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時(shí)間：2024-01-31 16:34:37
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為適應(yīng)電網(wǎng)的快速發(fā)展需求，提高電網(wǎng)運(yùn)行能力，解決電網(wǎng)中的信息孤島、協(xié)作難等問(wèn)題，二次系統(tǒng)一體化的研究早在幾年前就被提上議事日程，并提出一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)（OS2）。這一系統(tǒng)打通各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系壁壘，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的橫向業(yè)務(wù)協(xié)作和縱向數(shù)據(jù)交流，提高電網(wǎng)的綜合運(yùn)行能力；將孤島式的專業(yè)系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，加強(qiáng)專業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。
1 OS2整體架構(gòu)
1.1 定義
OS2就是按照SOA標(biāo)準(zhǔn)體系，具有一體化、模塊化、智能化特征，能滿足電網(wǎng)公司各級(jí)調(diào)度主站和10kV以上所有廠站運(yùn)行業(yè)務(wù)需求和管理需求的新一代電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)支持系統(tǒng)。OS2的主站端系統(tǒng)涵蓋電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、管理的業(yè)務(wù)功能，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放的技術(shù)架構(gòu)，將在線與決策、保信、節(jié)能發(fā)電調(diào)度、發(fā)電輔助服務(wù)考核、DMIS等系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，滿足電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控和管理全部的業(yè)務(wù)需求。廠站端則是在現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)、數(shù)字變電站等的基礎(chǔ)上，整合間隔層裝置、站控層數(shù)據(jù)、站端智能化功能，并建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集通道，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和交換。
1.2 技術(shù)架構(gòu)
OS2由主站端系統(tǒng)和廠站端系統(tǒng)組成，各個(gè)主站端和廠站端系統(tǒng)又可以分成運(yùn)行控制系統(tǒng)（OCS）、運(yùn)行管理系統(tǒng)（OMS）、電力系統(tǒng)運(yùn)行駕駛艙（POC）或變電運(yùn)行駕駛艙（SOC），覆蓋電網(wǎng)運(yùn)行和管理的全過(guò)程，如圖1所示。
在這個(gè)技術(shù)架構(gòu)中，OCS的主要功能是電網(wǎng)運(yùn)行的在線監(jiān)控和自動(dòng)控制；OMS則是通過(guò)運(yùn)行分析輔助決策，重視決策的策劃。OCS與OMS的協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的閉環(huán)控制和管理。POC建立在主站端系統(tǒng)的OCS和OMS上，它面向電網(wǎng)的決策管理人員和關(guān)鍵崗位人員，服務(wù)用戶，為其提供一站式的運(yùn)行狀況和決策支持服務(wù)。而SOC則是建立在中心站的OCS與OMS之上，面向變電運(yùn)行的關(guān)鍵崗位，為其提供面向廠站的運(yùn)行、設(shè)備管理等方面的服務(wù)。除此之外，在這個(gè)系統(tǒng)中，還有橫向/縱向的OSB系統(tǒng)，其貫穿于整個(gè)電力生產(chǎn)的全過(guò)程中，是OS2系統(tǒng)的信息交互紐帶。各個(gè)主站、廠站系統(tǒng)通過(guò)縱向的OSB實(shí)現(xiàn)信息交互，而系統(tǒng)內(nèi)則采用橫向OSB系統(tǒng)，通過(guò)統(tǒng)一的信息編碼、標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的即插即用，將系統(tǒng)與企業(yè)的信息管理系統(tǒng)交接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)為企業(yè)的在線服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息共享。
2 OS2的特征
2.1 一體化
OS2提出的初始原因之一就是要解決電網(wǎng)系統(tǒng)中的信息孤島、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃管理問(wèn)題。因此，該系統(tǒng)在建設(shè)之初就大力推進(jìn)全方位覆蓋、全過(guò)程管理和統(tǒng)一規(guī)劃。在OS2系統(tǒng)中，其一體化特征主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是從廣度上覆蓋整個(gè)電網(wǎng)，一體化的全方位覆蓋，它支持全網(wǎng)各級(jí)調(diào)度主站和廠站的一體化運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行管理。二是從深度上實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的覆蓋，滿足電網(wǎng)運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等要求，覆蓋電網(wǎng)運(yùn)行的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)的無(wú)縫對(duì)接和一體化管理。三是從協(xié)同作戰(zhàn)上實(shí)現(xiàn)一體化的全面協(xié)同，支持電網(wǎng)各個(gè)專業(yè)業(yè)務(wù)的橫向、縱向協(xié)調(diào)。
2.2 模塊化
OS2是面向電網(wǎng)專業(yè)業(yè)務(wù)的運(yùn)行調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，它以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，將其形成不同的模塊，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與生產(chǎn)的耦合。從系統(tǒng)運(yùn)行方面來(lái)看，模塊化包含了整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電的全過(guò)程。它建設(shè)了開(kāi)放的信息化平臺(tái)，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化接口保證各類專業(yè)系統(tǒng)以模塊化形式即插即用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)融入OS2中協(xié)同作戰(zhàn)。在主站端的模塊化上，它將電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)集中到一起，為決策提供輔助服務(wù)；統(tǒng)一了電網(wǎng)的模型，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)業(yè)務(wù)的橫向、縱向交流，提升電網(wǎng)的一體化運(yùn)行管理能力；整合現(xiàn)有資源，并健全標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)信息化管控。
2.3 智能化
OS2的智能化是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行信息的橫向、縱向無(wú)障礙流通和交互，打破了專業(yè)系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行控制，并加強(qiáng)安全監(jiān)控預(yù)警，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全。通過(guò)智能化提高各個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)同作業(yè)能力，從而有效提高各項(xiàng)工作的效率和質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，OS2實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)、領(lǐng)域的互動(dòng)配合。一是調(diào)度中心的各個(gè)專業(yè)之間的互動(dòng)配合。二是電網(wǎng)運(yùn)行與規(guī)劃之間的互動(dòng)配合，OS2實(shí)現(xiàn)貫穿于電力系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程的信息無(wú)障礙交互，而這些正好為規(guī)劃工作提供依據(jù)，使得規(guī)劃工作更加精細(xì)化，及時(shí)將電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)資料傳遞給電網(wǎng)規(guī)劃，然后智能化進(jìn)行不同周期、不同主題的規(guī)劃，并跟蹤規(guī)劃對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響。
3 結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)（OS2）的定義、技術(shù)架構(gòu)、特征，其不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等方面需求，介紹了電網(wǎng)運(yùn)行的新思路，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行管理的跨越式發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]汪際峰.南方電網(wǎng)一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)建設(shè)初探[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2012（02）：1-5.
[2]汪際峰.一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)的概念及特征[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（24）：1-6.
