时间：2023-03-23 15:11:09
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现阶段的工程机械发展，对于机电一体化的依赖度比较高，这就意味着在未来的工程机械事业发展中，机电一体化依然会扮演着重要的角色。由此，我们有必要从发展的角度去探析机电一体化在工程机械方面的进步。具体来讲，其主要涉及到以下几个方向：
1.1智能化依据多学科知识理论，构建人类智能模拟体系，将其运用到机械构造上，从而使得机械具备一定的分析推理能力，并且慢慢去取代人的劳动，这是未来机电一体化的发展趋势之一，也是其区别于传统机械自动化技术的关键所在。当然，实现智能化，需要以多学科去进行理论研究，建立模拟系统，由此将其引入到机械设备上，以实现机电一体化的智能化。
1.2迷你化所谓机电一体化的迷你化，就是使得机电设备在保证运作效率和质量的同时，使得其体积不断减小，其能耗不断降低。很多情况下，运用于工程机械的机电一体化技术，在对于其结构进行改造升级的同时，也使得其体积变大，这样很不利于生产操作工作的开展。由此，迷你化，将成为未来机电一体化的发展趋势之一，也是很有必要的。
1.3数字化随着计算机技术的发展，网络数字技术得以广泛应用，其在工程机械方面同样可以使用。也就是说，数字化发展，也是机电一体化的发展趋势之一，在这样的导向下，未来的机电一体化可以动态化的实现平台操作，各个环节实现资源共享，这将成为促进生产效率进一步提高的重要举措。
1.4环保化机电一体化未来发展同样需要将环境保护考虑进去，这是建设环境友好型社会的重要内容，也是企业责任的具体表现。对于机械行业来讲，如何保证在机电一体化技术应用的同时，避免产生生态污染，增强其循环利用效率，是很值得我们去不断探析的问题，这也是决定机电一体化实现可持续发展的关键性问题。
1.5整体化现阶段机电一体化技术运用与工程机械领域，还不是很充分，仅仅在部分环节有着比较广泛的应用，要想真正实现机电一体化在工程机械方面的效能，还需要从多个角度去开展研究和探索，构建工程机械体系，使得工程操作质量和效益得以提高。由此，整体化发展，也将是机电一体化技术在工程机械领域方面的发展趋势之一。
2结束语
关键词：机械自动化技术；发展；问题
一、机械自动化及其特点
所谓机械自动化就是在机械制造业中使用自动化技术来实现加工对象的连续自动生产，通过优化有效的自动化生产过程加快生产投入原料的交工流转速度。机械自动化的应用是机械制造技术革新和升级、进步的重要手段，也是机械制造业发展的重要方向。其发展水平的高低对于机械制造业及社会生产各部门都有着重要的影响。
机械自动化的特点主要体现为：首先它是一种面向未来的技术，有着明确的发展范畴；其次，机械自动化是一种应用技术，能够实现制造业经济效益和社会效益的综合提高，并且对于生产工艺的改进及企业竞争力的增强有着重要的影响；再次，机械自动化的应用有利于生产过程安全的提高以及生产效率及产品质量水平的提高等，并且有利于减少生产过程中的损耗，降低企业生产成本。
二、机械自动化的发展方向
随着经济技术的发展及各领域的不断延伸不同技术的结合成为一种发展的趋势，微电子技术、计算机和软件技术等与机械自动化技术向结合为其发展提供了新的方向。自动化的发展方向主要有光机电化、柔性化、智能化、信息化等。
光机电化的发展就是在机械自动化中引入光学相关技术，利用光学技术的特点实现对机械自动化传感系统、能源系统以及信息处理系统等的改进。光学技术与机械自动化的结合能够相对简化机械结构，使其操作方式更加灵活，提高自动化控制水平。
所谓柔性化的发展方向是针对加工对象而言的，即可以在某一范围内实现加工零件种类的变化。这种柔性的自动化可以通过一定的软件来控制机床，在加工对象类型需要变化时通过软件的改变和必要工夹具的改变即可实现而无需调整机床或者设备。这种柔性自动化技术的发展对于生产多样性的要求以及生产效率的提高有着重要的意义。
智能化是一个大的技术发展方向，它的应用能够有效的将人力从繁重的工作中解放出来，同时也能够提高机械运用的效果，能够更高些的解决一些问题。人工智能的发展是人的肢体及感官等的延伸，将其应用到机械自动化中能够提高机械自动化应用的领域和使用水平，促进机械制造业的发展。
信息化则是与计算机和网络技术的发展以及经济全球化有着密切的联系。全球化使得世界各国见的经济交流和贸易往来更加频繁，同时它有带动了信息化的发展，两者对于企业的发展和竞争力的增强都有着重要的影响。机械自动化信息化发展的方向是其技术改进的要求，也是其适应国际竞争的一种必然选择。
此外，机械自动化的发展还会更多的关注环保及资源节约等领域的要求，会在其技术创新中融入绿色发展理念，从而降低机械制造业的资源和能源消耗，从而降低其生产的环境成本，实现工业与环境的和谐发展。
