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機電一體化理論范文1

【關鍵詞】滲透壓儀;機電一體化;冰點測量;醫藥衛生

Abstract：Osmotic pressure meter is widely used in medicine，health. At present，the most commonly used osmotic pressure meter have disadvantages of complex structure，high cost，low precision and efficiency. To solve these problems，we propose a novel osmotic pressure test instrument in the paper，which is designed by mechanotronics theory. Meanwhile，the principle，the realization scheme and functional characteristics of the system are introduced in the paper. The instrument has the advantages of small size，high accuracy，fast detection speed etc.. In addition，the apparatus is designed with a data transmission interface，convenient data analysis and comprehensive utilization.

Key words：Osmotic pressure meter;Mechanotronics;Freezing point test;Medicine

引言

滲透壓儀在醫藥、衛生領域應用十分廣泛。在制作注射針劑、滴眼液等藥物時，必須考慮藥劑的滲透壓，滲透壓過高或過低都會導致人體細胞或細胞壁破裂等嚴重后果。為了更好的指導醫生臨床用藥，必須在藥物標簽上注明溶液的滲透壓相關參數[1-2]。因此研制開發滲透壓測試儀器在藥物研發、生產及臨床用藥等方面具有重大意義。

目前，常用的滲透壓測定方法有：冰點下降法、沸點升高法、半透膜法等[3]，本文提出的新型滲透壓測量儀采用冰點下降法設計，融合了機電一體化系統設計理論。該儀器克服了傳統檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優點。

1.滲透壓儀工作原理及技術方案

1.1 工作原理

本文提出的滲透壓儀基于拉烏爾冰點理論設計。所謂拉烏爾冰點理論就是任何溶液如果其單位體積所溶解的顆粒總數相同，則引起溶液冰點下降的值也相同。根據該理論，我們知道，水溶液的滲透壓摩爾濃度與其對應的冰點值有一一對應關系;其滲透壓摩爾濃度與冰點溫度下降值為線性關系，其關系為;其中表示水溶液的滲透壓摩爾濃度;表示水溶液的冰點溫度值相對于水的冰點溫度值的下降值。可見，通過測量被測水溶液的冰點溫度下降值可以算出對應水溶液的滲透壓摩爾濃度。

對于任意水溶液，其結冰過程可以用圖1所示的結冰曲線來描述。圖中AB段為降溫階段;BC段為過冷階段;CD段為溶液受到擾動后，開始結晶放熱，溶液溫度回升階段;DE段為溫度穩定階段，該段溫度即為所測溶液的冰點溫度。因此，測得這段平穩曲線的溫度值，最終就能評價所測溶液的滲透壓值。

圖1 水溶液結冰曲線圖

1.2 技術方案

基于拉烏爾冰點理論的滲透壓測量儀總體上可以分為機械結構和控制電路兩部分，儀器整體是一個典型的機電一體化裝置，整個系統的設計遵循機電一體化系統設計原則。其中，機械結構部分包括一套探針攪拌機構、兩套制冷機構、和兩套傳動及定位機構。控制電路部分包括供電電路、單片機電路、通信電路、傳動控制電路、制冷控制電路、高精度溫度檢測電路、按鍵及顯示電路等，控制電路結構如圖2所示。儀器采用AC220V供電，通過內部的供電電路，轉換成+5V、±15V，+12V等控制電源供儀器使用;單片機選用STC12C5A芯片，實現鍵盤讀入、LCD顯示、高精度溫度測量、制冷和傳動控制等功能。STC12C5A60S2是一款高效微控制器，內部集成了10位ADC模塊，轉換速度可達250K/S，具有技術成熟可靠、靈活方便、價格低廉等優點，其軟硬件資源可以滿足設計要求[4];溶液冰點溫度測量采用美國SENSOR公司的負溫度系數熱敏電阻SP60A實現。該型號的熱敏電阻采用玻璃封裝形式，能夠實現液體溫度的高精度測量，誤差為±5%;半導體制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現對樣品和探針的制冷控制;此外，儀器還設計有按鍵、液晶顯示、EEPROM存儲等電路，用于完成標定和測量參數顯示等功能。