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）36-0127-02
我校于2011年被人力資源和社會(huì)保障部納入第二批工學(xué)一體化課改單位，學(xué)校非常重視這項(xiàng)改革，大刀闊斧的進(jìn)行了教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，打破學(xué)科性課程體系，在廣泛而深入的企業(yè)調(diào)研和專家訪談基礎(chǔ)上，圍繞典型工作任務(wù)，重新構(gòu)建課程體系。建筑電氣CAD一體化課改中我們引入了CDIO 理念。本文結(jié)合CDIO理念，探索電氣專業(yè)“建筑電氣CAD”課程教學(xué)方法等相關(guān)問(wèn)題。
一、建筑電氣CAD課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題
“建筑電氣CAD”是技工院校電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)平臺(tái)課程。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生掌握CAD 軟件的操作，并能應(yīng)用于建筑工程施工圖的識(shí)讀、修改和繪制，以培養(yǎng)適應(yīng)建筑工程施工、生產(chǎn)第一線急需的高技能人才。
近幾年來(lái)，技工院校在教學(xué)硬件條件方面得到了前所未有的提高，使得以前在理論課教室上CAD課程、學(xué)生上機(jī)練習(xí)的機(jī)會(huì)比較少的簡(jiǎn)單教學(xué)模式有了極大改觀。但是仍存在以下問(wèn)題。
1.教材內(nèi)容實(shí)際工程案例較少
現(xiàn)有的大部分CAD制圖教材的內(nèi)容雖然加入了相應(yīng)的項(xiàng)目練習(xí)，但是仍然圍繞基本繪圖知識(shí)展開(kāi)，沒(méi)有一個(gè)完整的工程實(shí)例。章節(jié)之間知識(shí)點(diǎn)零散缺乏系統(tǒng)性、連貫性，學(xué)生學(xué)完后對(duì)實(shí)際工程案例缺乏概念，根本完成不了實(shí)際工程圖的繪制。
2.教學(xué)手段單一
CAD 課程多在多媒體軟件實(shí)訓(xùn)室授課，教師邊演示邊講解、學(xué)生邊看邊思考。這樣的教學(xué)方法相比以前進(jìn)步很大，但仍有弊端。一是學(xué)生無(wú)法進(jìn)行同步練習(xí)，容易丟失學(xué)習(xí)節(jié)奏；教師對(duì)學(xué)生掌握程度也難以掌控；二是教師需要低頭專注于電腦屏幕的演示操作，對(duì)學(xué)生聽(tīng)課情況和課堂紀(jì)律容易忽視；三是教師演示什么學(xué)生就練習(xí)什么，照葫蘆畫(huà)瓢，教學(xué)手段依然帶有“填鴨式”色彩，不利于學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)。
3.無(wú)法培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神
CAD課程的學(xué)生練習(xí)環(huán)節(jié)往往都是由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生之間很少討論，遇到問(wèn)題就會(huì)不假思索的詢問(wèn)老師，學(xué)生操作中個(gè)體意識(shí)強(qiáng)烈，缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
二、CDIO理念的內(nèi)涵
CDIO是2001年由美國(guó)麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)立的一種新型工程教育理念和教學(xué)應(yīng)用模式[1]。CDIO 代表“構(gòu)思”（Conceive）、“設(shè)計(jì)”（Design）、“實(shí)施”（Implement）、“運(yùn)行”（Operate）。
CDIO 理念內(nèi)涵是盡可能采接近工程實(shí)際的綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生從內(nèi)容各不相同的工程實(shí)踐項(xiàng)目中學(xué)到的方法和能力是一致的，在教學(xué)中把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。
三、基于CDIO理念的教學(xué)改革
由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在諸多弊端，難以滿足企業(yè)對(duì)實(shí)踐型人才的要求，因此基于對(duì)CDIO 理念的理解，教學(xué)改革的探索重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人繪圖能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程應(yīng)用能力。
1.改革教學(xué)方法
（1）實(shí)例教學(xué)法。在 CDIO理念的啟發(fā)下，課程初期（約1-2月）不再以“點(diǎn)、直線、圓”等基本指令為綱，而是精選針對(duì)性和代表性較強(qiáng)的繪圖實(shí)例，寓“指令”于“實(shí)例”，由淺入深、循序漸進(jìn)地逐步講解。然后在實(shí)例演示中針對(duì)具體的指令操作再進(jìn)行重點(diǎn)講解，最后學(xué)生結(jié)合實(shí)例進(jìn)行上機(jī)練習(xí)。
值得注意的是，課程初期是圍繞“學(xué)生能熟練掌握CAD基本指令”的目標(biāo)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，此時(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，不宜一步到位采用工程項(xiàng)目教學(xué)法。通過(guò)實(shí)例教學(xué)，能夠使學(xué)生對(duì)軟件操作有直觀感受，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)基本的識(shí)圖、制圖的能力和一絲不茍的工作作風(fēng)，既滿足了學(xué)以致用的需求，也為下一步的工程項(xiàng)目圖繪制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
（2）工程項(xiàng)目教學(xué)法。CDIO 教育模式要求學(xué)生基于工程項(xiàng)目的全生命周期進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐，以項(xiàng)目作為基礎(chǔ)知識(shí)傳授與基本技能掌握的載體[2]。結(jié)合“建筑電氣CAD”課程目標(biāo)和特點(diǎn)、以及學(xué)生的實(shí)際情況，在工學(xué)一體化課改中我們提煉出了10個(gè)典型項(xiàng)目，它們均來(lái)源于工程實(shí)際，能將建筑和電氣制圖相關(guān)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，具體項(xiàng)目如表1 所示。
10個(gè)典型項(xiàng)目均為團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目，置學(xué)生于實(shí)際的工作環(huán)境中，使其能切身體會(huì)項(xiàng)目圖從構(gòu)思、設(shè)計(jì)到繪制、修改的完整過(guò)程，學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中學(xué)習(xí)探索、綜合應(yīng)用知識(shí)，鍛煉團(tuán)隊(duì)精神、學(xué)習(xí)基本項(xiàng)目組織、管理，培養(yǎng)CDIO能力[3]。
需要注意的是，實(shí)際工程項(xiàng)目必然是“大而全”，包含了全部知識(shí)點(diǎn)，如果直接拿來(lái)就用于課程教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)極容易“跑焦”，學(xué)生也會(huì)一頭霧水，無(wú)從下手。因此，教師必須結(jié)合課程要求和學(xué)生實(shí)際對(duì)項(xiàng)目圖進(jìn)行提煉加工，圍繞教學(xué)目標(biāo)和課程重點(diǎn)對(duì)項(xiàng)目圖進(jìn)行改造，比如項(xiàng)目5“繪制獨(dú)立別墅電氣照明工程圖”，教師授課前就需要對(duì)項(xiàng)目圖的建筑平面圖部分進(jìn)行淡化處理，突出照明設(shè)備、開(kāi)關(guān)、配電箱和接線，這樣教學(xué)目標(biāo)就一目了然。
2.改革教學(xué)模式
為了推行CDIO教學(xué)模式，課程的整個(gè)實(shí)施過(guò)程都在多媒體軟件實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，保證學(xué)生人手一臺(tái)電腦，課程4 節(jié)連排，軟硬件環(huán)境的具備為真正實(shí)現(xiàn)了CDIO教學(xué)提供了有力支撐。
將班級(jí)學(xué)生進(jìn)行分組（3～4 人為一組），每組學(xué)生的電腦圍成一圈，每組一個(gè)小組長(zhǎng)，由小組長(zhǎng)統(tǒng)籌安排成員具體工作任務(wù)。教師要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)合作完成相應(yīng)的項(xiàng)目，其具體實(shí)施過(guò)程如圖1所示[4]。
任務(wù)描述階段（C）：任務(wù)描述階段是項(xiàng)目開(kāi)始的第一步，教師首先講解基本知識(shí)，將項(xiàng)目的任務(wù)、問(wèn)題與知識(shí)導(dǎo)入，讓學(xué)生明確本項(xiàng)目要完成的任務(wù)。
任務(wù)討論階段（D）：學(xué)生接到項(xiàng)目任務(wù)書(shū)后，自學(xué)完成該項(xiàng)目任務(wù)需要的知識(shí)和技能。在小組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，獨(dú)立分析或小組研討項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)和實(shí)施路徑。
任務(wù)實(shí)施階段（I）：學(xué)生按照設(shè)計(jì)方案、工程規(guī)范完成項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)生在實(shí)踐中必然遇到很多問(wèn)題，此時(shí)教師再分組對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，完成知識(shí)的深化和拓展。
總結(jié)評(píng)價(jià)階段（O）：項(xiàng)目基本完成后組內(nèi)先對(duì)圖紙進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或不足，進(jìn)一步完善，最后由教師評(píng)價(jià)項(xiàng)目成績(jī)。
教學(xué)過(guò)程中，教師要做好“工程監(jiān)理”角色，小組長(zhǎng)做好“項(xiàng)目負(fù)責(zé)人”角色，小組成員做好“工程技術(shù)人員”角色。通過(guò)職責(zé)分配，使學(xué)生熟悉并深入到工程環(huán)境中，培養(yǎng)其解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)讓學(xué)生在不斷地碰撞和溝通中學(xué)會(huì)相互支持，共同進(jìn)步。真正實(shí)現(xiàn)“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”。
3.改革考核模式
建筑電氣CAD課程以過(guò)程化考核取代期末考試，成績(jī)采用百分制。每個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)具體量化評(píng)價(jià)指標(biāo)，所得總分按10%折算計(jì)入期末成績(jī)。項(xiàng)目二“繪制建筑平面圖”成績(jī)構(gòu)成如表2 所示。
表2 項(xiàng)目二“繪制建筑平面圖”成績(jī)構(gòu)成一覽表
內(nèi)容 要求 單項(xiàng)分?jǐn)?shù) 實(shí)際成績(jī)
設(shè)置繪圖環(huán)境 設(shè)置繪圖界限、圖幅等 5
設(shè)置圖層 準(zhǔn)確設(shè)置、使用圖層 10
繪制水平和垂直軸線 直線、偏移、陣列等指令使用正確 15
繪制墻體 兩層多線使用正確，可使用多種方法打開(kāi)墻體 20
繪制門窗 墻體開(kāi)口正確，熟練使用多線、圓弧等指令繪制門窗 15
繪制樓梯 樓梯臺(tái)階和扶手繪正確 10
文字標(biāo)注 文字字體、大小、顏色等設(shè)置正確 10
尺寸標(biāo)注 尺寸數(shù)字設(shè)置正確，尺寸標(biāo)注大小合適 15
學(xué)習(xí)態(tài)度 學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí) 10
考核模式以10個(gè)工程項(xiàng)目成績(jī)?yōu)樽ナ?，能促使學(xué)生重視每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)中的積極性，避免了突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象，從而顯著提升了教學(xué)效果。
四、教學(xué)改革的實(shí)施效果
建筑電氣CAD課程改革我們實(shí)施了2年，在摸索中不斷完善，得到學(xué)生的普遍歡迎，取得了良好的教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.課堂活躍度大大增加。課堂不再是傳統(tǒng)的“你教我學(xué)”、枯燥的臨摹繪圖，開(kāi)放性的課堂使學(xué)生成為主角。學(xué)生主動(dòng)參與的熱情非常高，當(dāng)其設(shè)計(jì)思路得到認(rèn)可、工程項(xiàng)目圖通過(guò)驗(yàn)收后，學(xué)生會(huì)對(duì)自己的成果感到非常自豪。
