事本专业实际工作的全面素质和综合职业能力，在生产、建设、管理、服务第一线工作的高级技术应用性人才。以学术为中心的学科课程理论来构建高职机电一体化专业的课程体系不符合高职教育的培养目标；“以机为主，机电结合”、“以电为主，机电结合”或“机械课程和电子课程的堆砌”的课程体系，也不能满足社会对高职机电一体化专业培养规格的要求。为此，探索高职教育教学规律，创新高职机电一体化专业的课程体系，创新机电一体化专业的实践教学模式，对提高办学质量，提升学生职业技术能力具有重要意义。
一、 机电一体化专业课程体系存在的不足
通过对重庆部分学校高职机电一体化专业课程体系考察，发现现行高职机电一体化专业课程体系存在以下不足：
（1）一些反映当今新技术的课程没有纳入高职机电一体化专业课程体系，不够突出使用与课程相关的应用软件的能力培养，特别是有些公共基础课和专业基础课，如数学软件和CAE软件等，课程结构还需要进一步完善，使培养出来的学生知识结构更加完整。
（2）课程交叉内容多，特别是专业课，例如《数控加工工艺》与《制造技术基础》、《数控机床》和《数控技术》、《数控机床维修》和《电气控制与电机拖动》有大量内容重复，课程体系不够精练，从而使学生的学习效率不高。
（3）高职机电一体化课程体系，有强调操作而排斥知识的重要性的倾向，学生的学习潜能没能充分发挥，基本功不够扎实，技术实践能力较差。现行课程体系力求在培养操作工，而不利于培养高级机电一体化应用性人才。
（4）实践教学环节脱离工厂真实环境，一些实践性强的实验、实训设备由于缺乏技能型教师和真实的工厂生产环境，没有充分发挥其培养学生技术实践能力的作用。
二、高职机电一体化专业课程体系构建的基本思路
高职机电一体化专业课程体系构建的基本原则是：以课程理论为指导，借鉴国内外职业教育课程模式，突出“新、精、实用、高效”的特点，以能力为中心，创建一个知识结构完整，具有应用性、实用性和岗位针对性的课程体系。所谓课程体系的新就是指要反映职业教育的新理念、反映机电一体化专业新技术；课程体系的精指课程设置简捷而无冗余；实用指课程设置能满足职业岗位的要求；高效指要求学生学习本专业效率要高。其思路如下：
第一， 高职机电一体化专业课程体系应注重基础，强化基础课程的应用。随着科学技
术的发展，给产业工人和技术人员的工作性质带来了很大的变化，主要表现为：知识型工作大量增大，工作的完成更多的依赖个体的知识、判断力、问题的解决能力，以及对工作的积极态度，而不是机械、重复的动作技能；固定工作减少，部分时间制工作增加，工作流动加快，更换职业成了非常普通的事情；技术革新造成许多工作合并，使得工作范围拓宽，在现代工作生活中，同一岗位上的个体相对以前来说要做更多的工作；技术更新速度加快，导致工作类型和工作内容更新速度加快；现代的工作更多地是一种团队组织的工作，要依靠群体合作来完成，而不是靠个体来完成。工作性质的这些变化要求高职机电一体化专业课程体系的知识结构要新、要完整，有利于再学习能力、转岗能力培养和满足学生可持续发展的需要，为此对现行课程作以下调整： “注重基础，强化应用”，英语和数学由两学期增加到三学期，增加专业英语、复变函数和积分变换、现代设计方法和现代控制理论课程，强调数学软件（如MATLAB）的应用； AutoCAD与机械制图融合，通过AutoCAD为工具进行机械制图的教学，这样就不用把AutoCAD单独设置为一门课程；工程力学和机械设计基础课程应增加软件的应用内容（如ANSYS和ADAMS的应用）。
第二， 高职机电一体化专业课程体系应突出学生技术实践能力培养。在构建高职机电
一体化课程体系时，存在把能力本位理解为操作本位和把强调实践能力的培养理解为反复操作训练的误区。学生见习的多，实习的少，重复的操作训练多，综合的技术实践少。什么是“技术”？技术是一个历史的范畴。技术最初被看作是劳动者的技巧、技能和操作方法，即人类在生产经验基础上获得的主观能力，这种看法反映了手工工具时代技术的形象。近代科学兴起后，技术主要表现为，依据自然规律，运用一定的手段、方法，特别是以机器的使用为中介，对物料、能量、信息进行转换或加工，以满足人类需要的实践活动。在当代，人们通常把技术定义为：“人类为了满足社会需要，利用自然规律，在改造和控制自然的实践中所创造的劳动手段、工艺方法和技术体系的总和” 。技术实践指的是人们的技术活动，技术实践能力不仅包括操作能力，还包括技术设计的能力等，关于机电一体化技术不仅包括设备的操作与维修，还应包括设备的机械设计、控制设计以及设备制造技术。所以高职机电一体化专业不能仅仅强调操作技能的培养，应该突出技术实践能力的培养，以充分发挥学生的学习潜能和满足社会对应用性人才的需要。
