時(shí)間:2023-05-31 15:07:33
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一、論文提綱.........................................1
二、內(nèi)容摘要及關(guān)鍵詞..................................2
三、正文............................................3-9
四、參考文獻(xiàn)..........................................10
論文提綱
1、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
2、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
3、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
4、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
5、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場(chǎng)管理體系不完善
內(nèi)容摘要、關(guān)鍵詞
摘要:隨著科技日益直向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,機(jī)電一體化逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要推助力?,F(xiàn)如今,我國(guó)的機(jī)電一體化已取得初步成效,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,有效解決了人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、不可控質(zhì)量影響因素多等問(wèn)題。本文將對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要概述,并展望其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)
探究機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用
一、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性:
(一)使用安全性和可靠性提高
一般機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動(dòng)監(jiān)視、提醒、報(bào)警等自動(dòng)保護(hù)功能,可以減少和避免人身和設(shè)備事故,設(shè)備的使用安全性能明顯提高。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
一體化的機(jī)電產(chǎn)品具有自動(dòng)控制和自動(dòng)處理信息的功能,其靈敏度、精確度等都有很大提高,可以確保機(jī)械按照設(shè)計(jì)要求完動(dòng)工作,減少人為者主觀因素的影響。
(三)人機(jī)交流和復(fù)合功能進(jìn)一步得到提升
一體化機(jī)電普遍采用電子屏數(shù)字顯示和程控技術(shù),減少了許多外延性的操作,更加方便、簡(jiǎn)單,人機(jī)互動(dòng)更容易。自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)等便多的智能化功能,能在不同工作場(chǎng)合領(lǐng)域適應(yīng)更多的工作要求。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
(一)數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床又稱數(shù)字控制機(jī)床,是配置程序控制系統(tǒng)的一種自動(dòng)化機(jī)床。經(jīng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,機(jī)電一體化技術(shù)是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的可靠支撐,不僅提了升數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量以及加工效率,同時(shí)還有助于加工性能多樣化,以滿足多元化的工業(yè)生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中,機(jī)電一體化技術(shù)為總線系統(tǒng)和CPU之間的多重連接提供便利,這對(duì)提高管理效率,豐富數(shù)控機(jī)床種類極為重要。首先,可以削弱多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的排斥效應(yīng),為機(jī)床使用周期的延長(zhǎng)、生產(chǎn)效率的提高奠定了良好基礎(chǔ);其次,用戶可以按照實(shí)際生產(chǎn)需求,對(duì)操作管理進(jìn)行自定義設(shè)計(jì),大幅度提高了數(shù)控機(jī)床的智能化水平。
(二)分布式控制系統(tǒng)
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng),可以針對(duì)性解決集中控制系統(tǒng)的不足。首先,便于分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制流程簡(jiǎn)化,提高操作穩(wěn)定性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)主機(jī)的有效管控。其次,可以強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全管理。具體來(lái)講,分布式系統(tǒng)與機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)合,有助于控制級(jí)別多樣化,以便針對(duì)不同生產(chǎn)情況,主機(jī)可以進(jìn)行不同的操作管理。同時(shí),還可以化繁為簡(jiǎn),優(yōu)化在線生產(chǎn)以及生產(chǎn)計(jì)劃等功能,大幅度減少因控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的一系列后續(xù)問(wèn)題。
(三)全自動(dòng)照相機(jī)
全自動(dòng)照相機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的另一代表性產(chǎn)品。該類型照相機(jī)可以利用微電子技術(shù),根據(jù)光線條件、拍攝距離等,自動(dòng)對(duì)光圈、曝光速度以及焦距進(jìn)行最優(yōu)化選擇。全自動(dòng)照相機(jī)主要分為機(jī)械與電子兩大組成部分,它們互相協(xié)作,是一個(gè)不可分割的整體。全自動(dòng)照相機(jī)不僅包含精密機(jī)械以及復(fù)雜電路,同時(shí)還涉及光電檢測(cè)、液晶顯示等多種先進(jìn)技術(shù)。
(四)工業(yè)機(jī)器人
