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0 引言
機械工業(yè)舉足輕重，隨著社會的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對我國經(jīng)濟建設(shè)所起到的促進作用越來越明顯。現(xiàn)代化設(shè)備逐漸發(fā)展成為集光、電、機、氣、聲、像、磁、熱等技術(shù)于一體的智能化系統(tǒng)，機電一體化產(chǎn)品幾乎貫穿到國民經(jīng)濟的所有行業(yè)。當前，機電一體化產(chǎn)品已經(jīng)進入發(fā)展成熟期，高速率、高精確度的智能系統(tǒng)越來越成為機械制造業(yè)的主流。隨著我國后經(jīng)濟危機時代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級大潮的來臨，企業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備正在經(jīng)歷一個更新?lián)Q代的頻繁時期，因此對高技能的機電一體化人才和高技術(shù)含量的機電產(chǎn)品需求越來越大。高職機電一體化技術(shù)專業(yè)是為生產(chǎn)第一線的高級技能型崗位培養(yǎng)人才，但是目前我國高職院校培養(yǎng)的機電一體化專業(yè)的學生與社會、市場的需要還有不小的距離，因此，機電一體化技術(shù)教學改革勢在必行。
1 “機電一體化”發(fā)展趨勢
當前，機械制造業(yè)已從傳統(tǒng)的通用機床、組合機床過渡到由微電子、自動控制的全新的數(shù)控機床，并且越來越普及。微電子，光電傳感器，信息處理和自動控制技術(shù)等技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為機電一體化高新制造技術(shù)的核心部分。高速、精密、大型、恒矩、無級和瞬時響應(yīng)俱佳的自動換刀數(shù)控機床和流水作業(yè)式的自動生產(chǎn)線正在深刻改變傳統(tǒng)的機械加工模式。
1.1 光機電一體化
光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。一般的機電一體化系統(tǒng)是由能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此，引進光學技術(shù)，實現(xiàn)光學技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
1.2 智能化
今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
1.3 自律分配系統(tǒng)化——柔性化
未來的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
1.4 “生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化
今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
2 高職機電一體化人才培養(yǎng)
機電一體化人才可分為以下幾個層次：①學術(shù)型人才：主要從事科學研究。②工程型人才：主要從事項目的設(shè)計、規(guī)劃、決策以及新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)工作。③技術(shù)型（工藝型）人才：主要在生產(chǎn)一線或工作現(xiàn)場從事設(shè)備操作與維護、技術(shù)把關(guān)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)工作。
高職機電一體化人才的定位：高職機電一體化專業(yè)應(yīng)將培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才作為教學的主要目標，合格的畢業(yè)生應(yīng)具備基本的基礎(chǔ)理論知識、一定范圍的專業(yè)知識和較強的工作現(xiàn)場技術(shù)應(yīng)用能力。
高職機電一體化人才應(yīng)具備的知識與能力：①知識結(jié)構(gòu)：具備常識性的文化基礎(chǔ)知識；掌握一定的政治理論知識和人文知識；具有相關(guān)專業(yè)和行業(yè)所需的機械制造和電工、電子、自動控制等方面的基本知識；具有計算機應(yīng)用技術(shù)的基本知識；具有數(shù)控機床加工與編程、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM的基本知識；具有數(shù)控技術(shù)綜合應(yīng)用的基本知識；具有車間生產(chǎn)技術(shù)管理的基本知識。②能力結(jié)構(gòu)：一是社會能力。主要包括人際交往能力、口語表達能力、協(xié)調(diào)組織等從事職業(yè)活動所需要的一般社會行為能力。二是職業(yè)基礎(chǔ)能力，主要包括機械制造、電氣控制與計算機應(yīng)用這三項從事職業(yè)活動所需的基礎(chǔ)能力。三是專業(yè)能力。主要是從事相關(guān)職業(yè)工作所要求的的稍高層次的專業(yè)技能。
3 當前高職機電一體化教育存在的問題
3.1 課程設(shè)置不合理
當前高職院校課程設(shè)置不合理主要表現(xiàn)在兩個方面：首先，重理論輕實踐。很多學校的課程設(shè)置和教學內(nèi)容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統(tǒng)地掌握理論知識，開發(fā)設(shè)計產(chǎn)品是有利的。但是，也存在嚴重不足，學生畢業(yè)后大多被分配在生產(chǎn)一線，所從事的工作是操作設(shè)備、設(shè)定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發(fā)、設(shè)計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。其次，教學內(nèi)容落后。由于機電一體化是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展都在推動著機電一體化的發(fā)展。因此，其發(fā)展是日新月異的，這就必然導致課程設(shè)置與教學內(nèi)容與其發(fā)展不相適應(yīng)。例如，當前很多高職院校的單片機課程的教學內(nèi)容是仍以MCS-51單片機為主，而實際生產(chǎn)中新的單片機層出不窮，種類繁多。
3.2 教學模式單一，實踐教學比例較低
傳統(tǒng)的教學模式，往往只注重理論教學和課堂說教，輕視了實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。很多學校的課程設(shè)置和教學內(nèi)容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統(tǒng)地掌握理論知識，開發(fā)設(shè)計產(chǎn)品是有利的。但是，這種教學模式也存在嚴重不足之處，學生畢業(yè)后大多被分配在生產(chǎn)一線，所從事的工作是操作設(shè)備、設(shè)定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發(fā)、設(shè)計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。
3.3 教材建設(shè)落后
高等職業(yè)教育的教材建設(shè)仍是當前高職教育的薄弱環(huán)節(jié)并嚴重影響了高職教學質(zhì)量?，F(xiàn)在機電一體化的一些教材過于偏重理論、脫離實際、缺乏實用性、部分教材內(nèi)容陳舊、嚴重落后于現(xiàn)實，各科教材之間存在銜接性差、內(nèi)容重復或內(nèi)容脫節(jié)等現(xiàn)象。這些問題給教學帶來了很多不便，也在一定程度上影響了學生的學習積極性，制約了教學質(zhì)量的保證和提高。
3.4 教學、實習設(shè)施不夠先進
目前很多學校的教學、實習設(shè)備缺乏且嚴重落后。只有少數(shù)條件較好的高職院校配備有為數(shù)不多的數(shù)控車床、銑床、線切割機床、電火花成型機，很多學校的學生一學期只有三四次操作設(shè)備的機會，并且這些設(shè)備又比較落后，學生難以學到真正有用的技能。
3.5 優(yōu)秀教師隊伍缺乏
教師是教學質(zhì)量的關(guān)鍵和第一保證，但是當前的機電一體化教學的教師隊伍并不能達到教學的需要。一些老教師知識結(jié)構(gòu)陳舊且更新緩慢，還有一些年輕教師也是剛從學校畢業(yè)，缺乏足夠的實踐經(jīng)驗，都不能很好的教授學生以適應(yīng)社會工作需要的知識和實踐技能。
4 推進機電一體化教學改革的一些思路
4.1 高職課程需突出工學結(jié)合，強調(diào)實踐性、職業(yè)化、一體化；課程設(shè)置要抓基礎(chǔ)和抓應(yīng)用，淡化中間。根據(jù)學生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標準，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進行課程設(shè)置。
4.2 高職院校應(yīng)推動教學模式改革。高等職業(yè)教育強調(diào)理論聯(lián)系實際。教師應(yīng)注意調(diào)動學生的學習積極性，在課堂上可采用多種教學方法，如案例教學法、學生互動討論方法等，還可以多采用多媒體教學手段，使用多媒體技術(shù)演示，使學生更多的參與到教學過程中，最大限度的發(fā)揮學習的主觀能動性。除此之外，還應(yīng)增加實習教學的比重，增加教學的實踐性，使學生能夠獲取更加直觀的知識。
4.3 教材編寫結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方向，開發(fā)切合實際需要的教材。新的機電一體化教材應(yīng)加強設(shè)備操作、調(diào)試維修等技能的比重，并根據(jù)專業(yè)技術(shù)的發(fā)展及時更新知識內(nèi)容；同時，高職院校在選擇教學教材時應(yīng)考慮各科教材之間配合性，保證既不重復又能全面覆蓋學生應(yīng)掌握的知識；還應(yīng)強調(diào)綜合能力的培養(yǎng)，對知識結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密的課程進行跨學科的綜合化處理。
4.4 增加對教學、實習設(shè)施的投入力度。一方面政府應(yīng)增大財政支持，另一方面應(yīng)鼓勵學校與企業(yè)加強聯(lián)合，協(xié)調(diào)發(fā)展。應(yīng)大力推進產(chǎn)學結(jié)合、校企合作的模式，彌補設(shè)備落后和不足，引導高職學校與相關(guān)企業(yè)建立互利互惠機制共同建設(shè)實習實訓基地，培養(yǎng)實用人才。
4.5 加強高職教師隊伍建設(shè)，增大“雙師型”師資比例。培養(yǎng)和引進一些既精通機械設(shè)計，又能充分使用計算機的專門人才。鼓勵在職教師進修或到相關(guān)企業(yè)鍛煉，促進高職雙師型教師隊伍發(fā)展；積極引進一些在生產(chǎn)第一線工作多年、具有豐富實踐能力的中青年高級技術(shù)人，通過幾年的教學培養(yǎng)，提高他們的教學水平，使他們成為名符其實的“雙師型”教師。還可以積極從企事業(yè)單位聘請兼職教師，實行專兼結(jié)合，改善學校的師資結(jié)構(gòu)。
5 結(jié)語
為提高機電一體化的教學教學質(zhì)量，廣大相關(guān)教育工作者必須緊跟行業(yè)發(fā)展的步伐，既保證學生的基本素養(yǎng)和知識結(jié)構(gòu)，又要突出高等職業(yè)教育的特點，在教學過程中積極推進教學改革，不斷調(diào)動學生的學習積極性，加強對學生動手能力和綜合能力的培養(yǎng)，加強社會實踐能力，不斷為社會提供適合時代需要的高技術(shù)機電一體化人才。
參考文獻
[1]姜大源.職業(yè)教育學研究新論[M].北京:教育科學出版社，2007.