第三，改进实验、实训的投资方式，充分发挥其培养学生技术实践能力的作用。实践教学环节企业化，以学校企业双赢的方式，将学校实践性很强的实验实训投资与企业的技术改造相结合，将有些实验室、实训基地建立在企业。如果是这样的话，一则为学生创建一个真实的实践环境，二则促进地方经济的发展，三则盘活学校的实验投资，四则巩固了“校企结合”的共同利益基础。
第三， 以“基础+项目”的模式够建高职机电一体化专业课程体系。“三段式课程模式”
通常把职业教育课程划分为公共基础课、专业基础课和专业课三类，其中公共基础课指语文、数学、外语等通用课程；专业基础课主要是一些由抽象程度较高的专业原理性知识所构成的课程；专业课是由一些较为具体、适用的单项技术的理论知识构成的课程。现行高职机电一体化专业课程体系的结构由公共基础课、专业基础课、专业课和操作训练四部分组成，本质上是弱化了基础，强化了操作的“三段式课程模式”。该课程体系结构除了削弱了基础外，课程交叉内容多，专业课程内容空泛、针对性不强。鉴此，我们通过强化基础，取消专业课，提出了高职机电一体化专业 “基础+项目”的 课程模式。基础课旨在培养学生的基本职业素养和基本的专业技术基础，项目（训练）旨在培养学生的职业技能和岗位工作能力。基础课以课堂教学加实验的形式授课，项目（训练）是以工作任务为引领，根据岗位的要求开发训练项目，由学生根据择业意向和兴趣选择他（她）所需的项目，从而保证按学生和社会的需要设计教学。项目的选择以能力为主线，项目的主要来源是职业岗位，一个项目的内容应该涵盖一个工作岗位所需的基本技术、基本技能要求，如旨在培养数控车工的数控车削加工项目应在数控车床结构认知、数控车床的维修、车削工艺、车削刀具、夹具、量具和数控编程与操作等方面都得到训练。再如机床设计项目要涵盖机床制造厂设计岗位的基本技能和技术内容。项目以工作为本位（指在工作现场进行学习）的形式实施，由技师、工程师、专业老师担任指导教师。
三、高职机电一体化专业课程体系的内容
（1）基础（学时：共4学期）：基础英语，专业英语， 高等数学（上、下），线性代数，复变函数及积分变换，法律基础，小平理论，计算机基础，机械制图，工程力学，公差配合，工程材料及热处理，液压传动，机械设计基础，机械制造基础，现代设计方法，电工基础，电子技术基础，电力电子技术，汇编语言，微机原理与接口技术，传感器与检测技术，电气控制与PLC技术，数控原理与系统，现代控制理论。
（2）项目（学时：共2学期）:数控车削加工，机床设计，数控机床的电气控制设计，刀具设计，机电一体化产品设计，模具设计等。
培养出基础扎实、技术过硬的应用性人才，是社会对高等职业教育的客观要求，为了构建“新、精、实用、高效”，以技术实践能力为中心，知识结构完整，具有应用性、实用性和岗位针对性的高职机电一体化专业课程体系，“基础+项目”的 课程模式是一个较好的解决方案。
作者单位：重庆三峡学院应用技术学院
参考文献：
[1]钟启泉.现代课程论[M].上海：上海教育出版社，1989.129-132.
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[3]赵卿敏.课程论基础[M].武汉:华中科技大学出版社, 2004.122-124.
【关键词】机电控制系统；自动控制技术；一体化设计
机电控制系统被制造业普遍运用，由于制造业不断的发展，如今对机电控制系统的要求也就越发的高，为了跟得上这种高要求的发展，设计者需要将更广泛的高科技元素融入其中，从而产生了自动化与一体化技术。
1 机电控制系统与自动控制系统的含义
1.1 机电控制系统内涵
机电控制系统的含义是指在无人参与情况下，运用控制设备将设备机器按照生产流程进行自动化预定设计运行操作。通过全方位的系统控制将控制对象和控制器相连接完成规定的目标。在机电控制系统中核心环节就是控制。在技术层面上来讲，机电控制运用了传感检测、伺服传动、通信以及自动控制等多项综合性技术手段，在信息处理和计算机微电子等技术领域上也有相关的应用和涉及。通过涵盖各方面的技术领域和技术理论最终形成四位一体的综合性系统技术。机电控制系统通过远程操控，管理人员运用计算机等网络系统进行异地网络平台的实时操控。
1.2 自动控制系统
自动控制系统是指让被控制对象按照预定的运行原理通过控制器的控制来进行自动的规律性运行。自动控制技术的核心是它所具有的实用性以及协调有效性等特征。自动控制系统依照控制内容分为不同的方面，高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断和校正控制等方面。
2 机电一体化设计构想