圖2 滲透壓儀控制電路結構圖

圖3 機械系統結構示意圖

2.儀器機械結構設計

本儀器的機械結構主要包括三部分，下面將分別介紹。

1）探針攪拌機構。由直流電動機、曲柄滑塊機構和探針組成，該機構利用電機轉動，帶動探針做上下直線運動，從而實現對溶液的攪動并觸發其立刻結晶。

2）制冷機構。本儀器有兩套制冷機構，分別負責對被測溶液和探針的制冷控制。每套制冷機構包括制冷半導體、制冷銅塊、溫度傳感器和絕熱填充材料等。

3）傳動和定位機構。本儀器有兩套傳動和定位機構，分別負責對制冷機構的平移控制和探針攪拌機構的升降控制。每套傳動和定位機構由直流電動機、齒形帶傳動機構、光耦開關等組成（見圖3）。

3.儀器硬件電路設計

3.1 冰點溫度檢測電路

儀器中，溶液冰點溫度的檢測采用NTC溫度傳感器SP60A來完成。檢測電路如圖4所示。NTC插入樣品，與被測溶液充分接觸，當溶液溫度發生變化時，NTC的阻值也隨之變化，利用圖4所示的電路可以測得阻值的變化，從而測得溶液溫度。根據結冰曲線，可以分析出溶液的冰點溫度。電路分析：IC6A，R97，R98組成一個200mA恒流源電路;利用恒流源將NTC的阻值轉換為電壓信號;再利用IC7采集并將信號送給單片機;最后單片機再根據溫度曲線計算冰點溫度。

3.2 傳動控制電路

傳動控制電路是本設計的重要組成部分，是整個電路系統的一個有機整體。儀器中有兩套傳動機構，分別由兩個12V供電的直流電機控制，實現制冷機構的平移控制和探針機構的升降控制。電機控制由LMD18200完成[5]。LMD18200是美國國家半導體公司推出的專用于直流電機驅動的H橋組件。其連續輸出電流達3A，工作電壓高達55V，且具有過熱和短路保護功能，能夠方便的實現對直流電動機的可靠控制。電機控制電路原理如圖5所示，LMD18200所接收的轉向信號由單片機的P1.1輸出，而PWM信號由P1.2模擬輸出，實現直流電動機的轉速和轉向控制，進而實現對傳動系統的控制。

圖5 電機控制電路原理

3.3 制冷控制電路

滲透壓儀在工作過程中，（下轉第121頁）（上接第119頁）探針和被測溶液需要通過半導體制冷來使其達到規定的溫度范圍。本儀器中半導體制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現對樣品和探針的制冷控制。電路圖如圖6所示。當P2.1為低電平時，Q1導通，制冷半導體得電，開始制冷;當溫度達到規定值時，P2.1變為高電平，Q1截止，制冷半導體失電，停止制冷。

圖6 制冷控制電路原理圖

3.4 RS485總線接口電路

本文設計的總線接口電路采用RS485通信方式，接口電路原理如圖7所示。利用RS485總線接口，實現滲透壓儀的數據傳輸與分析。

圖7 RS485接口電路原理圖

4.實驗與分析

針對設計的滲透壓測量儀，進行了測試實驗，實驗對象是質量分數為0.9%的NaCl標準溶液。三次測量據如表1所示。實驗結果表明，三次測量結果的相對偏差小于1%，測量平均值的相對誤差小于1%，本儀器的測量精度和重復性較高，能夠滿足設計要求。

表1 滲透壓儀精度及重復性實驗數據表

電壓值（V） 冰點溫度

（℃） 滲透壓摩爾濃度

（mOSmol/kgH2O） 誤差

第一次測量 1.837 -0.535 287.9 -0.2%

第二次測量 1.839 -0.538 289.5 0.3%

第三次測量 1.835 -0.532 286.3 -0.7%

平均值 1.837 -0.535 287.9 -0.2%

標準值 288.5

5.結束語

本文提出的新型滲透壓測量儀采用冰點下降法設計，融合了機電一體化系統設計理論。該儀器克服了傳統檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優點。在醫藥、生物和食品衛生等領域具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]董來鑫，李艷寧.基于MSC1210的冰點溫度測量系統[J].電子測量技術，2008，8：151-153.

[2]戴稼禾，忻偉鈞.冰點滲透壓計及其在醫學臨床上的應用[J].中國醫療器械雜志，1997（3）：65-66.

[3]葉宏宇，沈滿，劉鎖.滲透壓測量方法簡析[J].藥物分析雜志，2001（21）：94-95.

[4]陳桂友.增強型8051單片機實用開發技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[5]趙景.基于ARM的溶液冰點儀研制.碩士學位論文，天津大學，2007.