2.通過(guò)真實(shí)的工程項(xiàng)目練習(xí)，縮短了學(xué)生與實(shí)際工程的距離，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)自信心。許多學(xué)生不再覺(jué)得工程項(xiàng)目高不可攀，發(fā)現(xiàn)“所學(xué)即所用”后內(nèi)心產(chǎn)生了強(qiáng)烈的自信心，為日后應(yīng)聘較高層次的工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
五、結(jié)語(yǔ)
本文以CDIO理念為指導(dǎo)，探索了建筑電氣CAD一體化課程改革，旨在提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升教學(xué)效果，從而滿足企業(yè)工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)高技能人才的需求。實(shí)踐證明這種教學(xué)改革仍然面臨不少問(wèn)題，例如典型項(xiàng)目的提取、工程項(xiàng)目圖的加工絕非一朝一夕之功，亟待深化完善。同時(shí)，開(kāi)放性課堂使得教師對(duì)教學(xué)進(jìn)度的掌握也變得困難，需要教師和學(xué)生的不斷磨合調(diào)整。這些問(wèn)題的存在也是下一步深化課程改革的動(dòng)力所在。
參考文獻(xiàn)：
[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國(guó)麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式――基于對(duì)課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得單純的單一學(xué)科應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足人類社會(huì)的生產(chǎn)生活需要。各學(xué)科相互滲透，相互促進(jìn)，為新的技術(shù)改革，知識(shí)創(chuàng)新提供契機(jī)。機(jī)電一體化技術(shù)就是在這樣的背景下發(fā)展而成的。
一、機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)介
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書(shū)的副刊。時(shí)至今日，機(jī)電一體化這一概念已經(jīng)廣泛的被接受和應(yīng)用。
機(jī)電一體化技術(shù)并不是單純的機(jī)械學(xué)與電氣或電子學(xué)的結(jié)合，而是在上述兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上融合了信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，接口技術(shù)，信號(hào)變換技術(shù)以及軟件工程技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，并不斷發(fā)展，廣泛應(yīng)用的一門新興科學(xué)技術(shù)。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
（一）、世界范圍內(nèi)的發(fā)展
20世紀(jì)60年代以前為初級(jí)階段。這一時(shí)期，人們?cè)谏a(chǎn)生活中并沒(méi)有刻意的將機(jī)械學(xué)與電子學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，而是不知不覺(jué)的利用電子技術(shù)的成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能，這便出現(xiàn)了最早期的機(jī)電一體化技術(shù)。期間發(fā)生的第二次世界大戰(zhàn)，促使了機(jī)械技術(shù)與其他技術(shù)的融合。戰(zhàn)后，這些技術(shù)由軍用逐漸應(yīng)用至民用范圍，但并沒(méi)有提出機(jī)電一體化這一概念，沒(méi)有將多技術(shù)的結(jié)合推廣。
20世紀(jì)70到80年代是這一技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，大規(guī)模的集成電路和微型計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)，這位機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認(rèn)可，機(jī)電產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，世界各國(guó)逐漸對(duì)這項(xiàng)技術(shù)給予大力支持。
20世紀(jì)90年代開(kāi)始，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入新的階段。這一時(shí)期，通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及微細(xì)加工技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)逐漸結(jié)合，出現(xiàn)了微機(jī)電一體化和光機(jī)電一體化的分支。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)本身的研究日益成熟，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的建模研究、分析和集成方法以及機(jī)電一體化的整個(gè)科學(xué)體系的研究，使機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)更加完整，理論體系更加完善。
（二）我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展
[1]我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始這方面技術(shù)的研究。國(guó)務(wù)院成立了由杰出科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將這項(xiàng)技術(shù)列入“863”計(jì)劃中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的諸多影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大的差距。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在半個(gè)世紀(jì)左右的發(fā)展中，人類生產(chǎn)生活對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)不斷提出更高的要求，推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、綠色化和微型化程度快速發(fā)展。其中智能化和自動(dòng)化更是機(jī)電一體化技術(shù)的重中之重。
智能化是目前形勢(shì)下大部分技術(shù)所共有的發(fā)展方向，也是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的重要區(qū)別之一。隨著智能控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和人工智能技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)活動(dòng)中被越來(lái)越重視，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展迅速。在更高速的微處理器出現(xiàn)以及運(yùn)籌學(xué)、仿生學(xué)等技術(shù)的輔助下，機(jī)電一體化產(chǎn)品更好的擁有人類的部分智能。
機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展必須標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。必須制定出一系列標(biāo)準(zhǔn)，將各個(gè)單元、接口統(tǒng)一化，以便擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)。但由于這項(xiàng)技術(shù)剛剛興起，做到標(biāo)準(zhǔn)化系列化還很難。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)帶來(lái)了新的影響。網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于網(wǎng)絡(luò)的各種機(jī)電產(chǎn)品遠(yuǎn)程控制得到很大發(fā)展。而總線技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了家用機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)化，集成化的發(fā)展。
[2]系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。另一個(gè)表現(xiàn)是通信功能的增強(qiáng)。機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是更加注重人格化，機(jī)電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機(jī)能，設(shè)計(jì)各種機(jī)電產(chǎn)品。另外，機(jī)電一體化產(chǎn)品歸根到底是人在使用，賦予機(jī)電產(chǎn)品人的智能、情感、個(gè)性愈發(fā)重要，其總重目的便是人機(jī)一體。
在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)重要的今天，機(jī)電一體化技術(shù)的綠色化成為一個(gè)新的重要課題。綠色機(jī)電產(chǎn)品是指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)以及回收銷毀等方面對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率高。設(shè)計(jì)、使用綠色機(jī)電產(chǎn)品，是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
機(jī)電一體化技術(shù)的微型化指的是機(jī)電產(chǎn)品向微型機(jī)械及微觀領(lǐng)域發(fā)展。這一概念興起于20世紀(jì)80年代末，國(guó)外稱其為微電子技術(shù)。微電子產(chǎn)品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、軍事等方面。而機(jī)電一體化技術(shù)微型化的一個(gè)挑戰(zhàn)就是必須采用超精加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)制造，如果在這一方面有了較大的發(fā)展，那么機(jī)電一體化技術(shù)的微型化將有質(zhì)的飛躍。
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是社會(huì)勞動(dòng)力發(fā)展的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。機(jī)電一體化技術(shù)融合多學(xué)科種類，使傳統(tǒng)的機(jī)械預(yù)設(shè)方法和預(yù)設(shè)概念發(fā)生著革命性的變化。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將愈發(fā)光明。大力發(fā)展這一先進(jìn)技術(shù)，不僅是人類文明發(fā)展的要求，也是創(chuàng)新理念，振興工業(yè)的必經(jīng)之路。
1.1機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化技術(shù)從大的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)屬于機(jī)械領(lǐng)域，其定義版本較多，其中一種較為權(quán)威的定義表述如下：機(jī)電一體化一般是指在機(jī)械的設(shè)計(jì)與功能擴(kuò)展中，應(yīng)用機(jī)械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機(jī)械系統(tǒng)的控制中心進(jìn)行集成化，并且與安裝在計(jì)算上的上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)雙向通信，一般來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)也是一門交叉學(xué)科技術(shù)，涉及到的主要技術(shù)有通信技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)等，機(jī)電一體化技術(shù)的核心功能就是把以上技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)整體并內(nèi)嵌入機(jī)械系統(tǒng)中。
1.2機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征