作为机械制造业的大国，我国对机械产品的需求越来越高，在信息化发展的进程中，机械制造业逐渐的融入了一体化的思想，使得机电设备更好的为制造企业服务。我国是机械制造业发达国家，对机械产品的要求是特别高的，在信息化发展的过程中，机械制造业正向一体化思想逐步迈进，这就让机电设备能够在制造企业做出更多成就。机电一体化的理论起源日本，在这样一理论指导下，日本设计出来功能一体化的设备，其中最为典型的就是软件、电子以及装卸三者有机结合，使得普通的机电设备供更为强大。机电一体化的理念逐渐的被世界各国所接受，并且在原有理论的基础上融入了更多的动力元素，进而形成了目前的机电一体化设计系统。研究人员对该系统的进行了基本的逻辑构想，他们认为现代的机电一体化系统应该具备智能化、模块化等功能，在这些功能的基础上，加进机械技术以及自动化控制技术，进而使得机电一体化系统具备优化配置项目的功能，使得系统的性能更加的优越。在设计机电一体化系统时，设计人员首先要对整个系统进行深入的研究分析，之后依据分析结果总结出设计方案的优缺点，最终设计出最佳的方案，方案完成之后还需要经过多次的考察，不断的修改与完成，最后才算是真正的定稿。设计系统是否满足要求，判定的标准就是该系统是否达到既定的目标，如果没有达到还需要进行充分的设计优化。从某种程度上来说，机电一体化系统就是设计人员意识形态最好的体现，在该系统中，设计人员将自身的理念融入其中，最终形成实体。
3 机电一体化产品设计方案
机电产品的设计就是一项高难度的工作，所以机电一体化产品的设计的难度可想而知，其既是一项高精度的工作，同时也是一项综合性要求高的工作，在设计过程中，设计人员及要掌握机电产品的相关理念，同时还需要掌握机电技术，两者相互配合，进而完成最终的设计结果。此外，机电一体化设计工作还要求设计人员了解机械产品的各项参数要求，比如产品造价、精度要求等，另外，还有一点设计人员必须考虑，即市场的反应，设计的机电一体化产品必须以市场需求为准，否则难以在市场上立足，设计也会以失败告终。一般情况下，机电一体化产品的设计可以划分为两步：第一步是开发设计，其设计的目标就是让产品能够达到性能要求；第二步是适应性设计，这一步主要是依据现有要求标准，对产品的细节以及功能进行完善，以使其性能得到最佳的优化。
4 机电一体化产品的设计方法
机电一体化产品的设计方法多样，具体选择哪种设计方法，主要是根据产品类型而定，通常情况下，设计人员主要是用三种设计方法，笔者总结如下：
4.1 取代法
该种设计方法一般情况下应用在电子线路中，其主要的功能就是代替机械式控制，以使机电产品更容易控制。传统的产品控制系统通常时候机械控制机构，但是在机电一体化设计方案中，将其用电子线路来替换，控制效果如何主要与电力线路设计是否完成有一定关系。如果机电产品只有单纯的依靠机械来运行，一般而言，只有单一机械能够完成控制工作，而是用电子线路来控制之后，主要是应用先进的计算机设备来完成控制任务，在控制中，传统的接触式控制企业逐渐的被取代，变为变速装备。这种设计既能够是机电一体化产品质量得到有效的提升，同时其实用性也明显的增强，与此同时，原有的机械机构也得到了相应的简化，使其结构更加简单易懂。这种设计方法与机电产品原有的结构基本上相同，因此改善起来更加容易，但是因为原有的机械产品限制明显，在设计时无法真正的做到全新的改革。
4.2 整体设计法
该设计方法主要针对的是机械产品的电力部分以及机械部分，通过合理的设计将两者有效结合，使其成为一个有机整体。为了能够使机电产品性能高，价格相对低廉，则需要将上述两个部分进行连接设计。整体设计方法是一种全新的设计理念，但是其并不摒弃所有的传统设计理念，而是调出传统思维，以一种全新的方式，设计出性能更加优良，质量更有保证的产品，这是该种设计方法所要达到的基本目标。
4.3 组合法
该种设计方法主要是将机械产品中所涉及到的各种功能模块进行有效的组合，进而使其成为一体化系统。但是在组合设计时，需要注意的是，不能采取单一组合的方式，这种方式无法完成预期的任务，必须整体组合，才能使各个功能模块的性能更优良，实现预期目标。这种设计方法，设计时间段，而且质量也能够有所保证，并且制造成本相对来说也比较低，后期使用期间，生产与维修更为方便。
5 结束语
综上所述，可知对机电控制系统自动控制技术与一体化设计进行探讨非常必要，尤其是在技术高速发展的今天，一体化技术会成为机械制造业发展的主流，成为未来机械设计的主导，因此需要对其进行深入探讨。
参考文献：
[1]黎洪洲.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].信息系统工程，2013（8）.