一、引言
隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，由氣動技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術(shù)，已成為當今工業(yè)科技的重要組成部分。但是也存在不足之處，學生畢業(yè)后大部分被分配在生產(chǎn)第一線，所從事的工作不是研究、設(shè)計、開發(fā)、決策等，而是操作設(shè)備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調(diào)整試車、查找故障和排除故障，在學校學的知識相當一部分用不上，而現(xiàn)場工作所必需的工作能力又不具備。
二、改革的必要性
隨著國民經(jīng)濟的增長，社會對人才的需求也開始增長，社會對人才特別是機電一體化專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)提出了新的要求。舊的辦學模式在人才培養(yǎng)的方法和途徑上受到很大的制約，使畢業(yè)生在理論研究的領(lǐng)域里“缺乏理論”，在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)“缺乏應(yīng)用”。有的專業(yè)由于課時設(shè)置不合理、教學方法陳舊等諸多原因，學生理論知識學習不扎實，又缺乏必要的社會實踐與動手能力，以至于課程結(jié)束后，了解的只是一些課本上的理論知識。
三、改革的思路
1 制定適應(yīng)新形勢的教學內(nèi)容。制定符合現(xiàn)代化建設(shè)要求的機電一體化專業(yè)教學計劃，遵循國家、省教委的有關(guān)文件精神，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線。圍繞培養(yǎng)目標，對知識、能力、素質(zhì)等方面進行合理的綜合安排，力求整體優(yōu)化，培養(yǎng)實用的職業(yè)技術(shù)人才。
2 先進教學手段的應(yīng)用。(1)運用多媒體進行直觀教學。(2)聯(lián)系生活，啟發(fā)學生思維，理論與實踐相結(jié)合。(3)與時俱進，激發(fā)學生的求知欲。
3 改革優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)學生專業(yè)技術(shù)能力，改革傳統(tǒng)的實踐教學模式，將實踐教學分為三個階段進行：(1)實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中的實驗，使學生掌握基本實驗儀器的使用，基本數(shù)據(jù)的測量、采集和基本實驗方法的運用。(2)單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數(shù)控實訓等，學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應(yīng)的技能，參加職業(yè)資格考核取得數(shù)控工藝員或數(shù)控車、銑、加工中心操作工等級職業(yè)資格證書。(3)綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產(chǎn)實習、頂崗實習等，學在實訓中，采用邊教、邊學、邊做的教學方法，通過典型零件數(shù)控加工案例引導教學設(shè)計，針對實際零件數(shù)控加工任務(wù)討論工藝解決方案，并在加工現(xiàn)場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，有效培養(yǎng)學生的技術(shù)應(yīng)用能力，畢業(yè)后實現(xiàn)“零距離上崗”。
四、機電一體化的智能化發(fā)展
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(guān)技術(shù)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(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。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(chǔ)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 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(chǎn)品種類和生產(chǎn)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(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。
3 網(wǎng)絡(luò)化。20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
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(lǐng)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(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)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。
機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
20世紀70年展起來的機電一體化技術(shù)是綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等產(chǎn)生的一種系統(tǒng)工程技術(shù)，是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，并不斷地通過學科交叉、技術(shù)融合與創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展。
機電一體化技術(shù)經(jīng)過近40年的發(fā)展已經(jīng)取得了豐碩的成果，其產(chǎn)品由單一品種逐步發(fā)展到大中型品種乃至成套設(shè)備或大系統(tǒng)，電子技術(shù)在機械產(chǎn)品上的應(yīng)用幾乎達到了無孔不入的程度，其品種不斷增多，水平也不斷提高，不僅對世界經(jīng)濟的發(fā)展起到了巨大的推動作用，而且給人們的生活帶來了很大的方便和享受。
隨著科學技術(shù)特別是精密機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)的不斷進步，機電一體化技術(shù)也在快速發(fā)展，其發(fā)展趨勢是：（1）在性能上向高精度、高效率、高智能化方向發(fā)展；（2）在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；（3）在層次上向復合集成、系統(tǒng)化方向發(fā)展。
機電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用
機電一體化主要技術(shù)在我國應(yīng)用的大致趨勢如下：
計算機技術(shù)20世紀70年代是純電子技術(shù)；自80年代開始使用Z80CPU構(gòu)成的單板機及個人電腦；從1987年開始STD總線成為工控機主流機型；從90年代開始使用MCS-51、MCS-96系列單片機與小型PLC；自90年代中期開始以臺灣研華公司為代表的IPC工控機取代STD工控機，成為主流工控機；90年代中后期中型、大型PLC與DCS系統(tǒng)在我國開始大規(guī)模使用；2000年以后現(xiàn)場總線開始應(yīng)用。
傳感器技術(shù)20世紀60年代是力平衡式傳感器；70年代開始使用參量型傳感器（R、C、L參量，無源）和發(fā)電型傳感器（磁電式、壓電式、熱電式，有源），大多采用分立型；80年代開始隨著半導體集成技術(shù)的發(fā)展，將敏感元件與信號處理電路集成在一起，實現(xiàn)了檢測及信號處理一體化；90年代后，傳感器向集成化、微型化、智能化方向發(fā)展；2000年后，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器。
執(zhí)行機構(gòu)由傳動機構(gòu)和執(zhí)行元件組成。傳動機構(gòu)由蝸輪蝸桿、齒輪、鏈輪、帶輪、凸輪、傳動帶等組成；執(zhí)行元件分為液壓式、氣壓式、電磁式等幾種類型。
機械加工技術(shù)20世紀50年代是通用機床，采取傳統(tǒng)加工工藝；60年代開始使用硬件數(shù)控NC、特種加工與成組技術(shù)；70年代開始使用計算機數(shù)控CNC與精密機械技術(shù)；80年代開始使用計算機集成制造系統(tǒng)CIMS、柔性制造系統(tǒng)FMS、計算機輔助工藝設(shè)計CAPP、計算機輔助設(shè)計/制造CAD/CAM；90年代開始使用現(xiàn)代制造技術(shù)與納米加工技術(shù)；2000年開始使用敏捷制造技術(shù)與綠色制造技術(shù)。
高職機電一體化人才的定位及應(yīng)具備的知識與能力
機電一體化培養(yǎng)人才的層次（1）學術(shù)型人才：主要從事科學研究，從事發(fā)現(xiàn)和研究客觀規(guī)律的工作。（2）工程型人才：主要從事有關(guān)項目的設(shè)計、規(guī)劃、決策以及新產(chǎn)品、新技術(shù)的開發(fā)研制工作。（3）技術(shù)型（工藝型）人才：主要在生產(chǎn)第一線或工作現(xiàn)場從事將設(shè)計、規(guī)劃、決策轉(zhuǎn)換成物質(zhì)實體或?qū)ι鐣a(chǎn)生具體作用的工作，進行技術(shù)應(yīng)用、現(xiàn)場實施與服務(wù)。（4）技能型（操作型）人才：主要在生產(chǎn)第一線或工作現(xiàn)場依靠操作技能從事為社會謀取利益的工作。各行各業(yè)的技術(shù)工人均屬于這類人才。
高職機電一體化人才的定位高職機電一體化專業(yè)主要培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才，應(yīng)具備必要的基礎(chǔ)理論知識、較寬的專業(yè)知識、較強的工作現(xiàn)場技術(shù)應(yīng)用能力。
高職機電一體化人才應(yīng)具備的知識與能力（1）知識結(jié)構(gòu)：具有必備的文化基礎(chǔ)知識；具有一定的政治理論知識和人文知識；具有所需的機械制造、液壓與氣壓傳動等方面的基本知識；具有電工、電子、自動控制等方面的基本知識；具有計算機應(yīng)用技術(shù)的基本知識；具有數(shù)控機床加工與編程、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM的基本知識；具有數(shù)控技術(shù)綜合應(yīng)用的基本知識；具有車間生產(chǎn)技術(shù)管理的基本知識。（2）能力結(jié)構(gòu)：一是社會能力。具備從事職業(yè)活動所需要的行為能力，具體包括口語表達能力、人機對話能力、英語會話與閱讀能力、意志品德、獲得知識的學習能力、解決問題的方法能力、分析問題的思維能力、開展活動的組織能力、團結(jié)同志的協(xié)作能力、開拓發(fā)展的創(chuàng)新能力。二是基礎(chǔ)能力。具備從事職業(yè)活動所需的各項基礎(chǔ)能力，具體包括機械制造、電氣控制與計算機應(yīng)用三項基礎(chǔ)能力。三是專業(yè)能力。具備從事職業(yè)活動所需要的專業(yè)技能。
機電一體化技術(shù)發(fā)展與高職課程設(shè)置