機(jī)電一體化技術(shù)作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，有其自身的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)際調(diào)查總結(jié)和查閱相關(guān)資料，本文總結(jié)出了機(jī)電一體化技術(shù)的3個(gè)主要特點(diǎn)，接下來(lái)詳細(xì)說(shuō)明如下。（1）應(yīng)用的廣泛性：機(jī)電一體化技術(shù)由于涉及的技術(shù)較多，是一門涉及多學(xué)科的交叉技術(shù)，正是由于這一特點(diǎn)，使得機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械工程的應(yīng)用范疇，當(dāng)然，本文的研究重點(diǎn)還是放在機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。（2）具有很強(qiáng)的邏輯性：由于機(jī)電一體化的核心任務(wù)就是把各種技術(shù)合理融合，應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和上位機(jī)軟件控制合為一體，也就是形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，從這個(gè)層面來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性，或者說(shuō)擁有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。（3）機(jī)電一體化具有很強(qiáng)的最優(yōu)化建模理論：機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)，限于論文篇幅，在這里不再累述。
1.3機(jī)電一體化技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)形成了自己的理論體系，隨著我國(guó)高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)上，機(jī)電一體化的最新的發(fā)展趨勢(shì)是控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)也朝著無(wú)線控制、高速控制、精確控制的方向發(fā)展。
2機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)分析
本小節(jié)在上文介紹機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上探討機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的當(dāng)前應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際，本文從機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析、機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用、機(jī)電一體化技術(shù)在全自動(dòng)包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用等三方面簡(jiǎn)單論述機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)，下面詳細(xì)討論。
2.1機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析
在國(guó)外，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程領(lǐng)域較早，通過(guò)查閱資料得知，美國(guó)在上世紀(jì)90年代就把自動(dòng)控制設(shè)備應(yīng)用與機(jī)械制造領(lǐng)域，我國(guó)相對(duì)起步晚，但是起點(diǎn)較高，20世紀(jì)60年代，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)蘇聯(lián)控制設(shè)備，逐漸把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域，并在20世紀(jì)80年代，實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，隨著科技不斷進(jìn)步，以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷應(yīng)用與機(jī)電一體化技術(shù)，這使得機(jī)電一體化技術(shù)煥發(fā)出勃勃生機(jī)，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
2.2機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用
機(jī)電一體化在機(jī)械工程領(lǐng)域很重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)床控制上，現(xiàn)代機(jī)床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現(xiàn)代機(jī)床的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾性，機(jī)電一體化技術(shù)由于采用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，處理速度快，精度高、內(nèi)置多塊DSP芯片，抗干擾能力強(qiáng)。
2.3機(jī)電一體化技術(shù)在全自動(dòng)包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)除了應(yīng)用與純機(jī)械工程領(lǐng)域，還大量應(yīng)用于相關(guān)機(jī)械與電子相結(jié)合的控制領(lǐng)域，通過(guò)實(shí)際調(diào)查得知，我國(guó)全自動(dòng)包裝機(jī)已經(jīng)全部采用機(jī)電一體化技術(shù)，由于包裝機(jī)械不但設(shè)計(jì)機(jī)械工程知識(shí)，還涉及機(jī)電控制技術(shù)，微機(jī)處理技術(shù)等，所以一般的控制系統(tǒng)很難勝任，機(jī)電一體化技術(shù)由于是一門交叉學(xué)科，所以具有很強(qiáng)的靈活性，所以機(jī)電一體化技術(shù)較好的解決了這個(gè)問(wèn)題，機(jī)電一體化把軟件控制和機(jī)械控制結(jié)合起來(lái)，融為一體，通過(guò)上位機(jī)軟件來(lái)控制包裝機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
3機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景
通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)查研究，本文認(rèn)為，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景包括以下幾點(diǎn)：（1）專用化趨勢(shì)不斷加強(qiáng)：隨著機(jī)電一體化應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域的不斷深化，機(jī)電一體化技術(shù)表現(xiàn)出明顯的專用化趨勢(shì)。（2）智能化不斷加強(qiáng)：近年來(lái)，隨著人工智能等新技術(shù)不斷應(yīng)用到機(jī)電一體化領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)也呈現(xiàn)了智能化趨勢(shì)。（3）能耗低：節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境成為全社會(huì)的共識(shí)，在這種背景下，機(jī)電一體化技術(shù)積極加強(qiáng)自身改革，不斷研發(fā)新技術(shù)，把能耗進(jìn)一步降低。
一、機(jī)電一體化的概念與由來(lái)
人類進(jìn)入了一個(gè)新的世紀(jì)──21世紀(jì)?；仡欉^(guò)去的20世紀(jì)，人類的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果超過(guò)了過(guò)去所有世紀(jì)的總和。傳統(tǒng)的學(xué)科正在脫胎換骨，新的學(xué)科不斷問(wèn)世，技術(shù)的融合程度比任何一次技術(shù)革命都高。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是機(jī)械學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果。“機(jī)電一體化”這一技術(shù)術(shù)語(yǔ)最初來(lái)源于日本學(xué)術(shù)界，他們根據(jù)英文的Mechanics（機(jī)械學(xué)）和Electronics（電子學(xué)）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機(jī)電一體化”,Mechantronics一詞從學(xué)科角度可以翻譯為“機(jī)械電子學(xué)”，我國(guó)科技界也經(jīng)常直接使用“機(jī)電一體化”作為漢語(yǔ)的表達(dá)詞匯。
一般認(rèn)為，機(jī)電一體化是以機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展過(guò)程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機(jī)電一體化是機(jī)械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科。其次，機(jī)電一體化是一個(gè)發(fā)展中的概念，早期的機(jī)電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強(qiáng)調(diào)機(jī)械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機(jī)械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)“滲透”到機(jī)械技術(shù)中，豐富了機(jī)電一體化的含義，現(xiàn)代的機(jī)電一體化不僅僅指機(jī)械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）機(jī)電一體化、機(jī)電氣（氣壓）一體化、機(jī)電液（液壓）一體化、機(jī)電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機(jī)電一體化表達(dá)了技術(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達(dá)到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說(shuō)，機(jī)電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡(jiǎn)單疊加。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
與其它科學(xué)技術(shù)一樣，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)期的過(guò)程。有學(xué)者將這一過(guò)程劃分為萌芽階段、快速發(fā)展階段和智能化階段三個(gè)階段，這種劃分方法真實(shí)客觀地反映了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程。
“萌芽階段”指20世紀(jì)60年代以前的時(shí)期。在這一時(shí)期，人們?cè)跈C(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中總是自覺(jué)或不自覺(jué)地應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來(lái)改善機(jī)械產(chǎn)品的性能，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的軍事用途的機(jī)電產(chǎn)品。這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的作用。那時(shí)研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發(fā)展階段”。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)地、主動(dòng)地利用3C技術(shù)的成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品，3C技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
從20世紀(jì)90年代開(kāi)始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)，其主要標(biāo)志是光學(xué)、通信技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)入機(jī)電一體化，同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。
機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：
（1）機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)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(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
（3）系統(tǒng)技術(shù)