关键词机械设计 制造 自动化 产品 发展方向
中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：
前言
早在1971 年日本的《机械设计》杂志副刊上就刊登了机电一体化这一名词。之后， 机电一体化得到了不断发展。美国机械工程师协会于1984 年为现代机械下了如下定义： 现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的， 用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或） 机电部件相互联系的系统”。它与前面提及的机电一体化是一致的， 因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。20 世纪90 年代国际机器与机构理论联合会给出了这样的定义， 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。因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体， 多门技术学科相互渗透、相互结合的产物， 是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化， 使工业生产由“机械电器化” 迈入了以“机械自动化” 为特征的发展阶段。
机械自动化的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科， 随着生产和科学技术的发展， 它还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为： 机械自动化的设计制造是从系统的观点出发， 综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、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结构目标， 在多功能、高质量、高可靠性和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。
需要强调的是， 机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术， 而不是机械技术以及其他新技术的简单组合、拼凑， 这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的产品， 不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸， 智能化的特征是现代机械自动化和传统机械在功能上的本质区别。
1 机械设计制造及自动化的符合设计原则
1.1 满足对机器的功能要求
任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发的， 都必须具有某种主要功能， 不同的产品具有不同的主要功能。概而言之， 都能对输入的物质、能量和信息（即所谓工业三大要素） 进行某种处理， 输出具有所需特性的物质、能量与信息。因此， 机械自动化系统也必须具有这样的主功能， 即对输入的物质、能量和信息进行某种处理， 从而输出具有所需特性的物质、能量与信息。机械自动化系统功能如图1 所示。
机械自动化系统是一个综合的概念， 包含了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面的内容。
作为产品， 又包含着设计、制造和特定的功能以满足使用要求， 而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。
1.2 利用先进技术不断创新
根据产品或系统的主功能不同， 可对产品或系统进行分类。
以物料搬运、加工为主， 输入物质、能量和信息， 经过加工处理， 主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品） 称为加工机。如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。
以能量转换为主， 输入能量和信息， 输出不同能量的系统（或产品） 称为动力机， 其中输出机械能的为原动机。如电动机、水轮机、内燃机等。
以信息处理为主， 输入信息和能量， 主要输出某种信息。如数据、图像、文字、声音等的产品称为信息机。如各种仪器、仪表、计算机、传真机以及各种办公机械等。
机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外， 还应具备其它内部功能， 即动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
基于上述的功能构成原理， 既有利于设计或分析各种机械自动化的产品， 又有利于开拓思路， 便于创造发明和创新。例如， 根据3 种不同的主功能及其不同的输入， 组合起来可形成9 大类型的系统产品， 如表1 所示。
此外， 对于不同主功能的加工机构， 其运动方式不同， 也构成不同用途的机械。例如， 金属切削机床是根据工件与刀具相对运动产生切削作用的原理进行工作的。因此， 工件与刀具的运动方式不同， 便产生不同用途的机床。所以说机械自动化的发展空间非常广阔， 具有极大的想向空间， 需要我们利用先进技术符合科学原理来不断创新， 设计制造出一流的自动化产品。
2 机械自动化系统在化工生产中的应用
生产过程中， 对各个工艺过程的物理量（或工艺变量） 有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表现生产过程， 对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如， 精馏塔的塔顶或塔釜温度， 一般在操作压力不变的情况下必须保持一定， 才能得到合格的产品； 加热炉出口温度的波动不能超过允许范围， 否则将影响后一工段的效果； 化学反应器的反应温度必须保持平稳， 才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影响产品的质量和数量， 然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。
2.1 锅炉汽包水位控制方面的研究
锅炉汽包是生产蒸汽的设备， 几乎是工业生产不可缺少的设备。保持锅炉汽包的液位高度在规定范围内是非常重要的， 若水位过低， 则会影响产气量， 且锅炉易烧干而发生事故； 若水位过高， 生产蒸汽含水量高， 会影响蒸汽质量。这些都是危险的， 因此对汽包的液位严加控制是保证锅炉正常生产必不可少的措施。
2.1.1 单冲量控制系统
汽包水位控制手段是控制给水， 基于这一原理， 可构成如图2 所示的单冲量控制系统。
这里的“冲量” 一词是指变量， 单冲量即汽包水位。这种控制系统是一种典型的简单控制系统。当蒸汽负荷突然大幅度增加时， 由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀来增加给水量， 以维持锅炉的物料平衡， 而是关小控制阀的开度， 减小给水量。等到假水位消失后， 由于蒸汽量增加， 送水量反而减小， 将使水位严重下降， 波动很历害， 严重时汽包水位降到危险程度以至发生事故。
因此对于停留时间短、负荷变动较大的情况， 这样的系统不能适应， 水位不能保证。然而对于小型锅炉， 由于水在汽包中的停留时间较长， 在蒸汽负荷变化时， 假水位的现象并不显著， 配上一些联锁报警装置， 也可以保证安全操作， 故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。
2.1.2 双冲量控制系统
在汽包水位的控制中， 最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量来进行校正， 不仅可以补偿“虚假水位” 所引起的误动作， 而且使给水位控制阀的动作十分及时， 从而减少水位波动， 改善控制品质。将蒸汽流量信号引入， 就构成了双冲量控制系统， 如图3 所示。从本质上看， 双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量） 控制加单回路反馈控制的复合控制系统。这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通道在动态上的差异， 需引入动态补偿环节。
图3 所示的连接方式中， 加法器的输出I 是：
式中 ———液位控制器的输出；
———蒸汽流量变送器 （一般经开方器）的输出；
———初始偏置值；
———加法器系数， 的设置一般取1；
———加法器系数， 的值应考虑到静态前馈补偿， 可现场凑试， 也可经理论推导得出。
设置的目的是使其在正常负荷下， 控制器和加法器的输出都有一个比较适中的数值。最好在正常负荷下，和项接近而相互抵消。
根据以上分析可知： 自动控制装置和被控的工艺设备组成了一个没有人直接参与的自动化控制系统， 操作工坐在操作室里就能观察到整个装置的变化。这样， 既能保证生产过程的安全， 又降低了劳动强度。
近二十年来， 工业生产规模的迅速发展， 加剧了对人类生存环境的污染， 因此减小工业生产对环境的污染也纳入了过程控制的目标范围。综上所述， 过程自动化控制的主要目标包括以
下几个方面：
（1） 保证生产过程的安全和平稳；
（2） 达到预期的产量和质量；
（3） 尽可能地减少原材料和能源消耗；
（4） 把生产对环境的危害降到最小限度。
3 结论
因为现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义， 所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关键技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等。所以说， 机械自动化系统就是机电一体化系统。机电一体化的发展就是机械自动化的发展。广大设计人员应清醒地认识到机械设计制造只有向机械自动化设计制造方向发展， 才是机械工业发展的唯一出路。设计人员不能只热衷于技术引进， 不能仅仅安心于作为新技术的传播者， 而应该作为新技术产业化的创造者， 为机电一体化技术发展开辟广阔的天地。
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.