三、我国机械自动化发展所应注意的问题
机械自动化的发展要符合国际竞争的要求也要立足本国的实际，对我国而言，要看到大的发展方向也要看到我国机械自动化发展的现有水平和发展阶段，在充分认识国情的基础上制定合理的发展战略。具体而言，我国机械自动化的发展要注意一下几个方面的问题：
第一，从我国机械自动化发展的实际出发来推动其发展。技术发展的最终目的在于其应用，因此技术也应该将企业的生产和技术需求作为其发展的指导。我国机械自动化的发展要结合我国的实际情况，从企业生产的技术需求出发，保证其发展的实用性，从而实现经济效益的最大化。全球化背景下，机械自动化的发展要符合国际市场及竞争的需求又要国内市场的情况，将国内外影响因素充分考虑的前提下制定合理的发展方案，将自动化技术与信息技术等结合，促进机械自动化技术的不断发展。
第二，机械自动化技术的发展要关注成本与收益的问题。低成本的机械自动化技术在我国有着加大的使用空间，较低的成本投入和较快的收益回报以及相对较高的自动化水平能够更好的满足企业发展的需求。对于我国的机械自动化技术而言，要满足该种要求便要将其与计算机和信息网络向结合，提高其信息化水平。而这种信息化的发展需要企业建立相关的网络，保证生产线的调度和供应链等网络建设完成，而这又将有利于推动不同企业间的合作，能够形成一种协作效益和小规模的集团效益。
第三，注重机械自动化技术的配套发展。将自动化技术应用于机械领域应该在对生产物流及人工等因素充分研究的基础上，通过机械技术、微电子以及计算机等技术的综合应用来实现。因此，机械自动化的发展不是孤立的，与其相关的微电子技术、计算机技术的发展和进步都会对自动化技术的发展水平及应用范围产生影响。在机械自动化技术发展的过程中应该关注其生产线中所涉及的相关计算机的应用以及信息系统和自动化控制系统等协调运作所需的技术，从技术基础入手，理清该种技术之间的契合关系，形成技术发展的整体，在主体技术发展的同时也注重其他相关技术的额发展，以保证自动化的作用得到充分发挥。
第四，关注国际技术发展方向。全球化和信息化背景下任何国家经济和技术的发展都不是孤立的，都会收到国际同种技术发展的影响。对于我国机械自动化技术而言，在立足国情发展到的同时也要时刻关注该技术领域的国际发展水平和方向，及时的借鉴国际先进技术来改进和完善我国现有技术。着眼于自动化技术发展的新方向，引进新的技术发展理念和方法，对于数字化、柔性化、智能化的发展方向，将计算机技术与自动化技术有机结合，并且完善我国现行机械生产网络建设，为自动化技术的发展和应用奠定基础。
参考文献
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【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。
近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便
光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。
1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。
1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：
（1）激光技术
1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。
2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。
4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。
（2）传感检测技术
1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。
3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
（3）激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
（4）光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
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关键词：一体化教学;理实结合;机械专业
一、一体化教学在职业学校机械专业运用的意义
1.一体化教学符合职业院校的培养目标