系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)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(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
（4）自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
（5）傳感檢測(cè)技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
（6）伺服傳動(dòng)技術(shù)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
參考文獻(xiàn)：
［1］李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．
［2］潘忠堂．淺析傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)．機(jī)械電子工程，1998(1)：13-17,39
中圖分類號(hào)：X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）17-0238-02
0 引言
新型技術(shù)和新型工藝的不斷涌現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用深刻地影響著人們的生產(chǎn)和生活。同時(shí)，作為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的指標(biāo)，機(jī)電一體化技術(shù)和各國(guó)的通信事業(yè)、交通事業(yè)以及航天事業(yè)等息息相關(guān)。因此，機(jī)電一體化技術(shù)作為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)引起了各國(guó)的關(guān)注。
1 機(jī)電一體化的相關(guān)概念
相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展步伐相對(duì)緩慢[1]。機(jī)電一體化起源于20世紀(jì)70年代的日本雜志――《機(jī)械設(shè)計(jì)》，是集機(jī)械和微電子技術(shù)于一體的一門集合技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)主要是通過(guò)將微電子技術(shù)、信息技術(shù)以及信號(hào)接收技術(shù)等多種綜合技術(shù)進(jìn)行有效地整合，從而應(yīng)用于實(shí)際的混合技術(shù)中。
作為一門自成一體的新型技術(shù)學(xué)科，機(jī)電一體化所涵蓋的技術(shù)和產(chǎn)品具有多功能、安全性高以及消耗少等優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)由于受傳統(tǒng)工業(yè)的影響較大，同時(shí)受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等條件的束縛，還需要進(jìn)行不斷地完善和改進(jìn)。
機(jī)電一體化的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)主要可以分為三個(gè)部分，其分別為電子、相關(guān)軟件以及機(jī)械三大模塊[2]。作為多種新興技術(shù)形結(jié)合的產(chǎn)物，機(jī)電一體化技術(shù)可以充分地利用不同模塊的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)和制造出更多全新的產(chǎn)品，以更好地服務(wù)于人類。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，與機(jī)電一體化相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)相互融合的趨勢(shì)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用前景也十分良好。
2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)大致始于20世紀(jì)80年代初期，由于受國(guó)際關(guān)系的影響，機(jī)電一體化技術(shù)被列入為“九五”特別發(fā)展規(guī)劃中。國(guó)家相關(guān)部分組織機(jī)電一體化研究領(lǐng)導(dǎo)小組開(kāi)展相關(guān)會(huì)議，對(duì)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行綜合性研究。同時(shí)，北京大學(xué)、清華大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名院校和國(guó)家研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始逐漸地加大對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的重視。尤其是一些大專院校開(kāi)始擴(kuò)大相關(guān)專業(yè)的招生比例，以培養(yǎng)更多的相關(guān)技術(shù)性人才和應(yīng)用人才。盡管如此，我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)電一體化水平相比還存在一些差距。
二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今，機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機(jī)械制造領(lǐng)域中，進(jìn)而改變了我國(guó)工程機(jī)械長(zhǎng)期落后的困境，同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進(jìn)步，從整體上將我國(guó)的工程機(jī)械推進(jìn)了一個(gè)全新的臺(tái)階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的應(yīng)用中，如果相關(guān)的設(shè)備和工程機(jī)械出現(xiàn)了故障，電子監(jiān)控設(shè)備以及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號(hào)，以方便工作人員及時(shí)地維護(hù)和更新。這些設(shè)備的應(yīng)用不僅能夠簡(jiǎn)化工作人員的設(shè)備維護(hù)工作，而且還能夠極大地提高相關(guān)人員的工作效率，同時(shí)也保障了機(jī)械正常運(yùn)行的安全性。因此，作為現(xiàn)代工程機(jī)械發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)還需要進(jìn)一步完善，才能夠更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展而服務(wù)。
世界上機(jī)電一體化技術(shù)相對(duì)比較成熟的地區(qū)主要是分布在歐洲、美國(guó)以及亞洲的日本等。這些地區(qū)和國(guó)家由于具有雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā)方面取得了重大的成就。例如我們較為常見(jiàn)的辦公設(shè)備――復(fù)印機(jī)，則是美國(guó)的一項(xiàng)重大發(fā)明。目前，這些國(guó)家和地區(qū)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域不僅擁有高素質(zhì)的技術(shù)人員，而且還具有靈活的經(jīng)營(yíng)理念，從而給自身的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始滲透各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，同時(shí)也開(kāi)始向集成化方向轉(zhuǎn)變。
3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)探討
機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)相關(guān)技術(shù)的支持。作為一門新興的邊緣性學(xué)科，處于發(fā)展的良好階段。機(jī)電一體化作為一項(xiàng)核心技術(shù)，開(kāi)始逐漸朝著以下三個(gè)方向發(fā)展：
3.1 生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)籌兼顧
眾所周知，工業(yè)革命和科技革命的到來(lái)雖然給人類創(chuàng)造了大量的物質(zhì)財(cái)富，同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大的壓力。日益嚴(yán)重的工業(yè)污染給人們的生活帶來(lái)了極大的不便。因此，隨著人類進(jìn)程的發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始追求生態(tài)環(huán)保的產(chǎn)品。環(huán)保型產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計(jì)要求其在使用的過(guò)程中能夠最大程度地減少對(duì)環(huán)境的危害，同時(shí)又能夠最大程度地利用有效資源創(chuàng)造更多的物質(zhì)財(cái)富。
機(jī)電一體化技術(shù)將要求企業(yè)能夠從生態(tài)效益的角度出發(fā)，研發(fā)和生產(chǎn)更多的環(huán)保型產(chǎn)品，從而促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從未來(lái)的發(fā)展格局來(lái)分析，機(jī)電一體化信息技術(shù)將為生態(tài)環(huán)保型產(chǎn)品的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)不僅能夠提高機(jī)械的整體功能，而且還能夠地有效克服傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的缺陷。尤其是類似傳統(tǒng)造紙工業(yè)的發(fā)展，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，而且還容易導(dǎo)致水土流失非常嚴(yán)重。相反，機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)將會(huì)有效地統(tǒng)籌兼顧生態(tài)效益和環(huán)境效益，最終促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。企業(yè)在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，又兼顧了環(huán)境生態(tài)效益。機(jī)電一體化在這方面顯示出了無(wú)可比擬的優(yōu)越性。機(jī)電一體化技術(shù)以最大限度地利用現(xiàn)有的能源工藝系統(tǒng)，采用最先進(jìn)的生態(tài)生產(chǎn)技術(shù)，創(chuàng)造出無(wú)污染、無(wú)公害產(chǎn)品。
3.2 現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)化格局的優(yōu)化整合
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的改進(jìn)提供了良好的平臺(tái)。由于機(jī)電一體化技術(shù)是多種信息技術(shù)的綜合體，因此未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品將逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化格局方向發(fā)展。例如，我國(guó)在十九世紀(jì)八十年代中期將工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)列入為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。同時(shí)，部分工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域，比如相關(guān)的水下作業(yè)、智能搬運(yùn)和裝配等。智能化的發(fā)展成為了機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。目前，我國(guó)的珠江三角洲地區(qū)已經(jīng)有大約100多家企業(yè)開(kāi)始從事工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)工作，同時(shí)也取得了較為理想的成就。
隨著二十一世紀(jì)的到來(lái)，各個(gè)國(guó)家相互之間聯(lián)系也開(kāi)始不斷加強(qiáng)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)對(duì)各個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)、政治聯(lián)系以及教育教學(xué)等方面帶來(lái)極大便利?；ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用和普及對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展提供了有利條件。比如河南省鄭州市某單位在通信工程的建設(shè)中，相關(guān)的施工人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控控制終端的應(yīng)用，對(duì)各個(gè)路段的電纜鋪設(shè)進(jìn)行及時(shí)地跟蹤，同時(shí)對(duì)每一個(gè)電纜鋪設(shè)的地理環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，以便于施工人員操作和控制。不僅如此，在通信設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制人員還可以通過(guò)相關(guān)設(shè)備對(duì)各個(gè)線路系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)系統(tǒng)的提示從而發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，并且做出及時(shí)的決策，提高通信設(shè)備管理人員的工作效率。