[2]杨世明，腾献银，赵镇宏，等. 机械设计[M]. 北京： 电子工业出版社， 2007.
[3]张建民，等. 机电一体化系统设计[M]. 北京:高等教育出版社，2001.
关键词：机电控制系统；机电一体化；产品设计
现代生产力的进步越来越快，技术水平越来越高，产值数量也日益增大，使现在的机电控制系统的用途越来越广泛，已经成为现代科技水平发展的一个标志性技术。
一、机电控制系统的涵义
在现有的科学技术里，所谓机电控制系统是指在无人控制的情况之下，利用自动控制设备，让生产设备或者机器按照预先编辑好的程序进行动作，还可以利用通讯设备组成一个完整的工作系统，实现特定的任务要求。其中机电控制系统里最主要的组成是控制方面。而从技术层面看，机电控制系统是单片机技术、电力电子技术、电机拖动技术、通信与信息技术等技术的结合体，而且这些技术并非是孤立的，而是这些技术互相结合、互相利用的综合性技术，并将这些技术整合而成，包括自动控制技术、传感器技术、通信与信息技术、伺服变频技术。机电控制系统的发展其实是依靠微机系统的飞速发展，以及相应的软件开发技术配套使用而慢慢发展的。现在这方面的技术已经在航空航天、生产实践的各个方面得到了非常广泛的应用。
机电控制系统的发展趋向于无线远程异地控制，可以使系统操作人员利用以太网络或者其他通信网络连接控制系统，实现本地上位机的计算处理去控制异地的智能机电控制系统。在已经实现的无线远程监控系统中，其中的一种系统是需要操作技术人员不断进行监控运行，且如果系统发生情况，则需要人员及时处置以恢复系统的稳定运行，这样的系统我们称为保持型远程控制。还有一种系统是不需要技术人员实时进行监控操作的，只需要等到该系统运行完成以后，通过网络向技术人员通告，这样的系统我们称为完成型控制系统。如果系统在进行的过程中，技术人员与系统可以实时进行通讯，则技术人员可以监控操作，也可以让系统自动运行，这样的系统我们称为人机交互型控制系统。
二、自动控制系统
自动控制系统的定义是操作控制器，让被控对象能够按照预先设定的程序任务操作执行。自动控制系统的分类中按照被控参数可以分成这几类：位移控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正控制等。自动控制系统具有很强的实用性能，它的工作主要是通过自身系统中的各个机械电子等部件的协调工作实现预先设定的程序任务，这是自动控制技术的主要内容。
自动控制系统分为经典控制理论和现代控制理论两类，其中经典控制理论讲的是在分析控制系统中利用拉普拉斯变换来建立自动控制系统在复数域中的数学模型，然后进行系统的动态和静态分析，一般来说，主要分析系统的稳定性、快速性和准确性三大性能，而且一般这样的系统都是负反馈闭循环系统，采用比例、积分、微分等算法的调节器，所以，这种控制理论我们称为自动调节原理。另一种现代控制理论主要研究的方式和前面所说的控制理论相比较，采用的分析方法是利用数学工具中的线性代数和矩阵，把自动控制系统的整个运行的状态采用状态空间法在时间域内用时域方程进行客观表述，可以利用这些方程和现在正在表现的状态把系统将要出现的下一种状态分析出来。其中分析的主要精髓就是最优控制、随机控制和自适应控制这三类。其实综合来看，以上介绍的这两类控制理论都有一个共同特点，就是对系统进行精确的分析和控制，都必须建立该系统的数学模型，当然数学模型的表述都是时域数学方程或者是复数域数学方程。
三、一体化的设计理念
我国经过这些年的发展，在制造业已经有了蓬勃发展，但是随着改革的深入，中国面临巨大挑战，高耗能高污染的产业逐渐被淘汰，中国的改革要继续就必须经历大的产业结构调整。其中的一些行业，如电子信息产业、数控机床的电气制造等都需要进行机电一体化改造。在这一行业中，日本走在了前面，他们率先提出把机械系统中的动力部分等其他部分与电子控制技术相结合，把机械运动与电子设计完美地融合在一起，并且在不断的发展过程中，不断吸收新的材料、新的技术。而机电一体化目前已成为一个专业、一个学科，要求设计者们对机电产品进行设计规划时，就把产品当做一个完整的自动控制系统进行分析，把机械、电子、自动控制加入进去以后完成的产品就是一个机电一体化的机电控制系统。当然在进行设计的过程中需要对产品进行不断完善和补充修改，最终形成一个能够高效运行并完成任务的系统，同时让该产品具有智能化、模块化网络化、微型化、绿色化和系统人格化等特点，这是机电一体化产品的设计目标。
四、机电一体化产品的设计方法
机电一体化的产品设计在设计过程中需要非常高的准确度，机电控制系统的任务实现必须依靠机械和电子的相互协调才可以实现。所以在设计中这两者就需要紧密联系，当机械装置无法单独实现预定的目标时，就需要融入电子电气控制，让更多的技术加入产品设计开发中，软件硬件相配合。同时设计开发的过程要兼顾该产品的成本、准确度、市场的需求等多个因素。根据以上开发过程，我们总结出机电一体化的控制系统设计一般需要经过两个过程，开发阶段和产品试运行阶段。开发阶段的任务是达到设计目标，而产品试运行阶段的任务是对产品进行修改，让该产品更加适应和满足客户的需求。对机电一体化的产品设计，我们认为可以采取以下几种方法：