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,危險(xiǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及作業(yè)環(huán)境惡劣等情況在所難免,這導(dǎo)致人工操作存在諸多安全隱患?;诖耍藗兘Y(jié)合機(jī)電一體化技術(shù),利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行高危操作,以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及作業(yè)危險(xiǎn)性,有效避免安全事故頻發(fā)問(wèn)題。縱觀工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史,有3個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn):第一代機(jī)器人只能機(jī)械性重復(fù)簡(jiǎn)單工作,其自動(dòng)化水平以及對(duì)于外界環(huán)境變化的敏感度偏低;第二代機(jī)器人可以部分感知外界工況,并可對(duì)部分信息進(jìn)行判斷與分析;第三代機(jī)器人的智能化水平較高,基本可以模擬人腦思維模式。這也是當(dāng)下機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)核心課題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(一)人工智能
人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化建設(shè)提供了可靠技術(shù)支撐。人工智能,就是指機(jī)械設(shè)備擁有人腦思維能力,可以自主思考問(wèn)題,并及時(shí)對(duì)傳感器收集信息進(jìn)行有效分析與處理。與前兩代機(jī)器人相比,第三代機(jī)器人的人工智能水平得到大跨步發(fā)展。與此同時(shí),學(xué)習(xí)能力也是人工智能技術(shù)的重中之重,可以有效提升機(jī)電設(shè)備控制管理系統(tǒng)的精確性、高效性。
(二)網(wǎng)絡(luò)化
當(dāng)今社會(huì)是信息化時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要發(fā)展趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)信息通訊技術(shù)的合理應(yīng)用,可以強(qiáng)化機(jī)電一體化的遠(yuǎn)程管控質(zhì)量,工作人員不需要對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,就可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)反饋生產(chǎn)信息,對(duì)生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,并根據(jù)實(shí)際情況,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。
(三)模塊化
實(shí)現(xiàn)模塊化是機(jī)電一體化發(fā)展的迫切需求。然而,由于市場(chǎng)上的機(jī)電一體化產(chǎn)品五花八門(mén),且不同配件往往產(chǎn)于不同的制造廠商,導(dǎo)致同一類型的機(jī)械設(shè)備多少會(huì)存在一定差異。同時(shí),模塊化對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提出了更嚴(yán)格的要求,真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化,并不容易。因此,相關(guān)人員應(yīng)加大研發(fā)力度,充分調(diào)動(dòng)一切可利用資源,不斷拓展資金渠道,為部件接口統(tǒng)一化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
四、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
為應(yīng)對(duì)技術(shù)壁壘和反傾銷,應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會(huì)、出口企業(yè)建立全面系統(tǒng)的專業(yè)信息平臺(tái)。我國(guó)缺和一個(gè)綜合性的信息平臺(tái),使政府的調(diào)控和監(jiān)督作用難以有效發(fā)揮,行業(yè)協(xié)會(huì)的作用也很難到位,企業(yè)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)口國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等信息滯后,技術(shù)發(fā)展遇到壁壘。
五、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場(chǎng)管理體系不完善
我國(guó)有許多產(chǎn)品沒(méi)有建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),存在有標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一或低于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。這對(duì)于向其它國(guó)家作為主機(jī)出口發(fā)展方向的企業(yè)是一個(gè)無(wú)缺失。執(zhí)法的不嚴(yán)不及明也使企業(yè)沒(méi)有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識(shí),使我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)存在很大的質(zhì)量疑問(wèn)。
要使我國(guó)的機(jī)電產(chǎn)品在國(guó)際上有一足之地,要完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)的建設(shè)。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、電子信息技術(shù)等多方面內(nèi)容,對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有直接性影響。只有機(jī)電一體化理念與時(shí)俱進(jìn),才能保障我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)力在國(guó)際市場(chǎng)占有一席之地。因此,相關(guān)政府主管部門(mén)應(yīng)健全制度體系,完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),積極拓展資金渠道,鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新技術(shù),促進(jìn)機(jī)電一體化在人工智能、網(wǎng)絡(luò)以及模塊化、綠色化等方面實(shí)現(xiàn)大跨步的飛躍,為社會(huì)發(fā)展以及GDP增長(zhǎng)提供可靠推助力。
參考文獻(xiàn)
1、謝明揚(yáng),杜明鑒.機(jī)電一體化技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].南方農(nóng)機(jī),2018,49(09):144+148.
2、 關(guān)磊.基于PLC/單片機(jī)控制的光機(jī)電一體化系統(tǒng)的研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育,2018(07):190.