因此，機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中將會(huì)利用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)化格局，通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊的不斷開(kāi)發(fā)，從而提高產(chǎn)品的整體性能。機(jī)電一體化產(chǎn)品將會(huì)充分地利用不同模塊的特點(diǎn)迅速地產(chǎn)生更多的衍生產(chǎn)品，從而方便各大行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)工作。
3.3 微型機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用范圍擴(kuò)大
網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了全新的面貌，同時(shí)也為機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用提供了契機(jī)。越來(lái)越多的微型機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)始投入應(yīng)用，進(jìn)而提高了相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的工作效率。由于微型機(jī)械產(chǎn)品在材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及定位等方面都具有極大的優(yōu)勢(shì)，從而得到了廣泛的應(yīng)用。
例如，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的腹腔鏡手術(shù)、胸腔鏡手術(shù)等，就是利用微創(chuàng)手術(shù)創(chuàng)口小，疼痛輕以及出血少等優(yōu)點(diǎn)，為患者帶來(lái)了福音。同時(shí)，超精密加工技術(shù)作為機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用成果被廣泛應(yīng)用于機(jī)床加工以及光學(xué)零件加工等領(lǐng)域。尤其是對(duì)硬脆材料的精密加工以及拋光等，超精密加工技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。作為尖端技術(shù)的象征，超精密加工技術(shù)在各個(gè)國(guó)家的各大領(lǐng)域中扮演著重要的角色。此外，微型機(jī)械產(chǎn)品在航天航空事業(yè)、信息技術(shù)等領(lǐng)域都發(fā)揮了其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)事業(yè)的快速發(fā)展。微型加工技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展速度加快，對(duì)微型機(jī)械的產(chǎn)生也產(chǎn)生了重要的作用[4]。
因此，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使微型機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。微型化作為一種發(fā)展的趨勢(shì)也必將會(huì)促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展是人類社會(huì)進(jìn)步的文明成果。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用還有待于進(jìn)一步探索和研究。各種新型技術(shù)的大融合將會(huì)使機(jī)電一體化技術(shù)日益成熟。因此，在未來(lái)的發(fā)展中各大企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的科研力度，研發(fā)出更多有利于人類社會(huì)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，從而促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)事業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫在輝，李金芳，劉瑞香；論我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展方向[J]；河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)；2009（04）：15.
中圖分類號(hào)：TH39 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0065-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.031
機(jī)電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)將微電子、機(jī)械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進(jìn)提高了對(duì)信息的處理與控制。目前國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時(shí)也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變?cè)卺t(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對(duì)此展開(kāi)分析，結(jié)果總結(jié)報(bào)告如下：
1 機(jī)電一體化的概念
機(jī)電一體化為一個(gè)綜合的概念，主要是指通過(guò)利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機(jī)械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械各項(xiàng)功能中的一個(gè)系統(tǒng)。有研究報(bào)道指出，機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)將自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷及自動(dòng)控制等功能與機(jī)械系統(tǒng)相互結(jié)合起來(lái)，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機(jī)電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機(jī)電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2 機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的應(yīng)用對(duì)我國(guó)發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開(kāi)始了與機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過(guò)30多年的研發(fā)與努力，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，明顯提高了工作效率。近年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項(xiàng)技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護(hù)儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護(hù)儀器，將相應(yīng)的開(kāi)關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過(guò)手動(dòng)按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3 機(jī)電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)為患者注射血管造影劑，利用計(jì)算機(jī)記錄造影劑達(dá)到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對(duì)兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對(duì)患者病情的診斷。
3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在檢驗(yàn)儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對(duì)患者進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，現(xiàn)醫(yī)療人員開(kāi)始將信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細(xì)胞分析儀器、血?dú)夥治鰞x等。大量臨床經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，上述較為常用的醫(yī)療機(jī)器通過(guò)幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M(jìn)行的檢驗(yàn)與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗(yàn)效率低、準(zhǔn)確率較低等問(wèn)題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。
3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過(guò)采用機(jī)電一體化技術(shù)，我國(guó)相繼研究出了手術(shù)機(jī)器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過(guò)準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動(dòng)作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機(jī)械臂進(jìn)行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4 機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)護(hù)儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護(hù)儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過(guò)準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對(duì)患者心率、血壓等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于對(duì)疾病的觀察。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對(duì)患者的生命體征進(jìn)行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場(chǎng)所，同時(shí)也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對(duì)疾病的監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4 結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為C電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項(xiàng)技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對(duì)疾病進(jìn)行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進(jìn)醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實(shí)際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 黎洪洲.智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].信息系統(tǒng)工程，2014，（3）.
[2] 謝邦軍.機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013，（8）.
[3] 姜新嘉.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].電子制作，2013，（4）.
[4] 李圳，耿鎮(zhèn)中，冀龍飛，等.關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的探討[J].科技傳播，2013，（6）.