機電一體化理論范文2

關鍵詞: 《電工基礎》 理實一體化教學 實踐 工學結合

當前許多職校教師還是只注重學生對基礎理論、基本概念的理解和記憶,往往用統一的尺度、單一的方法來考核評價學生,存在著理論與實踐嚴重脫離的現象;也有的雖然實行了理實一體化教學,但由于學生不了解專業理論對交際操作的指導意義,出現了重操作輕理論的現象,若不加以改進,很難達到一體化教學的真正目的。

以上種種跡象表明教師必須轉變教學理念,改革專業課教學模式,否則就無法完成現代職業教育的目標,更談不上培養高素質的技術工人。目前,工學結合與理實一體化教學模式已受到越來越多職業學校老師的認可。我校全體電工學科的教師一起探索,不斷研究,確立了適合我校學生實際的一體化教學模式。這既體現了素質教育的要求,又促進了我校電工電子專業的課程改革,對于改變教學現狀,提高學生的學習興趣,改進學生的學習效果,培養學生的綜合能力,提高學生的綜合素質起到了一定的幫助作用。下面我舉例說明在《電工基礎》這門課的教學中我們是如何實現理實一體化的。

一、實踐能使抽象的概念具體化,增強學生的記憶

在教學中學生常常碰到的問題是概念抽象、定義難記、結論難懂。在講解這些知識時,教師不可能用實驗得出所有的概念、定義等。加上學校教學設備的限制,以及學生物理基礎不牢固,一些學生對學過的概念、定義模糊不清,似懂非懂。

在講授“電流”這一節內容,介紹導體內電流產生的條件時,學生對“電位”很難理解接受。但如果講“水位”每位學生都會明白,我們就以“水位”作比喻來解釋:家中養魚的玻璃缸的水混濁了,缸底有不少廢物,現在需要清理換水。那么我們得用一根膠管一頭插在魚缸里,另一頭插在比魚缸低的盆子上,這時只要給膠管一定的吸力,魚缸里的水(上水位)便會向盆子處(下水位)流,“水往低處流”。但如果我們把盛廢水的盆子放到與魚缸同一水平位置上的話,魚缸里的水是無法流到盆子處的。上水位與下水位的差值就是水位差,有水位差的兩水位之間才有水流動。此時便自然引出電位差的概念:在電路上兩電位之間的差值便是電位差,有電位差的兩點之間就有電流產生。從而得出結論:導體內產生電流的條件是導體兩端必須有電位差。在學習電容器和電容時,我們用水桶比喻電容器,學生很自然就明白了電容器的作用:儲存電荷。水桶的容量由水桶決定,學生很自然也就明白了電容的物理意義。

這些直觀、具體的比喻使抽象的概念具體化,使學生能夠看得見、摸得著,加強了學生對教學內容的理解,客觀上還起到幫助學生記憶的作用。在教學過程中,我們以完成一個個具體任務為線索,把教學內容隱含在每個任務當中,當然,每個任務的確定都是以學生現有知識狀況、教學內容的要求而定。教師布置具體任務,學生在自己思考的基礎上,同學之間互相幫助完成任務。教師的職責是指導解決一些學生的新問題,學生在完成學習任務的同時,加深了對新知識的理解和記憶,也養成了創新意識和自主學習的習慣。

二、實踐使理性的知識變得直觀化,便于學生接受

在學習電動機的結構這一節內容時,以前我們對著課本上的插圖,讓學生記住相關的內容,學生掌握得也非常快,但過后檢查發現學生忘記的很多。現在,我們向學校申請購買了幾臺交流電動機,上課時一律在實習室。我們一邊講解結構,一邊一步一步地拆卸,這樣就使理性的內容變得非常直觀,學生學習的積極性一下子提高了。然后讓學生自己動手親自拆卸組裝,學生既掌握了知識,又鍛煉了實際操作能力。如今這種教學模式深受學生的喜愛。

三、工學結合拓展了學生視野,鍛煉了學生技能,進一步體現了理實一體化

職業學校的培養目標就是具有一定操作能力的技術工人,理論知識要為實踐操作服務。為了更好地做到這一點,我校積極和相關企業聯系,學生定期到企業頂崗實習,使在學校里學到的理論知識更進一步和實際聯系起來,從而既鞏固了理論知識,又鍛煉了操作技能,也為學生的就業打好了一定的基礎。我們先后帶領學生到章丘供電公司,章丘海爾電機廠、鼓風機廠等多家企業進行了實習,每個學生都有很大的收獲。實行工學結合的培養模式,是經濟社會發展對職業教育提出的客觀要求,也是技能型人才培養的內在需要。工學結合在各個方面都取得了顯著的實效。