課程設(shè)置的指導思想高職人才培養(yǎng)模式的基本特征是以培養(yǎng)高級技術(shù)應(yīng)用型專門人才為根本任務(wù)，以適應(yīng)社會需要為目標，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線設(shè)計學生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案，畢業(yè)生應(yīng)具有基礎(chǔ)理論知識適度、技術(shù)應(yīng)用能力強、知識面較寬、素質(zhì)較高等特點，以應(yīng)用為主旨和特征構(gòu)建課程與教學內(nèi)容體系。
機電一體化發(fā)展與高職課程設(shè)置的不適應(yīng)由于機電一體化是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展都在推動著機電一體化的發(fā)展。因此，其發(fā)展是日新月異的，這就必然導致課程設(shè)置與教學內(nèi)容與其發(fā)展不相適應(yīng)，具體表現(xiàn)在：
1.單片機課程：教學內(nèi)容是以MCS-51單片機為主，而現(xiàn)在實用的單片機種類繁多。
2.PLC課程：我院主要講述、實驗的是小型PLC的原理、編程等，而現(xiàn)在不僅小型PLC被廣泛使用，而且中型、大型PLC及DCS系統(tǒng)均已廣泛使用。
3.檢測與傳感器課程：各種高精度、集成化、智能化的傳感器層出不窮，網(wǎng)絡(luò)化的傳感器也已出現(xiàn)，而課程中涉及很少。
4.機電類專業(yè)中的機類課程目前仍大多停留在傳統(tǒng)機械上。
5.目前機電設(shè)備的維修仍把機械維修與電氣維修截然分開，不利于培養(yǎng)機電復合型人才。
6.新型的數(shù)控設(shè)備更新速度快，技術(shù)含量高，高職院校的教學實踐設(shè)備相對滯后。
7.數(shù)控模塊化刀具、數(shù)控夾具、數(shù)控機床冷卻液的選用等都有較高的要求，但教材中這些內(nèi)容涉及較少，教學內(nèi)容落后于生產(chǎn)實際。
8.機電類制冷專業(yè)偏重于系統(tǒng)制冷原理介紹，而對于自動控制方面卻很少涉及，所講述的自控儀表裝置也大大落后于現(xiàn)在企業(yè)所使用的裝置。
9.制冷專業(yè)講解的部件缺乏先進性。例如，課程中介紹了溫控器、熱保護器等傳統(tǒng)的機械元器件，而企業(yè)現(xiàn)在生產(chǎn)的冰箱有很多一部分已采用數(shù)字電腦溫控技術(shù)。
解決的方法（1）設(shè)備方面：在經(jīng)濟條件允許的情況下，應(yīng)購買先進設(shè)備用于教學實踐環(huán)節(jié)；購買與自制相結(jié)合更新設(shè)備；學院應(yīng)與企業(yè)合作，借助企業(yè)的先進設(shè)備與企業(yè)共同培養(yǎng)人才。（2）教師方面：應(yīng)送出去深造、進修，或到企業(yè)學習，應(yīng)積極開展科研開發(fā)，培養(yǎng)教師的關(guān)鍵技術(shù)技能，了解機電技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)與最新的機電一體化設(shè)備。（3）課程方面：一是課程內(nèi)容的綜合化。隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展與知識更新的加快，要求課程內(nèi)容實現(xiàn)跨課程有機融合，各門課程之間要體現(xiàn)合理的相互聯(lián)系，以實現(xiàn)課程體系的整體優(yōu)化。二是課程結(jié)構(gòu)的模塊化。應(yīng)將教學內(nèi)容進行分解，形成模塊，模塊化課程可充分增強課程的靈活性，既可保持普適性較強課程的穩(wěn)定性與教學資源的充分、合理使用，又便于開發(fā)新課程，以適應(yīng)技術(shù)的迅速變化與面向社會培訓課程的開發(fā)。三是課程目標的定向性。數(shù)控技術(shù)的綜合性較強，為使培養(yǎng)目標能根據(jù)社會需求及時調(diào)整，應(yīng)開發(fā)基于專業(yè)基礎(chǔ)平臺、目標不同的定向性專門化課程，實現(xiàn)數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控機床維護及維修等不同的專門化培養(yǎng)方向。（4）教材建設(shè)：要緊跟機電一體化技術(shù)的發(fā)展，及時更新、自編、補充教材內(nèi)容。（5）實踐環(huán)節(jié)：應(yīng)積極進行校內(nèi)、校外實踐基地的建設(shè)，與國內(nèi)知名企業(yè)共建實驗室、工作室，加強實踐教學環(huán)節(jié)，以彌補理論教學上的不足。
機電一體化技術(shù)涵蓋的面較寬，如何解決機電一體化發(fā)展與所培養(yǎng)人才能力、知識結(jié)構(gòu)方面的矛盾，如何迎接機電一體化發(fā)展對高職課程內(nèi)容提出的挑戰(zhàn)，是需要長期研究的課題。應(yīng)從以下兩方面著手：一是從“素質(zhì)+能力+知識”三方面培養(yǎng)人才，二是針對高職主要為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)的特點，對本地區(qū)各類企業(yè)及畢業(yè)生就業(yè)的主要企業(yè)進行調(diào)研，掌握各類企業(yè)使用機電一體化設(shè)備的情況、畢業(yè)生就業(yè)的崗位、對畢業(yè)生主要能力與知識結(jié)構(gòu)的需求，有針對性地合理設(shè)置課程，選擇教學內(nèi)容，以培養(yǎng)能充分滿足社會需求的人才。
1.機械技術(shù)。機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ),機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其高、新技術(shù)來更新概念,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)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(shù)。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。
3.系統(tǒng)技術(shù)。即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)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(shù)。其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統(tǒng)設(shè)計,設(shè)計后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
5.傳感檢測技術(shù)。傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)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(shù)。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(zhuǎn)換裝置與部件，對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)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(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金,使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術(shù)的發(fā)展。我國的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年,經(jīng)過30多年發(fā)展,已初步形成包括設(shè)計、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
3.可編程序控制器(PLC)的應(yīng)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(chǎn)的PLC，70年代是PLC崛起,并首先在汽車工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟,全面采用微電子及微處理器技術(shù)。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(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),采用開放的通信接口,如以太網(wǎng)、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(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)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(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)。以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),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(shù)的科研成就,成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴展、具有強烈應(yīng)用背景的新興交叉學科,對于國家經(jīng)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(shù)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(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向,是在控制理論的基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)化。20世紀90年代,計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨到,質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。因此,機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)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(lǐng)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(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品在其設(shè)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(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品,具有遠大的發(fā)展前途。
隨著科學技術(shù)水平的提高，機電一體化不斷得到應(yīng)用和推廣，提高了機械制造的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，使機械制造工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，使機械制造從“電氣化”邁向“機電一體化”的發(fā)展道路，使機械制造工業(yè)走向一個新的發(fā)展階段。
1 國內(nèi)企業(yè)機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化得到了快速的發(fā)展。機電一體化是指引進電子技術(shù)，改革主功能、信息處理功能、動力功能和控制功能，在機械裝置領(lǐng)域中運用電子化設(shè)計和軟件，實現(xiàn)了系統(tǒng)的綜合一體化。