【論文摘要】:介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,研究了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),指出了未來(lái)發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來(lái),光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高,運(yùn)算速度加快,通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái),科技領(lǐng)域急起直追,我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí),可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測(cè)技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2)激光測(cè)距,其探測(cè)距離遠(yuǎn),測(cè)距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測(cè)器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng),極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]劉志,朱文堅(jiān).光機(jī)電一體化技術(shù),現(xiàn)代制造工程,2001(12)
[2]梁進(jìn)秋.微光機(jī)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.光機(jī)電信息,2000(8)
[3]宋云奪編譯.光機(jī)電一體化業(yè)的未來(lái).光機(jī)電信息,2003(12)
[論文摘要]機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。
一、機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門(mén)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣技術(shù)學(xué)科,而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合,它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中,遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí),能自動(dòng)采取保護(hù)措施,避免和減少人身和設(shè)備事故,顯著提高設(shè)備的使用安全性。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能,其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作,使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí),由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化,使得生產(chǎn)能力大大提高。例如,數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
(四)具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能,能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域,滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如,電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能,使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
(五)調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí),可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序,然后根據(jù)不同的工作對(duì)象,只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入,即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施,使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛,涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置,控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來(lái)控制。除此之外,機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性,而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能,即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能,而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
(一)機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ),因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
(二)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主,包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
(三)傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量,同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高,運(yùn)算速度加快,通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái),科技領(lǐng)域急起直追,我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。
從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí),可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測(cè)技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2)激光測(cè)距,其探測(cè)距離遠(yuǎn),測(cè)距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測(cè)器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng),極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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[4]左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用.激光雜志,1999(4)
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[論文摘要]機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。
一、機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門(mén)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣技術(shù)學(xué)科,而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合,它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中,遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí),能自動(dòng)采取保護(hù)措施,避免和減少人身和設(shè)備事故,顯著提高設(shè)備的使用安全性。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能,其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作,使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí),由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化,使得生產(chǎn)能力大大提高。例如,數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
(四)具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能,能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域,滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如,電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能,使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
(五)調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí),可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序,然后根據(jù)不同的工作對(duì)象,只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入,即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施,使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛,涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置,控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來(lái)控制。除此之外,機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性,而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能,即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能,而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