1.學生在校內通過專業理論學習和基本技能訓練后,具備了一定的專業理論和專業技能,之后到校內生產車間或校外實習基地直接參加企業生產,不但操作技能迅速提升,而且增強了質量意識、工時觀念和效益觀念,從而提高了適應企業生產的綜合能力。

機電一體化理論范文3

關鍵詞：機電一體化；系統功能原理；相關研究

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）05-0269-02

如今，機電一體化系統已逐漸進入現代化的工業生產當中，在多個行業領域當中都有應用，該套系統具有多種現代化的數據控制及分析技術，其中計算機控制技術、微電子接口配置技術和動力傳感測控技術是機電一體化系統內最為顯著的三大技術，這套系統可以根據使用者的需求來及時調節所需的數據，因此，機電一體化系統在現代化的生產過程中將起到積極的效果，為生產廠家帶來巨大的經濟效益。

1 機電一體化系統的主要組成部分

1.1 機械配置部分

機械配置是機電一體化結構當中充當著核心的角色，可以說是構成機電一體化系統的框架部分，其中機械設備的核心處理器、設備外部框架結構和機械設備連接線都屬于機械主體的重要組成部分，機電一體化當中的機械主體配置主要能夠聯系到機械設備的外部框架，再設計設備輪廓時采用多種配置的設計參數，將各個組成部分有效的結合在一起，此外，在進行外部輪廓設計時，可以利用CAD軟件將設計的大致輪廓展現到液晶顯示器上。

1.2 動力控制部分

機電一體化系統中的動力控制，往往充當著提供能源的角色，這環節的組成部分整合了傳感控制技術，在實際運轉的過程當中，設備會出現欠壓和功率不足的現象，若出現這種情況，那么設備中的機電一體化系統就會將這些數據通過有線傳輸，并讓其經過線路傳輸環節、核心處理環節、最后在核心控制的指令之下，從而來調整動力控制中的供應力量。

1.3 傳感控制部分

傳感控制主要承擔了設備數據傳輸的能力，傳感裝置主要具有針對性的監測效果，及時了解數據的動態發展，并在有限的時間內將多方面的信息傳輸到設備的系統終端，這些數據測定的方式主要還是由一些專業的測控裝置組成，傳感控制器有很多種，其中最為常見的包括光傳感器，這種傳感器對光源有極高的敏感度，在光照條件良好的情況下，光傳感控制器能夠顯示出一種動態變化的過程。

2 機電一體化系統功能原理結構配置模型以及進程分析

2.1 接口配置模型分析

機電一體化系統的模塊由上文的多種形式組成，并且能夠將部分有效的結構整合到一個系統模塊當中，從而能夠實現數據之間的快速傳遞，所以大部分系統結構的設計都是采用相同或相異的設計方案，設計方案能夠在彼此之間互補需求，設計接口的分配流程如圖一所示，這種新式的分配流程與傳統的機電分配相比較，不僅在整體設計的布局上有了更加深入的認識，并還綜合考慮了接口設置的配置模式，能夠在無人看守的情況下，自動轉化系統的功能。

2.2 機械配置原理分析

當數控機床在加工生產零件時，不僅需要大型機械設備的配合，還需要合理使用微觀電子產品，設備的具體操作要根據機床刀口的排列順序來定，加工不同的零件應采取不同的刀具，這些刀具的選擇和實際的運轉都有微觀計算機來進行控制，從而讓機、電兩大類型的設備有效地結合起來。

2.3 動力控制系統原理分析

在生產產品的過程中難免會出現一些意外問題，其中對于動力系統的調節和管理，機電一體化系統能夠有效制作出動態數據分析的過程，并且在第一時間在故障點做出相應的排查工作，讓一些機械強度過大的設備才能夠正常的運行。由于機械設備線路老化等問題，導致部分位置出現癱瘓，使之難以進行運轉，但是一般的系統很難辨別出導致故障出現的主要因素，并且還不能采取相應的管控措施，但是機電一體化系統卻能夠做到布局有效性，分析其原理，主要是由于機電一體化系統是根據供電線路的電壓對問題進行識別，大型機械設備的磁感電圈每秒的震動頻率為3000次上下，正常運轉時的電壓通常為30kw，動力控制系統主要是根據計算供電線路相應的參數是否正常，若計算數值與正常數值相差較大，那么就以及分析問題的源頭，并及時的處理。

3 結束語

機電一體化系統的發展速度越來越快，其應用的行業領域也逐漸增多，但是，機電一體化系統在發展過程中暴露出來的問題，也應該得到我們大家的關注，為后續技術的發展做好鋪墊。

參考文獻：

[1] 許勇， 鄒慧君. 機電一體化系統功能原理求解[J]. 上海交通大學學報， 2012（7）： 1196.

