机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体

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1、机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛 应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技 术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技 术(Opto-mechatronics) (Opto-mechatronics) (Opto-mechatronics)方向发展，应用范围愈来 愈广。目录简介来源概念要素原则 内容 培养目标 就业方向 发展方向 发展前景 培养要求 课程设置 相关图书介绍 图书信息 内容简介 图书目录 图书信息 图书目录 简介 来源 概念 要素 原则 内容 培养目标 就

2、业方向 发展方向 发展前景 培养要求 课程设置 相关图书介绍 图书信息 内容简介 图书目录 图书信息 图书目录 展开编辑本段简介日本企业界在 1970 年左右最早提出 “机电一体化技术 ”这一概念当时他们取名为 “Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一 门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉 的系统技术， 目前正向光机电一体化技术（ Opto-mechatronics ）（ Opto-mechatronics ） （Opto-mechatronics）

3、方向发展，应用范围愈来愈广。编辑本段来源机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是将 英文 Mechanics 的前半部分和 Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机 械技术和电子技术的有机结合。这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的 工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机 械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。编辑本段概念机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业 领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应

4、用机械技术、微电子 技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术 等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、 运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质 运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路 的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可 靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。编辑本段要素1、五大组成要素：一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感

5、知组成 要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、 框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正 常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状 态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控 制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指 令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的 指令，控制整个系统有目的的运行。执行

6、机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功 能。编辑本段原则2、机电一体化四大原则：构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传 递、信息控制与能量转换四大原则。两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行 码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而 两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号 要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑 规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功

7、能，使信息按规定的模式进行 交换与传递。运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运 动控制为目的的优化。在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、 传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息 控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交 流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转 换方法及原理。编辑本段内容（1）机械技术 机械技术是机电一体化的基础，机械技术

8、的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应， 利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩 小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机 械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机 械制造技术。（2）计算机与信息技术 其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技 术均属于计算机信息处理技术。（3）系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体 分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统

9、各部 分有机连接的保证。（4）自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制 技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。（5）传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强， 系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境 的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保护。（6）伺服传动技术 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转 换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。编辑本段培养

10、目标本专业培养德、智、体、美全面发展，具有创业、创新精神和良好职业道德的高等专门 人才，掌握机械技术和电气技术的基础理论和专业知识；具备相应实践技能以及较强的实际 工作能力，熟练进行机电一体化产品和设备的应用、维护、安装、调试、销售及管理的第一 线高等技术应用型人才。编辑本段就业方向 机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生在校期间除学习各种机械、电 工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职 业资格证书考试，充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、 公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业

11、自动化管 理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售 经营管理等等。编辑本段发展方向20世纪 90 年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶 段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头 脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设 计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人 工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发 展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。 机电一体化是集机械

12、、电子、光学、 控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进 步。未来机电一体化的主要发展方向有：1.智能化。智能化是 21 世纪机电一体化技术发展 的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控 机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基 础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新 思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到 更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不 必

13、要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能， 则是完全可能而必要的。模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多， 研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一 项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有 视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这 样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准， 以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准， 但可以通过

14、组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以 肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化 将给机电一体化企业带来美好的前程。网络化。20 世纪90 年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞 速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。 各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研 制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。现场总

15、线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接 成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system， CIAS),使 人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方 向发展。微型化。微型化兴起于20世纪80 年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发 展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一 体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物 医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优

16、势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术， 微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两 类。绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一 方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色 产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和 销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少， 资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。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，报废后能回收利用。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。 表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来