機電一體化技術(shù)在我國企業(yè)中得到不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一門自成體系的新學科，并且隨著科學技術(shù)水平的提高而不斷發(fā)展。機電一體化技術(shù)通過多種技術(shù)的相互配合，使多種技術(shù)手段在一個完整的系統(tǒng)中取長補短、相互配合，極大地提高了機械制造工業(yè)的效率與效益，是一種集科學性與合理性為一體的科學技術(shù)。
機電一體化技術(shù)以微處理機為技術(shù)核心，實現(xiàn)了計算機、數(shù)據(jù)通訊、工控機、儀表、顯示裝置等技術(shù)的有機結(jié)合。機電一體化技術(shù)通過合并與組裝的方式，實現(xiàn)了機械制造的綜合一體化，保證了系統(tǒng)控制的可靠性、質(zhì)量和精準度。機電一體化技術(shù)在目前我國的機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用領(lǐng)域可以分為以下幾個方面：
1.1 智能化控制技術(shù)
現(xiàn)代機械制造具有高速化、大型化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機械制造工業(yè)發(fā)展的需要，需要積極引進與推廣智能化控制技術(shù)。智能化控制技術(shù)由模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等組成。目前，智能化控制技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)機械制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、控制、生產(chǎn)、設(shè)備和質(zhì)量診斷等方面發(fā)揮著重要的作用。
1.2 開放式控制系統(tǒng)
開放式控制系統(tǒng)是目前計算機技術(shù)中的一個新的發(fā)展方向，也是一種新型的結(jié)構(gòu)體系。開放式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)支持一種信息交換的標準規(guī)程，以此來規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的互換和兼容，起到資源共享的作用。
1.3 分布式控制系統(tǒng)
分布式控制系統(tǒng)由中央計算機、現(xiàn)場控制計算機、智能控制單元三個部分組成，通過中央計算機的指揮形成分級的管理與控制，可以對機械制造的生產(chǎn)過程進行管理、操作、監(jiān)視與分散控制。
1.4 計算機集成制造系統(tǒng)
計算機集成制造系統(tǒng)簡稱CIMS，通過CIMS將經(jīng)營、管理和控制過程連成一體，實現(xiàn)全過程、全局化、一體化的控制與管理。在目前我國的機械制造企業(yè)中，計算機集成制造系統(tǒng)已經(jīng)得到全面的應(yīng)用與推廣，實現(xiàn)了信息資源共享和統(tǒng)一管理。
1.5 交流傳動技術(shù)
交流傳動技術(shù)是隨著電力電子技術(shù)的進步而發(fā)展起來的，具有很大的優(yōu)越性。隨著技術(shù)水平的提高，交流傳動技術(shù)也會朝著直流傳動的方向發(fā)展，充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)和矢量控制技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的作用，
1.6 現(xiàn)場總線技術(shù)
現(xiàn)場總線技術(shù)通過連接儀表與控制設(shè)備，實現(xiàn)了信息的雙向、數(shù)字式、多站式傳輸，突破了傳統(tǒng)的信號傳輸技術(shù)，實現(xiàn)更多信息在控制系統(tǒng)之間的雙向傳輸。
2 國內(nèi)企業(yè)機電一體化的發(fā)展趨勢
2.1 智能化
隨著科學技術(shù)水平的提高，機械制造也朝著智能化的方向發(fā)展，使機械制造技術(shù)具備邏輯思考、自主決策、判斷推理等方面的能力。如CNC數(shù)控機床就能夠?qū)崿F(xiàn)人機對話，促進了人工智能技術(shù)的發(fā)展和進步。隨著機電一體化中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、小波理論、灰色理論、分岔與混沌等技術(shù)的發(fā)展，機電一體化技術(shù)一定能夠得到更大的發(fā)展。
2.2 數(shù)字化
計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為機械制造的數(shù)字化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，數(shù)字化技術(shù)能夠增強系統(tǒng)軟件的可靠性和易操作性，能夠提高機械制造過程的維護能力和自我診斷能力，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的遠程操作。
2.3 網(wǎng)絡(luò)化
機電一體化技術(shù)通過運用局域網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)化。以計算機為中心的家庭網(wǎng)絡(luò)可以將各種家用電器連接為一個整體，使人們能夠便捷地享受高科技帶來的好處。因此，機械制造業(yè)也必須朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，使人們更便捷地使用機電一體化產(chǎn)品。因此，網(wǎng)絡(luò)化是機電一體化產(chǎn)品發(fā)展的主要方向。
2.4 模塊化
模塊化是機電一體化的重要發(fā)展趨勢。由于機電一體化產(chǎn)品具有很多的種類與生產(chǎn)廠家，需要開發(fā)標準化的單元模塊，如動力接口、機械接口、環(huán)境接口，這樣就能夠促進機電一體化新產(chǎn)品的開發(fā)。
2.5 微型化
微型化是隨著精細加工技術(shù)的進步而興起的，可以集微型傳感器、微型機構(gòu)、微型執(zhí)行器、信號處理、控制電路、接口、通信、電源為一體，同時可以批量制作，提高了機電一體化產(chǎn)品的效率。
2.6 人性化
機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)逐漸重視人的感受與體驗，產(chǎn)品也具備人的情感和智能，同時使產(chǎn)品色彩與造型與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用戶享受機電一體化產(chǎn)品。
2.7 帶源化
帶源化是指機電一體化產(chǎn)品具備自帶能源，現(xiàn)代的機電一體化產(chǎn)品有很多自身帶有燃料電池、太陽能電池和大容量電池，能夠拓展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。因此，帶源化也是機電一體化產(chǎn)品發(fā)展的方向之一。
3 結(jié)語
總而言之，機電一體化和機械制造是科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，也是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，機械制造業(yè)也將不斷吸收機電一體化的相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)機電一體化和機械制造的相互融合、相互促進，不斷提高機械制造業(yè)的科技水平和生產(chǎn)效率，促進機械制造業(yè)走向一個新的發(fā)展階段。
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作者簡介
1.機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
1.1 數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)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(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)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(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。能實現(xiàn)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(wù)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(tǒng)中去。系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復雜加工系統(tǒng)的能力。以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
1.2 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)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(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
1.3 柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)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(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
1.4 工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)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(yè)環(huán)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(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?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(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
2.機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。
2.1 智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)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(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)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。
2.2 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)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(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
2.3 微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)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(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