[2] 許勇. 機電一體化系統方案生成及優選研究[D]. 上海： 上海交通大學， 2011.

機電一體化理論范文4

關鍵詞：機電一體化;產品創新;概念設計

機電一體化產品的概念設計有著極其豐富的內容，同時也是產品在整個生產過程內最具創造性的階段。其中，包含的原理與方法論對相關產品研發者起到關鍵的引導效用。因此，對機電一體化產品創新性概念設計進行探索，具有十分重要的現實意義。

1機電一體化產品概念設計的概述

1.1機電一體化產品概念設計的內容

機電一體化產品是在機電一體化基礎上建立起的包含系統與構件、基本元內容的集合，而機電一體化產品概念設計的含義則是依據產品使用周期中各個環節所需要求對產品實施功能改造、分析和子功能開發，進而實現其滿足功能結構要求的系統化設計活動。這種設計工作的過程包括前期規劃、設計概念以及對計劃進行詳細化和豐富化，并加以改進補充。機電一體化產品概念設計過程中的程式化內容可以通過計算機技術代為實現，但除此之外難以被程式化的方面還需產品設計人員通過人工設計逐步完成。通過構建人機協同的概念設計理念，對其功能與組織開發的過程按照模塊化思想進行劃分，以此實現這一設計工作的層次性、協調性。目前，發達國家對機電一體化概念設計的深入研究大體集中于其調控系統的設計。機電一體化的理念自1971年被提出以來，經過幾十年的發展，內容也在逐步豐富，尤其在科技快速發展的今天，廣闊的市場空間與消費需求的升級，更加迫使機電一體化產品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術、互聯網信息技術、傳感技術、AI技術、微電子技術、新材料技術、集成技術以及其他相關技術的進步，都為機電一體化產品的革新打下了技術根基，使得機電一體化產品朝著更優質、更高效的方向邁進。

1.2機電一體化產品創新概念設計的意義

機電一體化產品的創新型概念設計本身有著重要作用，其既是產品品質的深層內容，又是其功能屬性得以發揮的保障，對其本身質量的影響也約占60%～70%。因此，建成機電一體化產品創新的概念設計具有極其顯著的意義。簡要概括，主要包括以下三方面內容。第一，創新機電一體化產品的概念設計是保障機電一體化產品品質的必要性要求。機電一體化體系具有多種學科互相交叉、集成融合的特點，本身具有著復雜內涵。因此，現今許多的機械產品的設計并不適應機電一體化技術本身的特色，難以做到根據機電一體化技術特征隨之作出應對。第二，機電一體化產品概念設計的創新促使其理論體系得到發展。要創新這一概念設計，必將建立新的方式、理論基礎。只有在合理、可靠的概念設計基礎上，才能使之收獲具有優異性能的機電一化體產品。再加之如今概念設計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關注與認同，如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設計理論的建立，對于推動創新機電一體化產的概念設計發展起到了不可忽略的效用，進一步促進了機電一體化技術體系的建立和機電一體化技術的完善。第三，機電一體化產品創新概念設計對于生產能力與工作質量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產品都帶有自動處理、調節的功效，通過這些能力的實現，能夠保證工作質量與效率的穩步提升。例如，在數控機床的使用過程中，其生產效率要高出普通基礎5～6倍，并能夠實現機床數量減少50%，節省50%操作人員的效能，生產周期也能縮短40%，進而使得生產成本降低50%左右。

2機電一體化產品創新概念設計理論

2.1機電一體化產品應用到的系統原理

機電一體化系統是該類產品中最為重要的基礎。就其本質來說。它算是一種復雜機械，但與普通的機械相比還有著顯著區分。機電一體化體系是通過在機構的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術，并使之與軟件相互聯合形成的一類新型機械系統。就其功能來說，機電一體化系統包含機械力、能量流、運動力等多種動力學有關的特殊機械，以及一些機電部件互相關聯的系統。其中，機電一體化系統的核心又在于集成協調各種技術，通過對機械工程、控制系統、計算機技術、電子技術、電工技術等多項技術的聯合利用，實現其運動行為可控的目標，而不僅簡單對各項技術進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調節和處理能力，實現驅動元件可控特征的現代化機械系統。有關機電系統化原理的研究主要包含三方面內容。第一，三環論。研究者認為，機電一體化產品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二，五塊論。通常視機電一體化產品是由動力功能、控制功能、構造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三，兩個子系統理論。研究人員認為，機電一體化系統是由控制系統和物理系統兩項分支系統共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義，但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分，但沒有對機械主體加以強調，也并未對處理好機電一體化系統的概念設計中出現的復雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此，這些理論對該類產品的概念設計不能起到重要作用。在概念設計實際工作中，機電一體化系統往往會被劃分為傳感檢測、執行機構、信息控制處理三個子系統。通過這三個子系統的系統分工，各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作，這種分工方式才能真正實現該系統中各項功能的優化和最佳效果的發揮，并以此獲得機電一體化系統的概念設計合理的相關方案。