1.利用电子控制代替机械结构控制
如果采用单独的机械结构，则采用的控制方式一般是简单的机械控制结构，如果采用机电一体化产品的设计，则可以使用电子电气控制对简单机械控制进行改进，这样可以改变机械运行过程，还可以实现预期目标。首先可以使用可编程控制器件（PLC）或者单片机控制器件，将电子控制与机械控制相结合，其次可以使用变速器件替代机械控制中的接触器等老式控制方式，这种设计理念，不但可以整体提高设计产品的性能，而且可以提高该产品的质量，实现机电一体化的设计理念。
2.让电子控制部分与机械控制部分完美的结合
机电一体化产品的设计过程中，非常重要的一步就是改变原先旧的产品设计理念，打造一种全新的设计思路。而实现产品功能的原理性东西没有动，只是采用一个新的方法创造该产品，也就是让电子控制部分与机械控制部分完美结合，两者成为一个不可分割的有机整体。
关键词：工程机械；一体化；监测系统；优化
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0078-02
加强工程机械一体化监测系统的优化与设计，对于提高工程机械的使用性能、操作效率，提高其自身运行的安全性与可靠性具有十分重要的意义。随着机电一体化技术的发展，对于工程机械一体化监测系统的技术进步及优化提供了新的物质基础和理论能量。本文将在探讨工程机械一体化的基础上，对于如何认识目前工程机械一体化存在的各种问题，提高工程机械的使用效率和操作性能进行深入的探讨和分析。
1 工程机械一体化及监测系统优化
1.1 工程机械一体化的定义
工程机械一体化是为了确保工程机械操作的舒适性、安全性以及可靠性而进行的一系列的系统设计和安排。工程机械一体化主要是为了工程机械自身每个设备和构件的功能得到良好的发挥，在确保使用工程机械安全可靠的基础上，通过一系列的系统设计和优化，从整体上最大程度的激发工程机械可以发挥的潜力和能量，从而使工程机械的使用效率和操作质量得到最大程度的提升。工程机械一体化需要强有力的监测系统来作为保障，实施工程机械一体化监测是为了促进工程机械一体化的有效展开，确保工程机械一体化的进度和质量，有效控制工程机械一体化过程中出现的各种问题。
1.2 实施工程机械一体化监测系统的意义
将工程机械一体化监测系统技术引入到工程机械当中，可以极大的改善工程机械的性能和质量，使工程机械的经济性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程机械的液压技术与电子控制技术相结合，就可以大大提高工程机械的操作效率和质量。目前微机处理器在工程机械应用到相当普及，并且取得了不错的效果。随着机电一体化技术的发展，工程机械与机电一体化技术的融合达到了前所未有的高度，电子监控系统技术已经深入到工程机械的诸多领域，并且还有拓展和扩大的趋势。一体化监测将确保工程机械使用的可靠性得到极大提升，同时也可以保证工程机械不出现安全事故，提高操作的效率和质量。通过以上分析可以发现一体化监测系统对于工程机械的使用性能、操作效率、安全与可靠性、节能、自动化等多个方面都产生重要影响。但是需要指出的是使用工程机械的毕竟是人，因此在将一体化监测系统引入到工程机械当中的时候，不能忽略人的主体作用。要充分重视人的主动能量，只有这样才能更好的发挥一体化监测系统的作用，提高工程机械的使用效率，推动一体化监测系统的发展和进步。
2 现有工程机械一体化监测系统常见的问题
现有的工程机械一体化监测系统和设备由于不具有通用性，因此经常出现各种问题，导致工程机械一体化监测系统的功能得不到良好的发挥，效率得不到提升。因此有必要认识到目前监测系统存在的各种问题，然后采取针对性的措施加以解决，目前工程机械监测系统及设备存在的问题主要表现在以下几个方面。
2.1 系统监测项目不够齐全
由于应用到工程机械一体化监测系统的各种配件不够齐全，型号不一，类型不同，因此各种测量型的仪表组合并不能完全满足工程机械的监测要求，从而造成对工程机械的一体化监测无法发挥拥有的功能，存在诸多问题，其中一个突出表现就是监测的项目不齐全。工程机械一体化监测项目涉及的范围和领域非常丰富，常见的监测项目包含了电流、气压、电流、气压、油压、油温、水温、转速等，而对于这些项目仅仅依靠一个设备或者不同类型的设备组合是不行的，因此在系统监测项目不够齐全，直接影响了工程机械一体化监测的效果和质量，例如关于电压的监测设备就一般具有对油压的监测功能，无法计算相应的流量和工作时间数等。
2.2 监测设备质量不过关，无法实现系统的正常化
多数用于工程机械一体化监测的设备在质量上由于无法匹配工程机械的性能和操作系统，因此其监测的仪表过多而且比较复杂，其面板的布置也相当不方便。现有的监测仪表大多是很多厂家外购的产品，其种类型号都是不同的，因此用于工程机械一体化监测的仪表种类繁多，质量上无法完全达到工程机械一体化工作的要求，而且由于大小，样式存在差异，导致工程机械一体化的仪盘表看起来十分混乱，不容易观察和监测到数据，直接影响到了工程机械系统运行的正常化，影响工程机械一体化的工作效率和质量。