(一)機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ),因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
(二)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主,包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
(三)傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量,同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門(mén)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興邊緣技術(shù)學(xué)科,而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合,它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中,遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí),能自動(dòng)采取保護(hù)措施,避免和減少人身和設(shè)備事故,顯著提高設(shè)備的使用安全性。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能,其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作,使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí),由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化,使得生產(chǎn)能力大大提高。例如,數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
(四)具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能,能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域,滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如,電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能,使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
(五)調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí),可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序,然后根據(jù)不同的工作對(duì)象,只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入,即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施,使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛,涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。
④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置,控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來(lái)控制。除此之外,機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過(guò)其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性,而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能,即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能,而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
(一)機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ),因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
(二)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主,包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
(三)傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量,同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。
(四)信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求,信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測(cè)系統(tǒng)反饋的信息,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策,以對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制,實(shí)現(xiàn)控制功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品中,信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。
(五)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是運(yùn)動(dòng)部件,常采用機(jī)械、電液、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對(duì)象不同而有較大的差異。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者,其性能好壞決定著整個(gè)產(chǎn)品的性能,因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機(jī)電一體化產(chǎn)品的五個(gè)組成部分在工作時(shí)相互協(xié)調(diào),共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上,各組成部分通過(guò)各種接口及其相應(yīng)的軟件有機(jī)地結(jié)合在一起,構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
(一)定位與培養(yǎng)目標(biāo)不同根據(jù)人才培養(yǎng)分類,可分為學(xué)術(shù)型人才、技術(shù)技能型人才。教育部副部長(zhǎng)魯昕在2014年中國(guó)發(fā)展高峰論壇表示,我國(guó)將實(shí)行兩類人才、兩種模式的高考,即技術(shù)技能型人才和學(xué)術(shù)型人才的兩種高考模式。技術(shù)技能型人才又分為工程師、高級(jí)技工,以及高素質(zhì)勞動(dòng)者三種。在高職教育體系中,高職??频臋C(jī)電一體化專業(yè)定位為機(jī)電行業(yè)培養(yǎng)技術(shù)技能型人才,即高級(jí)技工和高素質(zhì)勞動(dòng)者,包括機(jī)電設(shè)備的安裝維修,機(jī)電設(shè)備的操作與維護(hù)等工作。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,以及生產(chǎn)服務(wù)第一線崗位技術(shù)含量的革新和提高,對(duì)技術(shù)技能型人才提出了更高的要求。魯昕指出之前的職業(yè)教育只講技能,隨著信息技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí),技能需以技術(shù)為基礎(chǔ)。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)作為本科層次的職業(yè)教育,就是應(yīng)該在高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)上,培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐技能和應(yīng)用能力的更高層次的技術(shù)技能型人才,能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和科技水平發(fā)展對(duì)就業(yè)崗位所帶來(lái)的各種變化。目前,應(yīng)用本科作為職業(yè)本科教育,其定位比較模糊,在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)三者關(guān)系上,過(guò)分強(qiáng)調(diào)科研研究,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),沒(méi)有突出社會(huì)服務(wù)的方向,更多地定位于教學(xué)科研型大學(xué),許多應(yīng)用本科院校一心向往建成“一流本科院校”。應(yīng)用本科目前的定位主要是受當(dāng)今社會(huì)“重學(xué)術(shù)輕技能”思想觀念和等級(jí)觀念的約束和束縛,也是社會(huì)對(duì)大學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制和考核標(biāo)準(zhǔn)所造成的。由于應(yīng)用本科的定位模糊,因此,應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)的定位也相應(yīng)的比較模糊,造成了應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)上偏向?qū)W術(shù)型人才的培養(yǎng),體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中,則表現(xiàn)為注重學(xué)生理論知識(shí)的培養(yǎng)和考核,忽視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和考核。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在定位和培養(yǎng)目標(biāo)上,與職業(yè)教育的定位和培養(yǎng)目標(biāo)是有很大差距的,這是制約高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)實(shí)現(xiàn)有效銜接的一個(gè)重要因素。正是由于應(yīng)用本科本身的定位和培養(yǎng)目標(biāo)與高等職業(yè)教育的差距,使得目前機(jī)電一體化專業(yè)高職??婆c應(yīng)用本科的銜接,不管采用哪種方式進(jìn)行銜接,都存在一定的缺陷。