2.2機電一體化產品創新的概念設計方法

對機電一體化產品而言，其概念設計是許多領域內知識、技術之間的交織融合，具有新穎復雜、反復迭代、目標多解、結構不良等特點。滿足機電一體化產品概念設計的創新，關鍵在于發揮設計者的主觀能動性，通過展現設計智慧，滿足創新性的要求。要實現這一目標，主要在于實現人機協調配合。計算機技術的飛速進步，促使人們對人工智能提出新的期待。但創新產品設計這類任務，主要還得依靠人類的智能實現。機電一體系統也是人機協同系統，通過對設計者與計算機的分工，來達到創新概念設計的目的。機電一體化產品概念設計創新主要方法包括三方面內容。第一，落實人才戰略，培養專業性人才。科技競爭最終都會落實在人才競爭上。要實現機電一體化產品概念設計的創新，人才供應是重要保障。機電一體化技術專業人才在制造行業占據就業滿意度第三位的好名次，就業率更是高達100%。因此，加強專業人才培養更有著多方面的積極意義，國家以及機電行業要在培養、優化道路中貢獻出更多力量，從多方面對學生展開培訓工作，以此實現增強研究者、開發者、設計者以及其他相關從業人員素質的目的。第二，努力拓寬供應市場，嚴守質量關。市場是檢驗產品的試金石，將機電一體化產品投放到市場中，一方面保障其生命周期能夠實現，另一方面通過買方對產品性能體驗所作反饋也對產品研發起到反作用力的效果，使其優點得以保存、延續，缺點得到改良、進化，從而不斷促進機電一體化產品性能的整體提升。第三，將環保技術納入機電一體化的發展策略中。機械技術、計算機技術、電子技術、電力技術等多種技術的應用，往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產品的生產過程中，無可避免也會產生一些污染物。因此，設計者在設計研發過程中要考慮到環保問題，讓機電一體化產品朝著節能環保的方向發展，以施行環保、可持續的發展策略為其提供方法指引。通過一些環保設施和環保科技的實行，有效遏制資源浪費、污染物增多的問題。當實際運行過程中出現技術故障時，也可以反復利用一些資源，以減少資源、材料的消耗。相關生產負責人還應主動淘汰一些產能落后的設備、產品，以此改變過去投入高、輸出高的模式，最終實現發展的可持續，使人們擁有健康的生存環境。

2.3機電一體化產品創新的概念設計的發展展望

機電一體化產品創新的概念設計主要發展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究，但其發展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內容：第一，根據被測物理量，建立傳感器特點和類型的知識庫；第二，構建與機電一體化產品的概念設計相關的推理方法庫；第三，將執行機構的實現運動與動作進行分類，構建執行機構庫和驅動元件庫，以促進驅動元件、執行、傳動機構和兩者的集成選擇實行；第四，實現對該類產品概念設計在各個環節評價體系的建立，尤其在概念設計初期中構建對功能原理設計環節的評價體系；第五，構建調節和控制信息的資料庫，以促進挑選硬件和編制軟件中對機構子系統高效管控的實現。隨著機電技術與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入，促使機電一體化產品概念設計的理論體系更加豐富，并具有更為強大的實用功能和操作功能，從而順利實現對機電一體化產品的創新與研發。

3結束語

機電一體化產品的研究雖然已經取得了較為矚目的成績，但關于機電一體化產品設計的研究成果目前依然處于初級階段，仍需要相關從業者不斷加強探索、創新，通過大量細致的實踐研究工作，促進機電一體化產品創新概念設計的完善和成熟，并最終實現其優異的實用價值。

作者:王中元 單位:內蒙古機電職業技術學院

參考文獻:

機電一體化理論范文5

關鍵詞：機電一體化；接口；功能；意義

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.158

0 引言

在當前多學科交叉發展的大環境下，眾多領域的技術發生了革命性的變化，機電一體化作為機械技術與信息技術的整合產物使得工程領域得到了飛速的發展。另一方面，機電一體化系統的價值在很大程度上取決于其各個子系統之間的接口，接口技術使得機電一體化各個子系統能夠相互密切配合，從而實現資源利用率的最大化，使機電一體化系統性能發揮最優，實現了各個子系統的功能“1+1>2”的效果。比如說多聯機中央空調是智能網絡中央空調，它可以一臺室外機帶動多臺室內機，并且可以通過它的網絡終端接口與計算機的網絡相連，由計算機實行對空調運行的遠程控制，滿足了現代信息社會對網絡家電的追求。

1 機電一體化系統構成

機電一體化系統主要由動力源、傳感器、控制系統、執行機構、驅動系統五大構件組成。其中，機電設備中的接口技術起著子系統之間信息傳遞以及能量交換的作用，因此我們有必要對其進行有效的研究，使得整個系統的功能能夠充分發揮。機電一體化系統的構成如圖1所示。

2 機電一體化中的接口技術分析

2.1 功能與意義

機電一體化系統中的接口技術主要是為了將各個子系統的功能整合在一起來進行信息的傳遞以及能量的轉換。其接口主要包括硬件部分和軟件部分兩類，其中硬件部分主要是指在機電一體化的各個子系統之間或者操作者和機電一體化系統之間進行連接的部件，為實現信息的及時傳遞以及能量的轉換扮演著“橋梁”的作用；軟件部分主要是將各個子系統之間的信息進行互聯互通，以實現“1+1>2”的功能并進行適當調整，使得機電一體化系統在實際生產運行過程中更加優化。

機電一體化系統的發展順應了時展的潮流，因此正在逐步代替了傳統機械技術，滿足了傳統技術難以達到的各種需求。這種結合了機械技術與電子信息技術所形成的一種功能強大的綜合系統成為了目前工業機械領域內的主流；與此同時，機電一體化系統的接口技術作為其核心技術隨著機電一體化系統的不斷發展也變得日趨復雜。如果我們單對子系統進行研究，是難以使整個系統取得跨越性進步的，在這里接口技術扮演著重要的角色，它整合了系統中的各個子系統，使這些具有不同功能的零件密切配合，進而將諸多功能發揮到最大化，也能夠使整個系統之間的信息數據相互交流與調整，促進生產效率與經濟效益的提高。

2.2 分類與信號輸入輸出

機電一體化系統主要可分為人機接口、動力接口、機電接口等類型。其中人機接口是指操作者和機電設備系統之間的雙向接口，操作者可以通過該接口對于機電設備系統進行實時的監管參數變化以及操控，使得機電設備能夠完全按照操作者的意圖進行；動力接口是指提供動力的源系統與驅動系統相連接的接口，主要作用是為系統驅動提供能量。這種接口一般能夠確保大功率的電流通過，從而保證機電系統的安全可靠性；智能接口主要的作用是將各個子系統中的信息進行收集，再將子系統中的不同技術進行整合做出相應調整， 接著按照系統的要求進行技術形式的變換從而滿足系統的需求；機電接口是指操作系統與驅動系統以及傳感器之間的接口，其主要作用是將驅動系統中的驅動信息變為操作系統中需求的信息，從而使得系統能夠正常有序運行。

作為機電系統的重要組成部分――輸入接口的模擬信號主要是指被控制對象在工作狀態下的信號，一般而言，這些信號就是設備中存在的電流信號或者模擬電壓。由于計算機設備只能收到數字信號，因此系統要獲得信息數據，就要對于目標進行控制從而獲得實時運行的信號，再將模擬電信號轉化為數字模擬輸入接口；輸出接口的模擬信號主要是指控制系統在生產過程執行器的信號，計算器通過輸出數字信號從而產生控制信號控制整個生產過程。

3 人機接口技術

人機接口技術是指人和機電系統之間交換信息的技術，其根據信號的傳遞方向可以將人機接口技術分為接口輸入和接口輸出兩大類。機電系統的輸出接口能夠顯示整個系統的實時運行情況以及相關數據信息，操作者可以根據相應的信息來及時對機電系統做出相關指示，從而保證機電系統的安全平穩運行，完成生產任務。

4 結語

綜上所述，機電一體化是多個機電子系統融合的產物，是現代生產領域內的重要工具，因此對其研究具有巨大的現實意義與社會意義。作為機電一體化技術的重要構成，接口技術的質量直接決定了整個系統運行能否流暢；同時接口技術可將各個子系統進行有機的整合，發揮各自的長處，將其優勢發揮到最大化。比如多聯機空調噪音控制越來越小，節能措施越來越有效，制造工藝和現場焊接等方面的要求提高。總之，機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上逐漸發展起來的，在未來會隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要，并且我們對機電接口技術的研究也必然會推動機電一體化理論的進程與發展。