2.4 模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)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、信息接口的機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
3.機電一體化的核心技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息
理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。
3.1 機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
3.2 傳感技術(shù)
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(guān)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(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
3.3 信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)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。
3.4 驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)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(qū)動單元。
3.5 接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)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。
3.6 軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)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。
4.結(jié)論
綜上所述，機電一體化是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，由氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、液壓技術(shù)、通訊技術(shù)、PLC技術(shù)等學科互相融合而而形成的機電一體化技術(shù)，是工業(yè)科技的的重要元素。長期以來，機電專業(yè)把傳授系統(tǒng)的理論知識作為教學的出發(fā)點和質(zhì)量考核的主要標準，按照傳統(tǒng)的理論體系以學科為核心來組織教學，作為教學過程的主線，這種教學方法，對于學生系統(tǒng)地掌握理論知識開發(fā)設(shè)計產(chǎn)品是有利的。但是也存在一些不足之處，學生的一線實踐性能力較差，而學生畢業(yè)后大部分被分配在生產(chǎn)第一線，主要的工作是操作設(shè)備、調(diào)整試車、籌劃工裝卡具、制定工藝、查找并排除故障，而不是研究、設(shè)計、開發(fā)、決策等，，導致學生實踐中所需要的工作能力與學校學的知識銜接不上，出現(xiàn)斷層。面對上述狀況，結(jié)合工作經(jīng)驗，本文提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。
一、樹立正確的指導思想
機電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的指導思想是：根據(jù)社會的需求，以調(diào)查結(jié)果為基本依據(jù)，以提高學生的職業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng)為目標，建立學以致用的教育培養(yǎng)理念，建立多樣性、靈活性與選擇性相統(tǒng)一的教學機制，通過具體的職業(yè)技術(shù)實踐活動，幫助學生積累大量實際工作經(jīng)驗，使其能夠成為企業(yè)優(yōu)秀的機電一體化領(lǐng)域技術(shù)人才。為此，應(yīng)當制定適應(yīng)新形勢的教學內(nèi)容，制定符合現(xiàn)代化建設(shè)要求的機電一體化專業(yè)教學計劃，遵循國家、省有關(guān)文件精神，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線。圍繞培養(yǎng)目標，對知識、能力、素質(zhì)等方面進行合理的綜合安排，力求整體優(yōu)化，培養(yǎng)實用的職業(yè)技術(shù)人才。
二、實施合理的教學策略
課程內(nèi)容全面化。在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標準，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進行課程設(shè)置。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，科學知識綜合化、一體化顯著加強，使得社會職業(yè)呈現(xiàn)綜合化發(fā)展趨勢，一些傳統(tǒng)、單一的專業(yè)逐漸萎縮甚至消失。與此同時，出現(xiàn)了許多新興交叉的專業(yè)，例如，機電設(shè)備維修與管理專業(yè)、機械加工與數(shù)控技術(shù)專業(yè)、信息工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)、模具制造與數(shù)控技術(shù)專業(yè)、焊接與鈑金技術(shù)專業(yè)等，這些專業(yè)中的許多知識、技能已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的單一專業(yè)所界定的范圍。因此，課程內(nèi)容也必須適應(yīng)這一變化，適當增加一些新的跨學科的內(nèi)容。例如，模具制造與數(shù)控技術(shù)專業(yè)的學生不僅要懂數(shù)學、物理、工程力學、機械制圖、機械基礎(chǔ)、公差與配合、金屬材料及熱處理等知識，而且還要掌握機械制造工藝、數(shù)控機床、模具CAD/CAM、數(shù)控原理與編程等專業(yè)知識，才能較好地從事模具設(shè)計與制造、模具裝配與調(diào)試工作。在市場競爭日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整愈加頻繁的今天，職業(yè)活動中的人與人、人與環(huán)境的交往更加復雜和廣泛，職業(yè)崗位的轉(zhuǎn)換也日漸增多，對勞動者的交流能力、應(yīng)變能力、心理承受能力等諸多方面提出了更多、更新、更高的要求。學生經(jīng)常轉(zhuǎn)換學習內(nèi)容、訓練方法和思維方式，對培養(yǎng)綜合職業(yè)適應(yīng)能力是非常有利的。
教學場所一體化。在教學過程中，教學場所是十分重要的，決定了教學的效果，所以要加強一體化的建設(shè)。建立理論與實踐“一體化”教學的專業(yè)教室，是融教室、實訓、考工于一體，這需購置和自制大量的教學設(shè)備，在各個專業(yè)教室都能夠進行多媒體教學，使專業(yè)教室具有多媒體教學、實物展示、演練實訓、考工強化訓練和考工等多種功能，營造出良好的職業(yè)氛圍和環(huán)境。教師在專業(yè)教室上課可以邊講邊練，使學生在模擬工廠的環(huán)境下學習，在學習過程中，既可以對照實物學習構(gòu)造原理，又可以進行實際動手訓練。教學方法直觀、靈活，教學形式生動、活潑，激發(fā)了學生的學習熱情，調(diào)動了學生的參與性與主動性，有利于拓展學生的能力，發(fā)展學生的潛能，從而培養(yǎng)了大量綜合性人才，大大提高了教學質(zhì)量。同時，也節(jié)約了教學時間，提高了教學效果。
“一體化”教室的不足屬于最難解決的問題，因為理論教室不但用于白天上課，而且還要用于學生晚上晚自習。所以，不可能將理論課室改造為“一體化”教學場地。為此，我們最大限度地發(fā)揮每個教室的功能，將文化基礎(chǔ)模塊和專業(yè)基礎(chǔ)模塊放在理論教室，再把理論教室和實習教室有機地結(jié)合起來。
三、建設(shè)好校內(nèi)外實習基地
實習設(shè)施、設(shè)備是實習教學的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提條件。要提高機電一體化專業(yè)畢業(yè)生的職業(yè)技能水平，必須切實建設(shè)好校內(nèi)外實習基地。
（1）校內(nèi)實習基地
按照職業(yè)學校機電一體化專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的要求，職業(yè)學校應(yīng)建設(shè)相對完備的、具有一定先進性的，與培養(yǎng)目標、教學計劃相適應(yīng)的校內(nèi)實習基地。添置的設(shè)備既要具有一定的先進性，還要具備足夠的數(shù)量。機電一體化專業(yè)有了校內(nèi)實習基地，就可以按照實綱和企業(yè)用人要求適時調(diào)整實習計劃，根據(jù)學生的學習實際合理設(shè)計實習課題，實習教學質(zhì)量的提高就有了保證。當然，專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)不可能一蹴而就，要根據(jù)學校的實際情況，通過分步實施、逐步完善的方法達到建設(shè)要求。
（2）校外實習基地
廣泛建立校外實習基地，與現(xiàn)代企業(yè)保持較為密切的聯(lián)系，以滿足學生畢業(yè)前頂崗實習的需要。學生在企業(yè)中實習，能夠接觸到先進的生產(chǎn)設(shè)備，學到先進的生產(chǎn)工藝和加工方法，拓寬視野，并且能學以致用，將所掌握的專業(yè)知識和操作技能應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。同時學校在與企業(yè)的交往過程中，還可以了解現(xiàn)代企業(yè)對員工綜合素質(zhì)的要求并征求企業(yè)對學校辦學的建議，以便對教育教學的方方面面進行改革與調(diào)整。
機電專業(yè)教學中必須堅持“面向現(xiàn)代，面向世界，面向未來”的發(fā)展方針，從實際出發(fā)，確定教學改革思路、培養(yǎng)目標，深入改革課程體系、教學方法和教學內(nèi)容，使專業(yè)人才培養(yǎng)與未來社會發(fā)展需要相適應(yīng)。面對機電一體化教學中學生實踐能力不足的狀況，我們應(yīng)當建立多樣性、靈活性與選擇性相統(tǒng)一的教學機制，通過具體的職業(yè)技術(shù)實踐活動，幫助學生積累大量實際工作經(jīng)驗，使其能夠成為企業(yè)優(yōu)秀的機電一體化領(lǐng)域技術(shù)人才。
四、綜合運用先進教學手段
運用多媒體進行直觀教學。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多，利用Author-ware、Powerpiont制作成多媒體課件，集文字、圖片、動畫和聲音于一體，不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間，而且學生興趣倍加，容易理解，提高了教學效率，增大了課堂教學的信息量。