高等院校是培养具有研究能力的学术型人才的，学生以理论知识学习为主。职业院校作为高等教育的重要组成部分，其培养目标具有实践性的特征，培养服务于基础行业的高技术人才，所以，职业院校在课程的安排上实践课程的比重较大，对学生理实综合能力要求更高。一体化教学就是将理论与实践有机结合在一起，通过理论课与实践课程的交叉安排，配合校企合作等模式，丰富学生实践的机会，促进理论知识向实践能力的转化。
2.一体化教学符合机械专业的特点
机械一体化是一门实践性很强的专业，要求学生能够通过操作机械发现问题，顺利实现改进。在传统的教学中，一方面，采用教师中心讲授制教学模式，学生被动地接受理论知识，没有经过自身的探索和内化，当遇到机械问题时，知识提取就会出现困难;另一方面，传统的教学采用的是理论学习完毕后，通过一学期或一学年的实习来促进理论向实践的转化，提高学生的实践技能。理论和实践是相互促进的，理论知识指导学生的实践，实践的发展又引导学生对于理论进行探索，这个过程需要理实一体化，需要理论和实践的交叉开展。
二、一体化教学在职业学校机械专业运用的有效策略
1.建立校内实训基地
校外实习为学生提供了很多实践机会，在一定程度上实现了理论和实践的结合。但是，校外的实践机会毕竟是有限的，很难实现理论知识和实践的无缝结合。在这样的背景下，部分职业院校成立了校内实训基地。但是，通过调查发现，一方面，建立校内实训基地并没有在各职业院校普及，另一方面，很多院校的实训基地不完善，学生基本没有实践机会。理实一体化教学要求理论和实践的有机结合，这就需要学生在学习完一个理论课题后，通过实践操作对所学知识进行巩固，在实践中发现问题，借助自主学习丰富本课题的内容，这样才算一个完整的学习单元。课程的实施需要硬件设备的支持，职业院校需要根据班级数和学生需求，建立足够数量的实训教室，同时要根据课程需要配备足够丰富的设备，满足在一节实践课程中，每一个学生都有机会进行练习。通过这样的结合，实现理论课程和实践课程的无缝结合，培养理实能力强的高技能人才。
2.合理设置课程结构
目前，职业院校机械专业的课程设置大多是五年制，前两学年基本为文化基础课程学习;第三年是学习机械专业纯理论知识，第四学年是实践动手操作学习;第五学年是学生到企业实习，对真实情况进行操作。从这里可以看出，目前机械专业课程大多还是在纯理论学习后进行实训操作学习与巩固。这样的课程设置，造成理论知识和实践知识的割裂，学生在理论课程学习过程中没有强烈的学习动机，故在实践的过程中不能灵活地运用所学理论知识。同时，由于对理论知识掌握的不充分，导致实践操作过程中学生存在胆怯、不自信心理，这将导致学生不能很好地进行操作。笔者认为，机械专业的课程设置需要实现真正的理实一体化。关键是增加学生的实习机会，在第一、第二学年中增加部分实习课程（如机械认知、结构原理、工作工程章节内容），给学生提供感性经验的支持，这是学习理论知识的重要动力。第三、第四学年的课程设置为校内一体化课程，学生在车间进行理论与实践的学习。同时，定期组织学生赴企业参观、学习一线技术，学成回校后再与教师所授专业内容互相结合，互补长短。第五学年为学生企业实习阶段，在这过程中，学院预先与企业洽谈学生岗位及职责明细，然后学院对整个实习过程进行监督，督促每一个学生保质保量完成每天的工作。通过这样的方法，真正实现理论和实践的结合，让每一个学生通过实践不断发现新的问题，从而提升专业理论知识与操作能力，实现理实综合能力不断进步。
3.增加教师的实践知识和技能
职业院校的教师大多是高校毕业后直接参与工作的，并没有充分与充足的实践经验，这种从理论到理论的知识传递，使教学中的许多知识并没有与市场需求相结合，也无法切实的对学生的实践技能提供指导。教师的实践知识和技能的提高是理实一体化开展的关键，职业院校可以通过聘请企业高技能人才来对教师的实践技能进行培训，也可在学生实习期间引导教师走进企业、学校培训机构等进行观摩和学习，丰富实践经验。同时，也可以通过教师之间的交流和合作，针对学生在实践活动中遇到的问题进行探索，了解这个问题目前在各企业是如何解决的，解决的办法各有什么特点和不足，丰富实践知识。
综上所述，一体化教学是职业院校培养高技能人才的重要保证，符合机械专业的学科特点。在教学过程中，需要通过合理设置课程、建立校内实训基地、增加教师的实践知识和技能来完善一体化教学。 本文由wWw.DYlw.net提供，第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务，欢迎光临dYLW.nET
参考文献：
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[2]崔英杰.中等职业学校车工专业一体化教学改革探究[J].技术与市场，2012（12）：241，243.