參考文獻

機電一體化理論范文6

1 高職機電專業人才培養中存在的問題

我國的機械制造業快速發展，對機電專業的人才需求數量也在逐漸的遞增，尤其是具有高素質、高技能的專業人才，而目前高職院校培養出來的學生與社會的要求還存在一定的距離，原因之一為高職院校機電專業培養模式還存在不足。

①專業定位不準確。高職院校的學生一般基礎知識相對比較差，同時其在校期間接受的教育的時間一般為3年，而高職院校在給機電專業定位的時候將其按照“機械+電器”的要求進行定位，這樣造成學生很難在短時間內學習到豐富的相關知識，結果造成他們缺失了特色專業優勢。②教學內容落后、手段單一。雖然高職院校一直在強調實踐教學，重視學生的實踐能力的培養，但是具體到教學過程中，教師由于受到其傳統思想以及其它因素的限制，教師還是過多的采取課堂化理論教學模式，結果導致了理論教學與實踐教學相脫離，而且其教學的內容主要集中在對書本傳統知識的講解，忽視了機電技術的發展與創新性。③機電實踐訓練設備不完善。高職院校雖然在教學手段以及教學理念等方面進行了較大力度的改革，高職院校也在積極地探索校企合作模式，但是由于受到資金、場地的限制，高職院校在培養學生實踐技能的硬件設施上投入的力度還不夠。

2 高職機電一體化專業人才培養改革措施

針對高職院校在人才培養中存在的問題，寧夏工商職業技術學院機電專業人才改革措施主要從高職院校教學改革入手，通過更新教學理念、整合機電課程設置、提高師資力量等培養機電一體化的專業人才。

2.1 明確人才培養目標。在進行機電一體化專業人才培養改革前，高職院校首先需要明確機電一體化的含義以及培養一體化專業人才的意義，根據寧夏工商職業技術學院對其當地的企業進行的調研發現：企業對機電專業學生的需求量在逐年上升，但是機電專業學生在企業中的工作能力卻表現得不理想，分析其原因就是因為學生具有的機電專業能力結構比較的單一，因此培養機電一體化專業人才是當地企業發展的要求；其次機電一體化專業應培養綜合素質高、業務能力強、具有不斷追求新知識、實事求是、獨立思考、勇于創新、踏實苦干的精神的專業人才。

2.2 利用校企合作改革課程體系和教學內容。首先依據“多能并重，學做一體，校企融通”的校企合作、工學結合的人才培養模式要求，在分析調研企業崗位需求和梳理典型工作任務的基礎上，把企業生產要求與行業企業標準以及國家職業技能鑒定標準結合起來確定課程學習領域；其次以提高“綜合職業能力”為目標建立學習領域課程模式。每門課程不是傳授單純的專業知識，而是讓學生在盡量真實的職業情境中學習“如何工作”，即以工作過程為導向，依據機電行業領域的職業能力和相關工作任務要求，以學生為主體完成理論與實踐一體化的綜合學習任務。

2.3 構建完善的教學質量保障體系。人才的培養要依托具體的教學活動，完善的教學質量保障體系是培養專業一體化人才的基礎，因此高職院校要通過制定相應的制度、構建系統的教學質量評估機構以及改變傳統的考核標準等提高對機電專業人才能力的培養。首先高職院校要根據機電一體化人才培養目標的相關要求，制定相關的教學質量監督體系制度規范；其次要改變傳統單一的考核標準，建立多元化、多形式的考核標準，高職院校要成立以學校、企業、教師、家長等多主體組成的考核機制，對學生的考核不再以期末考試成績為唯一標準，而是根據學生在平時學習以及在企業實習表現等形成校內和校外雙向評價體系。

2.4 建設“教、學、做”一體化的校內外實訓基地。實踐教學是整個機電專業教學活動的重點，它是學生掌握一體化技能的關鍵，因此高職院校要投入相應的資金建設“教、學、做”一體化的校內外實訓基地，首先高職院校要積極吸引具有一定經濟實力的企業進入學校建設“校中廠”為學生提供真實的工作環境；其次高職院校也要積極購置與機電崗位條件相符的硬件實訓教學設施，參照機電企業的工作環境，為學生創建“教、學、做”一體化教室，按照企業的生產規章制度要求學生的訓練等。