機(jī)電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)將微電子、機(jī)械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進(jìn)提高了對(duì)信息的處理與控制。目前國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時(shí)也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變?cè)卺t(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對(duì)此展開(kāi)分析，結(jié)果總結(jié)報(bào)告如下：
1機(jī)電一體化的概念
機(jī)電一體化為一個(gè)綜合的概念，主要是指通過(guò)利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機(jī)械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械各項(xiàng)功能中的一個(gè)系統(tǒng)。有研究報(bào)道指出，機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)將自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷及自動(dòng)控制等功能與機(jī)械系統(tǒng)相互結(jié)合起來(lái)，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機(jī)電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機(jī)電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的應(yīng)用對(duì)我國(guó)發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開(kāi)始了與機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過(guò)30多年的研發(fā)與努力，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，明顯提高了工作效率。近年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項(xiàng)技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護(hù)儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護(hù)儀器，將相應(yīng)的開(kāi)關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過(guò)手動(dòng)按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機(jī)電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1機(jī)電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)為患者注射血管造影劑，利用計(jì)算機(jī)記錄造影劑達(dá)到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對(duì)兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對(duì)患者病情的診斷。
3.2機(jī)電一體化技術(shù)在檢驗(yàn)儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對(duì)患者進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，現(xiàn)醫(yī)療人員開(kāi)始將信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細(xì)胞分析儀器、血?dú)夥治鰞x等。大量臨床經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，上述較為常用的醫(yī)療機(jī)器通過(guò)幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M(jìn)行的檢驗(yàn)與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗(yàn)效率低、準(zhǔn)確率較低等問(wèn)題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。
3.3機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過(guò)采用機(jī)電一體化技術(shù)，我國(guó)相繼研究出了手術(shù)機(jī)器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過(guò)準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動(dòng)作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機(jī)械臂進(jìn)行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)護(hù)儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護(hù)儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過(guò)準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對(duì)患者心率、血壓等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于對(duì)疾病的觀察。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對(duì)患者的生命體征進(jìn)行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場(chǎng)所，同時(shí)也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對(duì)疾病的監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項(xiàng)技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對(duì)疾病進(jìn)行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進(jìn)醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實(shí)際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]黎洪洲．智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]．信息系統(tǒng)工程，2014，（3）．
[2]謝邦軍．機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景[J]．企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013，（8）．
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[4]李圳，耿鎮(zhèn)中，冀龍飛，等．關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的探討[J]．科技傳播，2013，（6）．
[5]楊勇．國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展研究[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2013，（10）．
機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化、智能化。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的具體內(nèi)容
1 機(jī)械技術(shù)
該技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其他高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造工程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
2 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)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(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
3 系統(tǒng)技術(shù)
以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目的出發(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(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
4 自動(dòng)控制技術(shù)
范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
5 傳感檢測(cè)技術(shù)
系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
6 伺服傳動(dòng)技術(shù)
包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性影響。
二、機(jī)電一體化系統(tǒng)組成
1 機(jī)械本體
包括機(jī)架、機(jī)械連接、機(jī)械傳動(dòng)等，是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。與純粹的機(jī)械產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強(qiáng)，這就要求機(jī)械本體在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng)，具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點(diǎn)。
2 檢測(cè)傳感部分
包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路，其作用就是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過(guò)程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。
3 電子控制單元
是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將來(lái)各自傳感器的檢測(cè)信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的進(jìn)行。
4 執(zhí)行器
作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。是運(yùn)動(dòng)部件，通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式。
5 動(dòng)力源
動(dòng)力源是機(jī)電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分，作用是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)械系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能，以電能為主。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能日益得到機(jī)電一體化研究建設(shè)的重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使產(chǎn)品具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。
2 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元式一項(xiàng)十分負(fù)責(zé)但又是非常重要的事還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4 微型化
中圖分類號(hào)：TH39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機(jī)電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學(xué)者在1971年首次提出來(lái)的。至今，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，隨科技的發(fā)展不斷豐富，不斷更新，機(jī)電一體化的內(nèi)涵也發(fā)生了根本性的變化。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人們的消費(fèi)觀念不斷變化，圍繞消費(fèi)者之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈和白熱化，重點(diǎn)是針對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來(lái)越高。
新時(shí)代背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展下得到了飛躍發(fā)展，面臨著更加廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在集成技術(shù)、新材料、微電子的快速發(fā)展背景下發(fā)生了革命性的變化，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品向智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、自動(dòng)化、柔性化、機(jī)電一體化邁進(jìn)，已經(jīng)步入了一個(gè)新的發(fā)展階段。再就是隨著傳感、信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的融合，機(jī)電一體化技術(shù)已成為一個(gè)新興的跨學(xué)科的技術(shù)，它涉及到的信息處理技術(shù)、制造技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、接口技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
總之，科學(xué)技術(shù)越是向更新更高層次發(fā)展，就越能給人們帶來(lái)更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質(zhì)、文化和精神享受?？梢哉f(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)在21世紀(jì)的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，重點(diǎn)研究機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念原理及設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。
二、機(jī)電一體化系統(tǒng)及其組成原理
機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)各種技術(shù)之間相互協(xié)調(diào)和整合的有機(jī)的、完整的體系，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的各種技術(shù)拼湊和堆積。機(jī)電一體化系統(tǒng)從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)綜合保函和運(yùn)用了控制系統(tǒng)、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電子技術(shù)和其他技術(shù)。尤其是機(jī)電一體化系統(tǒng)的中的驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行器子系統(tǒng)是核心的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)可控電動(dòng)機(jī)行為的終極目標(biāo)，充分利用計(jì)算機(jī)信息處理和控制功能，利用現(xiàn)代控制驅(qū)動(dòng)元件特性的機(jī)械系統(tǒng)。
（一）機(jī)電一體化系統(tǒng)概述
1.由計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理和控制的現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)最終目的就是要實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作協(xié)調(diào)，這個(gè)也是機(jī)電一體化系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)。
2.機(jī)電一體化系統(tǒng)從完成工藝動(dòng)作過(guò)程這一總功能的角度來(lái)看，可劃分為：信息處理及控制子系統(tǒng)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)、廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測(cè)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。
3.由驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）融為一體的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行子系統(tǒng)，具有它的特殊性、可控性。
（二）機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成原理
1.廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)。由剛性物件組成的形形機(jī)構(gòu)組合而成的傳統(tǒng)，他們的缺乏可控性是傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)上最大的問(wèn)題。而驅(qū)動(dòng)元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）融為一體是廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)（如圖2），從而實(shí)現(xiàn)可控運(yùn)動(dòng)。
電機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)和動(dòng)作缸是驅(qū)動(dòng)元件中的一兩種，同時(shí)還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達(dá)等，這足以說(shuō)明驅(qū)動(dòng)元件種類繁多。機(jī)電一體化系統(tǒng)得到更加有效工作就必須依靠驅(qū)動(dòng)元件的多樣性。傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)中的輸出件可以為執(zhí)行件，單一構(gòu)件也可以是執(zhí)行件。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的集成應(yīng)用使機(jī)電一體化系統(tǒng)更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統(tǒng)。信息處理和控制子系統(tǒng)檢測(cè)傳感器所提供的信息，技術(shù)和控制策略和執(zhí)行的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的基礎(chǔ)上采取行動(dòng)的過(guò)程中。應(yīng)執(zhí)行的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，廣義的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和軟件實(shí)現(xiàn)。信息處理和控制子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能化的現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)，自動(dòng)化的關(guān)鍵。
3.檢測(cè)傳感子系統(tǒng)。檢測(cè)傳感器是實(shí)現(xiàn)物理量的檢測(cè)和信號(hào)采集的功能載體，也是連接廣義執(zhí)行子系統(tǒng)的中間紐帶。
三、機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過(guò)程
總體而言，要從功能需求出發(fā)建立機(jī)電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調(diào)查與分解。用戶需求表達(dá)的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，但是這樣的可操作性不強(qiáng)，很難使設(shè)計(jì)者完全把握用戶的需求，對(duì)此可以將用戶需求進(jìn)行細(xì)分。機(jī)電一體化系統(tǒng)用戶需求可分為控制域、機(jī)械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對(duì)應(yīng)于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品向各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行分解（圖4：用戶需求調(diào)查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
圖4 用戶需求調(diào)查與分解
用戶需求分解后，要進(jìn)一步對(duì)客戶需求進(jìn)行評(píng)估，尤其是重點(diǎn)對(duì)每一個(gè)葉需求進(jìn)行重審核，以此進(jìn)一步用衡量的方法進(jìn)行分析.