英文名称：Mechatronics
主管单位：上海市科学技术情报研究所
主办单位：上海科技文献出版社
出版周期：月刊
出版地址：上海市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1007-080X
国内刊号：31-1714/TM
邮发代号：4-565
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1995
期刊收录：
核心期刊：
期刊荣誉：
联系方式
期刊简介
《机电一体化》（月刊）创刊于1995年，由上海图书馆、上海科技情报研究所主管，上海科学技术文献出版社主办，中国电工技术学会机电一体化专业委员会协办。
【论文摘要】：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了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、机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：
（一）机械本体技术
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
（二）传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
（三）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（四）驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
（五）接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
（六）软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
二、机电一体化技术的主要应用领域
（一）数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：
1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现
二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。
5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
（二）计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
（三）柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
（四）工业机器人
第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
（一）智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
（二）系统化
系统化的表现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，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
（三）微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
（四）模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，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、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
（五）网络化
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。
（六
）绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
【参考文献】：
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[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
（四） 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。
（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。
②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。
③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。
④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。
⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
二、机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。
（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
论文摘 要: 概括说明机械电子控制产业发展的情况,重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
1.2 机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。
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,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
3 总结
在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
参考文献:
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马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.
王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.
杨明等,机电一体化的研究现状及发展趋势,农机化研究,2006.
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机设备、复印机、传真机等。
Abstract
Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.
KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit
选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大[1]。
选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
基于单片机的悬挂运动控制系统，具有硬件电路结构简单，精确度高，抗干扰性强等优点。
1.2课题目的
培养综合运用四年大学所学知识去分析问题和解决实际问题的能力。在实践中检验所学知识,从而加强理论与实践的相结合。体验一个科研项目开发的全过程，学会单片机开发应用方法,锻炼应用能力,动手能力。本课题设计是具有一定难度的基于单片机的应用系统开发项目，培养学生创新精神和创新能力。通过这次毕业论文及设计，检验的综合素质和专业教育的培养效果，并且使学会阅读、利用英文文献资料，阅读并翻译外文资料的能力，学会设计报告和论文。
1.3课题意义
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员[3]。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。
通过对“微机控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，LED点阵显示芯片及步进电机为核心的系统。
本设计主要应用SST89E58作为控制核心，LED点阵显示芯片、步进电机、压力传感器、电位器相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
1.4应解决的主要问题
在基于单片机的悬挂运动控制系统中，主要分三个部分设计，一个是输入和键盘显示模块；另一个是步进电机驱动模块；第三个是最小系统和输出模块设计。主要解决的问题是：
1.单片机最小系统硬件设计；
2.步进电机驱动模块设计；
3.输出部分的软硬件设计；
4.主程序设计；
5.绘图板的设计。
1.5技术要求
设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。
目录
第1章绪论1
1.1课题来源1
1.2课题目的1
1.3课题意义2
1.4应解决的主要问题2
1.5技术要求2
第2章方案论证4
2.1可行性研究4
2.1.1经济可行性研究4
2.1.2技术可行性研究4
2.1.3方案提出5
2.1.4方案分析5
2.1.3方案确定7
2.2需求分析7
第3章过程论述8
3.1概要设计8
3.1.1系统功能设计8
3.1.2系统结构设计8
3.2详细设计9
3.2.1硬件设计9
3.2.2软件设计19
第4章系统测试28
4.1硬件测试28
4.2软件测试28
4.2.1单元测试28
4.2.2集成测试30
4.2.3功能测试31
4.2.4测试结果32
结论33
后记34
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