聯(lián)系生活，啟發(fā)學生思維。課堂教學重在理論聯(lián)系實際，運用生活中的實例，既有助于學生對理論知識的掌握，又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調(diào)速時，結(jié)合變頻空調(diào)原理和特點，來分析變頻空調(diào)與普通空調(diào)之間的區(qū)別，從而闡述變頻調(diào)速的優(yōu)點，學生增加了生活知識和學習的趣味性。與時俱進，激發(fā)學生的求知欲。教師應(yīng)該與時俱進，了解課程最新的技術(shù)動態(tài)，并把它傳授給學生，只有這樣才能激發(fā)學生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機中，運用高速磁懸浮列車的例子給學生進行了講解，從而大大提高了學生的興趣、求知欲和學習的動力。
五、建設(shè)特色課程
在課程設(shè)置上，根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標準，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān)，在與企業(yè)的深度耦合中，通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進行調(diào)查，通過對在職業(yè)崗位上工作的學生的描述，經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合，確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù)，將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學習領(lǐng)域的課程內(nèi)容，通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進行分析，確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學時安排。
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1 概述
改革開發(fā)以來，我國的各項事業(yè)也都得到了快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)水平尤其是機械制造水平更是進步顯著，正逐漸呈現(xiàn)出從制造自動化向著制造智能化的方向~進的趨勢。與傳統(tǒng)制造模式不同，智能制造模式中融入了電子、計算機信息等先進科技，是一種具有自適應(yīng)加工和綜合自動化控制等特征的先進生產(chǎn)方式，它的一個顯著特點就是將機械技術(shù)和信息電子技術(shù)進行了結(jié)合使用，從而構(gòu)建出了能夠大幅度提升生產(chǎn)能力和效率的先進制造系統(tǒng)，而這就說明了智能制造的實現(xiàn)過程中就必然離不開機電一體化技術(shù)。筆者結(jié)合自己的工作實踐經(jīng)驗，就機電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用進行了一些有意義的探討，希望對相關(guān)工作能夠有所借鑒。
2 智能制造的概念及其發(fā)展
在當前市場競爭日趨激烈的形勢下，機械制造企業(yè)都在努力革新自己的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，探尋新的生產(chǎn)方式，而智能制造作為一種更加先進的生產(chǎn)方式，自然就引起了越來越多人的重視?，F(xiàn)實中，智能制造一般包含兩層含義，一層是實現(xiàn)智能制造過程中所需要用到的各種先進技術(shù)，另一層就是指代智能制造系統(tǒng)（如圖1所示）。智能制造技術(shù)的提出和應(yīng)用目的就是為了實現(xiàn)智能生產(chǎn)方式，構(gòu)建智能化的制造系統(tǒng)?？梢赃@么說，在機械制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化制造也是機械制造發(fā)展的必然趨勢，對提高生產(chǎn)管理能力、生產(chǎn)效率以及企業(yè)效益等均具有極其重要的現(xiàn)實意義。
與傳統(tǒng)的制造技術(shù)不同，智能制造技術(shù)融合電子、機械以及計算機信息等技術(shù)，即智能制造的實現(xiàn)高度依賴于機電一體化技術(shù)。智能制造技術(shù)的一個最顯著的特點就是可以對制造狀態(tài)實現(xiàn)智能感知，并對感知到的信息進行自動分析和處理，最后還可以生成決策指令來對整個制造加工和管理環(huán)節(jié)進行自動控制。顯而易見，智能制造技術(shù)的功能就是對機械產(chǎn)品的加工制造環(huán)節(jié)進行自動控制，通過對人工決策過程加以模仿來自動生產(chǎn)控制指令。這樣做的一個顯著好處就是降低了人為因素可能造成的干擾。如采用智能制造技術(shù)來生產(chǎn)機械零件產(chǎn)品就消除了因人工操作失誤而造成的廢品損失，在解放了大量生產(chǎn)勞動力的同時，也極大幅度地提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，對于一些勞動強度特別大或者生產(chǎn)過程存在潛在安全隱患的領(lǐng)域，采用智能制造技術(shù)來替代人工生產(chǎn)也是實現(xiàn)安全和高效生產(chǎn)的一種最佳選擇?？傊?，智能制造技術(shù)不僅可以大幅度提升生產(chǎn)效率，而且可以在很大程度上杜絕人為失誤的影響，是當前機械制造技術(shù)發(fā)展的一種主流趨勢。
智能制造系統(tǒng)就是通過運用智能制造技術(shù)來構(gòu)建的一種先進生產(chǎn)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，智能制造系統(tǒng)中融入了大量的制造加工狀態(tài)信息，并通過對這些信息進行智能處理來及時發(fā)現(xiàn)當前制造環(huán)節(jié)中可能存在的問題，這就為生產(chǎn)加工過程的自動化調(diào)節(jié)和控制提供了依據(jù)。此外，智能制造系統(tǒng)還擁有組織、學習以及優(yōu)化等眾多功能，如可以對生產(chǎn)加工過程中用到的各類資源進行靈活配置，對加工制造過程進行合理優(yōu)化，對加工過程進行模擬仿真以及可視化展示等，而這些也都迎合了制造業(yè)的發(fā)展潮流。
3 機電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用
當前，機電一體化技術(shù)正在逐漸和智能制造技術(shù)進行融合，同時兩種技術(shù)的有機結(jié)合也為兩者的發(fā)展提供了更為廣闊的空間?？梢赃@樣說，機電一體化技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了實現(xiàn)智能制造過程時的一種不可或缺的核心技術(shù)。例如當前智能制造系統(tǒng)中所廣泛采用的傳感器技術(shù)就是二者結(jié)合使用的典范。在智能制造系統(tǒng)中，需要加裝多種型號的智能傳感器來對加工制造狀態(tài)信息進行監(jiān)測和收集，而這就需要用到機電一體化技術(shù)來對信號進行采集。此外，傳感器監(jiān)測到的信息還需要通過信息網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制系統(tǒng)進行分析，而這也需要用到電子信息技術(shù)來構(gòu)建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)?？傊?，在構(gòu)建智能制造系統(tǒng)的過程中，必不可少地就需要用到機電一體化技術(shù)來達到各種信號檢測和傳輸?shù)哪康摹?/p>
事實上，智能制造是在制造自動化高度發(fā)展的基礎(chǔ)上所誕生的一種新型制造理論，而數(shù)控技術(shù)就是實現(xiàn)制造自動化的一種關(guān)鍵技術(shù)。眾所周知，數(shù)控技術(shù)的實現(xiàn)就離不開機電一體化技術(shù)，它對數(shù)控系統(tǒng)的要求非常高，不僅涉及到模擬、信息處理等多種技術(shù)，還包括對所有數(shù)字加工環(huán)節(jié)的自動優(yōu)化和管理。目前絕大多數(shù)制造企業(yè)都應(yīng)用了數(shù)控機床，其數(shù)控系統(tǒng)主要采用的是“CPU+總主線”的結(jié)構(gòu)形式，通過在線診斷和模糊智能控制的方式來對整個生產(chǎn)過程進行多通道的管控。
除此之外，一些國內(nèi)外先進企業(yè)構(gòu)建的無人化生產(chǎn)線和無人工廠也是機電一體化技術(shù)和智能制造技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的典范。在這些生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，工業(yè)機器人被大量使用，它們和數(shù)控機床之間可以通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)互連互通，并通過構(gòu)建基于人工智能的智能控制系統(tǒng)來對所有制造過程進行控制。
4 結(jié)束語
總而言之，機電一體化技術(shù)作為實現(xiàn)智能制造方式所不可獲取的一種關(guān)鍵技術(shù)，將其與智能制造技術(shù)進行結(jié)合應(yīng)用具有重要意義，必須引起我們高度的重視。此外，智能制造技術(shù)和機電一體化技術(shù)的結(jié)合還會推動二者各自擁有各大的發(fā)展空間，這對機械行業(yè)的未來發(fā)展也將產(chǎn)生巨大的積極作用。
參考文獻
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隨著信息社會的不斷發(fā)展，人們將越來越多的科學技術(shù)應(yīng)用到在機電一體化的系統(tǒng)中，從而使其得到了有效的發(fā)展。尤其是傳感器的出現(xiàn)使機電一體化的科技水平實現(xiàn)了飛躍發(fā)展，通過檢測機電一體化系統(tǒng)的運行狀態(tài)和相關(guān)問題，方面人們對系統(tǒng)信息及時進行控制和處理。由此，在機電一體化當中運用傳感器技術(shù)，不僅有利于人們及時了解機電一體化中的系統(tǒng)信息，還不斷加快了機電一體化的發(fā)展速度。鑒于此，下面將研究傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。
1 傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀
在工程中，人們通常把按照一定規(guī)律將被測量的信息轉(zhuǎn)換成同種量值進行輸出的器件叫做傳感器，也就是說，傳感器是一種檢測裝置，其測量對象是被檢測系統(tǒng)的信息，然后將其以不同的形式進行傳輸、處理和管理等工作，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對被檢測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的自動測量和控制。簡單來說，傳感器的作用就是類似于人的感覺器官，幫助機電一體化系統(tǒng)探索和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)當中存在的問題。因此，將傳感器技術(shù)應(yīng)用于檢測機電一體化系統(tǒng)的操作對象以及運行環(huán)境狀態(tài)，能夠精確、快速的獲取機電一體化系統(tǒng)的運作信息，有效地提高了機電一體化系統(tǒng)的運行水平。目前，傳感器技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于人們的生活和生產(chǎn)當中，引起了人們的高度重視。但是與此同時，由于傳感器技術(shù)在我國的起步較晚，在發(fā)展過程中仍然存在著一些局限性，因此為了提高傳感器技術(shù)的精確度，還需要對其進行進一步的改進與完善。
2 傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用價值