2.衡量過(guò)程。衡量用戶需求的優(yōu)先次序，在關(guān)鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個(gè)“希望需求”與一定數(shù)量的“必須需求”之間存在相關(guān)性，那么這個(gè)希望需求也應(yīng)該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過(guò)程如下：
（2）標(biāo)記0表示希望需求與必須需求之間沒(méi)有相關(guān)性。
（3）標(biāo)記1表示希望需求與必須需求之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統(tǒng)輸出量和輸入量之間的關(guān)系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結(jié)構(gòu)是功能模型或功能分析結(jié)果的一種表達(dá)形式。產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元，將系統(tǒng)的各個(gè)功能元用流有機(jī)的組合起來(lái)就得到功能結(jié)構(gòu)。
使用功能基建立功能結(jié)構(gòu)的步驟如下：
1.確定系統(tǒng)的總功能及輸入、輸出流。
2.對(duì)于每一個(gè)輸入流創(chuàng)建功能鏈。成立為每個(gè)輸入的功能鏈。設(shè)計(jì)者設(shè)想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個(gè)操作發(fā)生對(duì)流的轉(zhuǎn)換操作每個(gè)功能組按時(shí)間順序排列，并建立功能鏈?？煞譃閮蓚€(gè)時(shí)間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數(shù)鏈對(duì)流操作發(fā)生的時(shí)間順序，并聯(lián)功能鏈的基礎(chǔ)上發(fā)生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個(gè)或多個(gè)公共流的數(shù)量。在功能結(jié)構(gòu)所表達(dá)的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結(jié)構(gòu)。信號(hào)的檢測(cè)，處理和反饋的過(guò)程其實(shí)就是所控制的過(guò)程。創(chuàng)建功能框圖，對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行分析。通過(guò)分析，可以得出不同類型的信號(hào)和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是進(jìn)一步的功能的控制系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上提出若干控制方案。
四、結(jié)束語(yǔ)
在本文中，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)做出了新的認(rèn)識(shí)，提出了一種在機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，并促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的理解，尤其是提出了如何設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)的分析方法，使控制系統(tǒng)滿足用戶的需求，并確保控制系統(tǒng)是最合理的。
參考文獻(xiàn)：
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[2]黃嫻.機(jī)電一體化系統(tǒng)原理方案設(shè)計(jì)[J].法制與經(jīng)濟(jì)（下旬），2011，8.
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，造就了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。機(jī)電一體化技術(shù)始于電子技術(shù)的發(fā)展及電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，尤其是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展并引起廣泛注意。數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世寫(xiě)下機(jī)電一體化技術(shù)新篇章；微電子技術(shù)為機(jī)電一體化技術(shù)帶來(lái)勃勃生機(jī)；可編程序控制器“電力電子”的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；激光技術(shù)模糊技術(shù)、信息技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展使機(jī)電一體化技術(shù)躍上新臺(tái)階。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。由于技術(shù)的局限性已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面進(jìn)行研究和應(yīng)用。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的技術(shù)分類
1.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。各種信息資料之間交換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、判斷和決定以及專家系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)都是計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
2.機(jī)械技術(shù)。機(jī)電一體化的基礎(chǔ)技術(shù)就是機(jī)械技術(shù)。它和機(jī)電一體化相互促進(jìn)，完成了結(jié)構(gòu)和功能上的改革，同時(shí)它的重量減輕，體積相對(duì)以前更小，精度也得到了提高，它的性能指標(biāo)也更加的適應(yīng)人類的需要，努力地利用高科技來(lái)更新著機(jī)電一體化的概念。
3.自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)是在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上，先進(jìn)性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)然后再經(jīng)過(guò)仿真調(diào)試，它可以進(jìn)行高精度和速度的控制，還能進(jìn)行自我的調(diào)制、診斷和修補(bǔ)。
4.系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)是以整體趨勢(shì)和目標(biāo)為基礎(chǔ)，利用整體概念組織和各種相關(guān)的技術(shù)，利用總分的觀念來(lái)將整體分成為好多有一定關(guān)聯(lián)的小單元，其中的接口技術(shù)是紐扣是實(shí)現(xiàn)各小部分進(jìn)行連接的保證。
5.感應(yīng)技術(shù)。現(xiàn)在的感應(yīng)技術(shù)在社會(huì)生活中的應(yīng)用十分普遍，機(jī)電一體化也應(yīng)用了感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)。要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，傳感檢測(cè)技術(shù)是必不可少的，它向人類的皮膚那樣，是整個(gè)系統(tǒng)的感受器官，而且他的功能越是強(qiáng)大那么系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。
四、機(jī)電一體化的發(fā)展方向
1.智能化。人工智能在機(jī)電一體化中越來(lái)越受到人們的重視，它是在理論得以控制上，讓機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有一定的智能，在這其中還有人工智能、計(jì)算機(jī)學(xué)、生命科學(xué)等一些新的思想和新的方法，它雖然不能達(dá)到人類那樣的水平，但也可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的推理判斷和邏輯決策。當(dāng)然，要想真正的像人一樣是不可能的，它只能進(jìn)行低級(jí)智能或人的部分智能。
2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠(yuǎn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體不僅可以利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，還可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)不管是對(duì)于任何機(jī)電一體化化的企業(yè)，模塊化將帶來(lái)一個(gè)美好的前景，并且它的潛力是無(wú)窮的。
3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給社會(huì)各方面的發(fā)展都帶來(lái)了巨大的變革，全球化的趨勢(shì)也無(wú)可阻擋，機(jī)電一體化新產(chǎn)品無(wú)疑會(huì)暢銷全球，而且網(wǎng)絡(luò)化可以在一定基礎(chǔ)上促進(jìn)智能化的應(yīng)用，他可以以計(jì)算機(jī)為中心把一系列的家用電器連成一個(gè)系統(tǒng)，讓人們真切的感受到現(xiàn)代高科技帶來(lái)的便利，因此機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的必然結(jié)果。
4、微型化。現(xiàn)在社會(huì)上大多數(shù)的產(chǎn)品都在走向微型化，機(jī)電一體化也是順應(yīng)時(shí)代的潮流。機(jī)電一體化正在向微型精確的方面發(fā)展它在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5.綠色化。綠色環(huán)保是世界的主題，現(xiàn)在的環(huán)境狀態(tài)是資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源的呼聲更加高漲，時(shí)展的要求是可以設(shè)計(jì)一不污染環(huán)境的綠色化的機(jī)電一體化產(chǎn)品，讓綠色路線在產(chǎn)品中一路暢通，這也就成為了機(jī)電一體化最符合人類社會(huì)發(fā)展的一個(gè)發(fā)展方向。
6.人性化。人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化的產(chǎn)品在具有一定完整性能的基礎(chǔ)上，對(duì)于外觀設(shè)計(jì)以及它的外觀視覺(jué)也有著相應(yīng)的要求，這可以讓產(chǎn)品與外在環(huán)境更加的適應(yīng)，讓人們使用產(chǎn)品更加的貼心，更加的自然，更接近生活習(xí)慣。