2.3 工程机械一体化监测设备容易损坏而出现故障
在工程机械一体化监测设备运行过程中，由于种类、型号繁多，生产厂家不同导致其在工作中无法正常运行。再加上在运行中，如果工程机械的操作使用人员对于某个型号的设备的工作原理不能理解，或者理解不透，都会带来种种问题。此外受到生产厂家技术水平的影响，监测设备由于工作环境不合理，不恰当，导致这些设备容易损坏和失效。
如果工程机械在使用与操作过程中，一些监测系统的设备不能经常性的使用，就会导致这些设备在工程机械操作过程中失去作用，而操作人员只能在工程机械监测设备出现故障的情况下，完全依靠自身的经验去判断和操作，直接影响了工程机械的使用效率和质量。
2.4 工程机械一体化监测系统复杂不容易操作
对于工程机械一体化的监测来说，提高其系统的操作性将是一个关键环节。目前很多机械上的监测系统都是安装比较复杂的设备，在信息的传递上效率不高，传递所使用的方式也比较落后。例如有些监测设备的信息传递主要依靠管路传递，这些管路的使用不但增强了监测系统难度而且对于安全性以及信息传递的可靠性也造成影响。因此优化工程机械一体化的监测系统是十分必要的。
3 工程机械一体化监测系统的优化设计的内容
3.1 工程机械一体化监测系统的硬件准备
本系统主要由传感器、中央处理器、显示装置、控制装置四大部分组成。由于工程机械监测系统所要测量的参数较多，且类型不同，所以要采用的传感器也就依具体情况来选用，但总体的原则是均采用现代电子式传感器，即可提高测量精度，也有利于对信息的传递与处理。如电磁式速度传感器、热电偶温度传感器、半导体压力传感器、涡流流量传感器、热线流量传感器等。中央处理器可采用目前比较成熟的单片机处理种功能的软、硬件技术。以日本东芝公司生产的单片机TMP87CH46N/47U为例，其ROM为16 kB，RAM为512 kB，有8个8位A/D转换器，2个8位计时器和2个16位计时器等，且具有功能强大的指令系统，其RAM可实时采集并存贮机械在一定时间内的测量参数，需要时可通过处理器的输出接口输入到计算机内进行处理。显示装置可采用目前较为流行的彩色图文液晶显示屏，由于采用全固体器件，工作可靠，便于适应工程机械的使用要求。目前常见的此种显示屏可具有内置国标汉字库、串行通讯速率20k/s、指令代码编程、16种颜色、单一电源供电等功能，而且可以以模拟与数字共同显示方式显示所测数据，即直观，又准确，完全可以适应工程机械监测的显示之用。控制装置可随时控制显示模式，选定显示参数，各测量参数即可固定显示，也可按控制装置的设定自动轮流显示。
系统开始工作后，各个传感器直接将收集的信号进行转换然后发送至处理器，处理器通过专家系统来进行数据分析并进行判断，如果经过分析判断系统为正常状态，那么则继续监测工作，如果判断系统为异常，则开始报警。然后系统会自行开始对出现的故障和问题进行诊断，以发现其故障原因，并提示出可以采取的维修方式和方法。如果通过诊断发现不了原因，则需要将发生故障时的各种技术参数记录下来，然后借助专家系统数据库将这些故障记录下来，从而形成知识库。
3.2 系统软件设计
系统软件利用中央处理器自身的控制指令，用汇编语言编写，通过编程器输入CPU，机械启动后，该系统自动加电启动，经对各端口及寄存器进行初始化后，开始接收各传感器传来的数据，并对各数据进行处理，经端口检验，将接收到的数据与该端口测量参数的故障极限数据进行比较，若超出正常数据值，则经声光方式给予报警，若所测数据在正常范围内，则不予报警，并将数据存入RAM，然后将数据送入显示模块进行显示。为有效利用该系统的功能，各测量数据由软件设计自动存入其RAM内，需要时可通过系统的输出接口输入到外部计算机内，在计算机上对数据进行详细分析，以进一步了解其工作状况及故障发生时的情况。从以上分析来看，关于工程机械一体化监测系统的优化与设计应该根据工程机械自身的特点来进行，系统的优化设计的一个基本目标是要注重监测系统的可靠性有稳定性，要在注重经济性的同时，采取一些相对简单而又能应付恶劣工作环境的设备，从而提高监测系统的整体性能。
4 结 语
加强工程机械一体化的监测系统的优化设计，已经成为改善工程机械一体化作业精确度和效率的重要途径。针对目前监测设备容易出现各种问题的实际情况，本文对于工程机械一体化监测系统的设计与优化，可以在某种程度上解决当前工程机械一体化操作带来的问题，从而提高工程机械一体化运行的效率和质量。总之，随着现代信息技术的发展，尤其是计算机技术的发展，将微电子控制技术作为核心的机电一体化监测技术必将在工程机械使用以及操作、改造中发挥重要的作用，极大推动工程机械自身性能的改进和技术的创新，这对于推动工程机械技术的发展，提高工程机械的使用效率，将产生重要的影响和价值。相信未来机电一体化技术在工程机械应用的领域和范围将会更加的广泛和深入，因此工程机械一体化监测系统的优化与设计作为一个理论与实践相结合的研究课题具有深远的意义。