機電一體化技術(shù)包含機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)以及人工智能技術(shù)等多方面內(nèi)容，在發(fā)展過程中直接導致了自動化技術(shù)的產(chǎn)生。而從某種程度上說，傳感器技術(shù)是機電一體化發(fā)展過程中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，影響著機電一體化系統(tǒng)的自動化程度，具有非常重要的應(yīng)用價值。
2.1 傳感器技術(shù)在機械加工過程中的應(yīng)用
眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將傳感器技術(shù)應(yīng)用于機械的切削過程和機床運行過程。現(xiàn)階段，在切削方面，傳感器技術(shù)主要是對切削過程中的機械設(shè)備切削力的變化狀態(tài)進行控制，通過分析這個過程當中的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的了解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產(chǎn)效率，以及降低材料的消耗量。將傳感器技術(shù)應(yīng)用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅(qū)動系統(tǒng)、溫度進行檢測，從而保證機床運行的安全性，通過分析得到的相應(yīng)參數(shù)，從而不斷提高機床的運行效率和精度。第二，將傳感器技術(shù)應(yīng)用到工件的生產(chǎn)過程。與切削和機床的運行過程相比，工件的生產(chǎn)過程監(jiān)視是非常重要，而且研究和應(yīng)用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工設(shè)備和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調(diào)整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的、力度、扭矩等參數(shù)都需要進行自動檢測，以保證加工條件處于最佳狀態(tài)，除此之外，對于在這個過程中加入傳感技術(shù)的其他目的還在于提高切削過程的生產(chǎn)效率；最后，在加工完成之后還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由于檢查的過程比較繁瑣和復雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，并且可以將檢測結(jié)果直接輸入到下一道程序，從而選用合格的產(chǎn)品。
2.2 傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用
近年來，隨著傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車不斷朝著智能化、小型化和電子化發(fā)展，進入了全新時期。目前，在汽車的制造過程中，為了實現(xiàn)汽車的機電一體化，需要用自動控制系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式控制裝置，將先進的監(jiān)測和控制技術(shù)擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務(wù)、減少排氣污染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現(xiàn)汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關(guān)的系統(tǒng)或是裝置都離不開傳感器的應(yīng)用，尤其是在安全報警裝置、信息裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求傳感器能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，無論是塵土彌漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應(yīng)該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發(fā)動機內(nèi)的傳感器，需要能夠承受得住發(fā)動機在工作時的高溫和高壓環(huán)境。
3 我國傳感器技術(shù)在機電一體化中的發(fā)展現(xiàn)狀和未來方向
在機電一體化體統(tǒng)當中，傳感器使其實現(xiàn)自動控制和調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，起作用就好像系統(tǒng)的感覺器官，能夠在嚴酷的環(huán)境中快速的獲取機電一體化系統(tǒng)的運行信息，從而保證系統(tǒng)的高水平運轉(zhuǎn)。一般說來，在機電一體化系統(tǒng)的運行過程當中，如果沒有這些傳感器對系統(tǒng)的運行狀態(tài)和被檢測對象各種信息參數(shù)的自動檢測，那么就不可能實現(xiàn)系統(tǒng)的信息處理和決策控制等功能，不能夠保證整個系統(tǒng)的正常有效工作。但是從我國現(xiàn)有的傳感器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，當前的傳感器發(fā)展還不能夠滿足機電一體化系統(tǒng)的快速、精確和價格低廉的要求，仍然處于研究階段，沒有真正的實行于市場當中。這個問題的主要原因在于我國傳感技術(shù)的起步較晚，科研技術(shù)水平比較低，所以為了提高傳感器的整體水平，還需要對其進行不斷的技術(shù)研究。除此之外，針對傳感器技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，其今后的發(fā)展方向還可以朝著加速開發(fā)新型敏感材料、向微型化發(fā)展、向高精度發(fā)展等方向發(fā)展。
4 結(jié)束語
綜上所述，目前將傳感器技術(shù)的應(yīng)用于機電一體化當中，不僅提高了機械設(shè)備的使用效率，而且促進了機械一體化的不斷進步。但是與此同時，面對我國傳感器技術(shù)發(fā)展較晚的現(xiàn)狀，在實際應(yīng)用過程中還存在著一些問題，需要對其進行有效的改進和完善，從而不斷推動經(jīng)濟社會的發(fā)展。
參考文獻
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中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：
現(xiàn)代的科學技術(shù)正以迅猛之勢進行發(fā)展，極大的推動了不同領(lǐng)域之間的交叉滲透與融合，機電一體化就是不同領(lǐng)域之間交融的產(chǎn)物。機電一體化產(chǎn)品是在原有的機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，融合了微電子技術(shù)與計算機的技術(shù)所生產(chǎn)出的新產(chǎn)品。機電一體化的產(chǎn)品應(yīng)用在工業(yè)上，大大提高了工作效率以及工作的質(zhì)量，已經(jīng)在工業(yè)中得到了普遍的使用。
一、關(guān)于機電一體化技術(shù)的特點
1、性能得到提高
機電一體化的生產(chǎn)設(shè)備在原有的基礎(chǔ)上加以改進，使得它在生產(chǎn)安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。機電一體化的產(chǎn)品一般都具有報警、自動監(jiān)視、自動保護、自動診斷等功能。在工作期間如果遇到了一些突發(fā)的狀況，比如過載、過流、短路等一些問題，機電一體化的產(chǎn)品能夠自動采取保護的措施，盡可能的避免或者是減少設(shè)備和人身的事故，對于設(shè)備使用的安全性有了顯著的提高。
2、效率得到提高
機電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動處理的功能和自動控制的功能。新產(chǎn)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(chǎn)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(shè)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(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3使用性能得到提高
機電一體化的設(shè)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(jīng)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(chǎn)品是以程序為根本，電子控制系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進行指揮實現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復操作。
4、功能得到提高
機電一體化的設(shè)備具有復合功能并且得到了廣泛的應(yīng)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(shù)，機電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動化和功能水平上都有了很大的提高。
5、維護得到提高
機電一體化產(chǎn)品維護和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進行安裝和調(diào)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(yīng)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(chǎn)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(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
機電一體化的產(chǎn)品是通過自身內(nèi)部各個組成部分功能的綜合與協(xié)調(diào)來實現(xiàn)它自身的功能。從機電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)方面來看，該產(chǎn)品具有智能化、自動化以及多功能等特點，但是想要實現(xiàn)這種多功能基本需要該類產(chǎn)品中擁有五種內(nèi)部的功能，就是主功能、檢測功能、動力功能、控制功能以及執(zhí)行的功能，而機電一體化產(chǎn)品或者系統(tǒng)都是由這些功能的組成部分和技術(shù)構(gòu)成的。
1、 機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對于機械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
2、 機電一體化產(chǎn)品的動力系統(tǒng)
機電一體化產(chǎn)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(qū)動電路、電動機等。
3、 機電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測的系統(tǒng)
機電一體化產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)品提供運行控制所需要的各個種類的信息。
4、機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理
為了滿足機電一體化產(chǎn)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(chǎn)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。
5、 機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)
機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)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(chǎn)品的主功能。 機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)基本都是運動部件，經(jīng)常性的采用電液、機械、氣動等機構(gòu)。
三、機電一體化未來的發(fā)展方向
1 機電一體化的智能化
機電一體化技術(shù)中一個重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)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(chǔ)，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(chǎn)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。
2機電一體化的模塊化
由于現(xiàn)在生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)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。
3機電一體化的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(chǎn)品一旦問世，只要是擁有獨特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會風靡全球?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠程操控和監(jiān)控技術(shù)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(chǎn)品，因此機電一體化肯定也會向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。
4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。
5機電一體化的系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的特征之一就是將系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)更進一步采用開放式與模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以進行靈活的組態(tài)，裁剪和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制以及進行綜合管理。第二個特征就是它的通信功能得到了加強。
總結(jié)：
經(jīng)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(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時代的發(fā)展以及生產(chǎn)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(shù)將會有著廣闊的發(fā)展前景。
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1）智能控制系統(tǒng)是對傳統(tǒng)理論的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是智能控制系統(tǒng)的一部分，是智能控制系統(tǒng)的低級階段；2）智能控制系統(tǒng)的主要對象和任務(wù)具有模型的不確定性、高度的非線性和復雜的任務(wù)要求。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)方法一般只適用于具有精確的數(shù)學模型、線性的(或可以線性化的)和單一任務(wù)的對象；3）智能控制系統(tǒng)設(shè)計的重點放在對數(shù)學模型的描述、符號和環(huán)境的識別、知識庫和推理機的設(shè)計上，它有別于傳統(tǒng)控制常用的通過運動學方程、動力學方程、傳遞函數(shù)等數(shù)學模型來描述系統(tǒng)的方法；4）傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是通過各種定理、定論來獲取知識，而智能控制是通過學習和專家經(jīng)驗來獲取知識。
2. 智能控制系統(tǒng)在機電一體化中的應(yīng)用
智能化是機電一體化系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢，從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)劣在很大程度上取決于控制系統(tǒng)的好壞。與美國和日本等發(fā)達國家相比，我國在機電一體化方面的研究和應(yīng)用有著十分巨大的差距，然而，我國政府將機電一體化的發(fā)展提上了國家發(fā)展綱要和規(guī)劃的議題之上，在國家高技術(shù)重點研究領(lǐng)域中也納入了機電一體化技術(shù)的研究，同時增加了研究的投入和力度，并在大專院校、研究機構(gòu)和一些大中型企業(yè)中奠定了大量的應(yīng)用此技術(shù)的鋪墊工作，也在相關(guān)方面取得了一些成績。
2.1 在數(shù)控技術(shù)方面
目前我國在數(shù)控技術(shù)方面已經(jīng)取得了一些成績。雖然在數(shù)控技術(shù)方面我國至到上世紀50年代末才開始起步，然而，到上世紀末期在我國國內(nèi)市場上已經(jīng)有1/2的國產(chǎn)數(shù)控機床占有率，1/10的普及型國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的占有率；在數(shù)控西它能夠的生產(chǎn)能力上，我國已經(jīng)達到了超過3000套/年；在主軸與進給裝置上，我國的生產(chǎn)能力也達到了超過5000套/年；在數(shù)控機床（普通級）的加工精度上已經(jīng)突破了10μm的瓶頸達到了5μm；在超加工精度上，我國的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)可以精確到0.01μm，也就是納米級別。
2.2 在工業(yè)機器人方面
早在上世紀80年代中葉，我國的國家科技計劃就已經(jīng)納入了機器人的研究和應(yīng)用。在機器人的操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)、編程技術(shù)、軌跡規(guī)劃技術(shù)等等方面我國已經(jīng)充分掌握和靈活運用，為我國機器人制造的發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
如今，已經(jīng)有200多家單位進行了在機器人方面的研發(fā)，有50多家專門對機器人產(chǎn)業(yè)進行開發(fā)的企業(yè)，已經(jīng)有大概10000臺工業(yè)機器人在我國市場上，其中有1/3是我國自行產(chǎn)出的。從以上數(shù)據(jù)中，我國可以看出，在機器人操作機的優(yōu)化制造技術(shù)方面，我國的相關(guān)科學研究機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)充分掌握了，并使機器人生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，例如機器人控制、軟件設(shè)計和編程、驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計等等，同時擁有了大型機器人自動工作站與周邊配套設(shè)施的開發(fā)和制備技術(shù)。
2.3 在計算機集成制造系統(tǒng)方面
目前，在我國，計算機集成制造系統(tǒng)工程研究中心已經(jīng)在我國最高學府――清華大學建成，并且已經(jīng)有7個計算機集成制造系統(tǒng)單元技術(shù)實驗室、8個計算機集成制造系統(tǒng)培訓中心建立在我國各個著名高校和研究單位。早在10年前，計算機集成制造系統(tǒng)應(yīng)用示范工程在超過20個省、直轄市，超過10個行業(yè)和超過200家的企業(yè)中通過和實施，并在計算機集成制造系統(tǒng)的幫助下，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。
在當前時期，我國最大的工程是將計算機集成制造系統(tǒng)引入到機械、航空、石化、紡織等等與人民生活息息相關(guān)的行業(yè)之中，這是舉世矚目、萬眾期待的巨大工程。
3. 智能控制系統(tǒng)在機電一體化的發(fā)展趨勢
3.1 環(huán)?；?/p>
物質(zhì)豐富、生活舒適、資源減少、生態(tài)環(huán)境污染，是發(fā)達的工業(yè)發(fā)展帶給人們生活巨大變化的主要表現(xiàn)。在這種情況下，環(huán)境保護、回歸自然是全世界人們的共同愿望，于此，環(huán)保產(chǎn)品、綠色產(chǎn)品隨之誕生，因而，筆者認為，環(huán)?；菣C電一體化發(fā)展的一個主要趨勢。在工業(yè)的迅猛發(fā)展之下，嚴重地污染了環(huán)境、損耗了資源。因而，在國際環(huán)保的呼吁下，工業(yè)生產(chǎn)必然會走向環(huán)保化、綠色化。
3.2 智能化
所謂智能化，主要描述的機器行為，它以控制理論為基礎(chǔ)，在人工智能、運籌學、心理學、生理學、計算機科學等等各種學科的基礎(chǔ)上賦予機器人以邏輯思維能力、推理判斷能力、以及自主決策能力等人工智能，從而使控制目標得到高要求的完成。目前的機器人以及智能化的數(shù)控機床就是人工智能在機電一體化建設(shè)中的重要應(yīng)用。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀90年代，計算機技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏?，同樣也給機電一體化技術(shù)帶來了重大影響，例如通過網(wǎng)絡(luò)對機電一體化設(shè)備進行遠程控制。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀80年代末，是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。近十余年來，微機電系統(tǒng)，作為機電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，發(fā)展難點在于微機械并不是簡單地將大尺寸的機械按比例縮小，由于結(jié)構(gòu)的微型化，在材料、機構(gòu)設(shè)計、摩擦特性、加工方法、測試與定位及驅(qū)動方式等方面都產(chǎn)生了一些特殊問題。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，可進入一般機械無法進入的空間。
參考文獻
[1] 魏曉峰. 試論機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 [J]. 才智，2009（31）.