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关键词： 信息化教学 任务驱动 教学质量
在以学生能力、职业行动为主的先进课程标准理念的引导下，在“互联网+”行动计划的推动下，利用信息技术获取信息资源，支持学生的自主探究学习势在必行，是有利于提高学生的学习兴趣，从而优化教学效果的新型教学模式。本文将以《定轴轮系》为例，探讨基于信息化的教学设计，主要从教学设计依据、教学资源整合、教学过程设计、教学特色四个方面进行设计。
1.教学设计依据
1.1机电一体化专业人才培养目标
专业人才培养目标主要面向工业企业生产、管理第一线，培养良好职业道德和敬业精神，掌握机电一体化技术专业知识和专业技能，能从事机电维修等岗位工作，德智体美全面发展的高素质高技能专门人才。基于机电一体化技术专业的人才培养目标要求和学生的认知能力成长规律，从机械实际应用角度，设计承载相应教学内容的项目载体，基于工作过程设计教学过程，采用教学做一体化教学方式，让学生学会知识、掌握技能，提升职业素养，从而实现专业培养目标。
1.2设计的学习任务
本次课程设计来自于项目五：多级减速器的分析中的轮系中的定轴轮系。其学习性工作任务是了解定轴轮系的定义和掌握定轴轮系的传动比计算；学时为2；针对机电一体化技术专业高职二年级学生的教学对象；先修课程为机械产品测绘与识图；以定轴轮系的定义为教学重点，以定轴轮系传动比的计算为教学难点。
2.教学资源整合
由于工作原理抽象，结构封闭不易观察，运动过程复杂等单元特点，学生的现状是形象思维强，抽象思维弱，对机械的学习兴趣不浓；对此，集原有的教学文件、教学资源（整体设计、单元设计、精品课程网站）、我的课堂（理论课堂、实训课堂）、交流中心（QQ、微信）于一体，基于网络学习平台创建动画、教学视频、微课、QQ交流等理实一体化教学模式，通过教师引领，学生自主学习等方式实现课程目标。
3.教学过程设计
本次课主要从三个模块进行设计：教学预热过程，教学实施过程，教学后续规范。
3.1教学预热过程
回顾旧知识，导入新内容。前期所学一对齿轮的啮合，通过任务1的视频看到主轴箱体的变速机构运动情况。由此提出问题：为什么改变拔叉位置可以实现变速呢？提出本次课学习任务：平面定轴轮系传动比计算；并用多媒体展示学习目标、任务要求及考核效果。
3.2教学实施过程
3.2.1尝试感知
老师用多媒体展示任务2（简单的平面定轴轮系运动情况），结合多媒体动画展示和模型模拟演示，同时教师提出相应的问题，学生仔细观察运动情况。
3.2.2新知识点的提炼
结合任务2，分析动画并提炼对应的内容：定轴轮系的定义、定轴轮系传动比的计算、确定首末两轮的转向关系。从任务中得出新知识点，这种方法便于学生接受，同时让学生明白本单元的新知识点及应用方法。
3.2.3尝试应用
教师用多媒体动态展示任务3，任务3是在任务2的基础上，修改为空间定轴轮系，学生根据任务2完成任务3的要求，自主讨论学习，最后进行小组反馈，师生互动，得出结论。通过任务3的训练，学生进一步熟悉定轴轮系传动比的计算。
3.2.4拓展应用
学生分组完成任务1（主轴箱体的变速机构）中传动比计算和首末两轮转向的确定，教师起到引导作用，学生通过组装模型验证讨论结果，在这一环节中，学生利用所学新知识解决实际应用问题，同时学生进一步强化定轴轮系传动比的计算。
3.3教学后续规范
3.3.1成果展示和随堂考核评价
各小组展示成果，进行自评和教师点评，考察学生的教学效果，同时锻炼学生的语言组织能力。
3.3.2归纳总结
师生一起总结归纳本次课的知识点（可归纳为两点）、技能点（能够计算定轴轮系的传动比）和素质要求，学生对照目标要求检查自己是否已经达标。
3.3.3作业布置
作业是弥补本单元还没学好的知识，对本单元进行梳理复习，将课程制作成微课，随时提取视频学习；课后可以通过微信、QQ平台实现学生与学生之间、学生与老师之间的学习交流。
4.本单元教学特色
在教学实施过程中，根据高职学生普遍基础较差的实情，采用“四步阶梯式任务驱动教学法”，四步阶梯式为尝试感知分析提炼尝试应用拓展应用，它不同于常见的任务驱动。在四步中融入三个不同的任务，实现各任务的要求逐级递进，将知识点融入其中，从简单到复杂，逐步拓展深化，收到实效，符合高职学生的认知规律和能力成长规律，并且四步教学中都围绕着定轴传动传动比的计算方法展开，以此突出重点和突破难点。
5.结语
在本次教学设计中，充分利用信息化资源，动画、教学视频、微课、QQ交流支持学生自主学，信息化教学模式中采用教学做一体化教学方式，老师通过引导学生完成工作任务的过程，让学生学会知识、学会技能，养成良好的习惯，教学中充分体现了学生的主体地位，强化了协作学习的能力，同时充分发挥了本课程在专业人才培养中的重要作用。经过实践证实本是枯燥的课堂变得轻松愉悦，从而有利于提高教学质量。
参考文献：