(二)應(yīng)用本科機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)不足高等職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。高職專科機(jī)電一體化專業(yè),通過(guò)工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)等方式,培養(yǎng)學(xué)生具備從事機(jī)電一體化設(shè)備的操作、組裝、調(diào)試、維護(hù)維修等能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)以學(xué)科為導(dǎo)向,主要通過(guò)課堂講授為主,教學(xué)效果考核往往以筆試為主,培養(yǎng)學(xué)生的能力通過(guò)灌輸理論知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于應(yīng)用本科院校的定位以及培養(yǎng)目標(biāo)與高等職業(yè)教育的要求存在一定的差距,以及應(yīng)用本科院校在教學(xué)過(guò)程中長(zhǎng)期以來(lái)形成的慣性,使得應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),輕視實(shí)踐。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面不重視,實(shí)踐條件不足,造成培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生應(yīng)用能力不強(qiáng)。這是應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題之一,也是妨礙高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)有效銜接的重要因素之一。
(三)課程體系銜接存在問(wèn)題課程體系是高職專科、應(yīng)用本科各自的定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體表現(xiàn)。高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)定位為機(jī)電行業(yè)職業(yè)技能型人才的培養(yǎng),以實(shí)用為主,必需、夠用為度,主要培養(yǎng)機(jī)電行業(yè)的技能型人才,即高級(jí)機(jī)電維修維護(hù)技工和高素質(zhì)機(jī)電設(shè)備操作者。應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)應(yīng)該在高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)上,培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐技能和應(yīng)用能力的更高層次的機(jī)電行業(yè)的技術(shù)技能型人才。機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接時(shí),應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的課程體系進(jìn)行設(shè)計(jì),使其滿足機(jī)電一體化專業(yè)高職專科生進(jìn)入應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)后,能夠繼續(xù)有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前,專接本模式,課程基本與高職??葡嗤?,不同的是教材不一樣,一個(gè)是高職高專的教材,一個(gè)是本科教材而已,基本上沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)。專轉(zhuǎn)本模式,應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)的課程設(shè)置上,前兩年基本上是機(jī)械方面課程,后面兩年是電方面的課程,高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入本科后,主要就是進(jìn)行電方面課程的學(xué)習(xí)。無(wú)論是專接本,還是專轉(zhuǎn)本模式,高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在完成三年??茖W(xué)業(yè)后,進(jìn)入本科階段學(xué)習(xí),課程銜接得不是很好,這是進(jìn)行高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接需要解決的問(wèn)題。
(四)教師素質(zhì)由于許多應(yīng)用本科院校定位于教學(xué)科研型大學(xué),許多教師科研能力強(qiáng),理論基礎(chǔ)扎實(shí),許多教師都是直接引進(jìn)博士畢業(yè)生,這些教師是在研究型或教學(xué)研究型環(huán)境下培養(yǎng)出來(lái)的,缺乏在生產(chǎn)服務(wù)第一線工作的經(jīng)驗(yàn),沒(méi)有在企業(yè)經(jīng)歷過(guò)職業(yè)鍛煉,因此造成部分教師職業(yè)應(yīng)用能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。高職教育對(duì)教師素質(zhì)的要求與一般學(xué)術(shù)型本科教育對(duì)教師素質(zhì)的要求不同,高職教育強(qiáng)調(diào)教師的雙師素質(zhì),既要求教師具有扎實(shí)的理論水平,同時(shí)也要求教師具有職業(yè)背景,具有職業(yè)應(yīng)用能力,否則怎么來(lái)教育、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力?許多應(yīng)用本科院校由于定位教學(xué)科研型,在人才引進(jìn)和教師素質(zhì)培養(yǎng)方面,注重教師人才的學(xué)術(shù)能力、科研能力。許多應(yīng)用本科院校在人才引進(jìn)方面明確要求引進(jìn)博士,強(qiáng)調(diào)引進(jìn)人才的學(xué)術(shù)能力,同時(shí),應(yīng)用本科院校對(duì)教師的考核以及職稱的評(píng)定都是強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)能力,要求發(fā)表一定數(shù)量的高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文以及一定的科研項(xiàng)目,而幾乎沒(méi)有對(duì)教師的職業(yè)應(yīng)用能力等方面進(jìn)行考核和評(píng)定。這些原因都造成了應(yīng)用本科院校的教師們更愿意從事學(xué)術(shù)科研工作,形成了“重學(xué)術(shù)輕應(yīng)用”的風(fēng)氣。這些因素都是造成應(yīng)用本科教師科研能力、學(xué)術(shù)能力強(qiáng),而職業(yè)應(yīng)用能力欠缺的原因。這是應(yīng)用本科院校作為高等職業(yè)教育的組成部分存在的不足。機(jī)電一體化作為一名綜合了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多門(mén)技術(shù)的專業(yè),更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手應(yīng)用能力,包括機(jī)械圖紙繪制;機(jī)械設(shè)備的安裝、維護(hù)維修;電氣線路的設(shè)計(jì)、檢修;程序的設(shè)計(jì)、編寫(xiě)等能力。因此從事機(jī)電一體化高職教育的教師更需要具備一定的應(yīng)用能力。目前應(yīng)用本科從事機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)的教師應(yīng)用能力的缺乏,是機(jī)電一體化專業(yè)高職??婆c應(yīng)用本科銜接的障礙之一。
二、解決問(wèn)題的建議
將高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)的機(jī)電專業(yè)進(jìn)行銜接是社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型對(duì)機(jī)電應(yīng)用型人才需求的必然要求,也是完善我國(guó)機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的需要。針對(duì)高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行銜接存在的問(wèn)題,提出一些建議和意見(jiàn)。
(一)應(yīng)用本科應(yīng)定位職業(yè)教育要想高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接,關(guān)鍵就是要將應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育。許多應(yīng)用本科定位于教學(xué)研究型大學(xué),甚至希望向一流本科學(xué)術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型,這同現(xiàn)在社會(huì)普遍對(duì)高等職業(yè)教育存在認(rèn)識(shí)上的偏差有關(guān),同時(shí)也與當(dāng)前對(duì)高等教育的評(píng)價(jià)機(jī)制有關(guān)。由于歷史等一些原因,在社會(huì)上普遍存在“輕實(shí)踐、重理論”的思想,特別是本科院校,認(rèn)為重視實(shí)踐,進(jìn)行職業(yè)教育是低人一等的事情。這種思想不清除,應(yīng)用本科就不可能真正向高等職業(yè)教育靠攏。應(yīng)用本科的定位也與目前大學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制有關(guān)。目前對(duì)大學(xué)的評(píng)價(jià)考核以及排名,主要關(guān)注的是學(xué)術(shù)成果,例如論文數(shù)量與質(zhì)量,科研經(jīng)費(fèi)量,博士點(diǎn)、碩士點(diǎn)數(shù)量等。這就造成了許多應(yīng)用型本科將學(xué)術(shù)研究放在重要的位置,將學(xué)術(shù)論文、科研課題數(shù)量作為考核教師標(biāo)準(zhǔn)。要想應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育,除了扭轉(zhuǎn)社會(huì)對(duì)高等職業(yè)教育的觀念,還必須對(duì)應(yīng)用本科建立合理的評(píng)價(jià)和考核機(jī)制,國(guó)家加大對(duì)職業(yè)教育,特別是高層次職業(yè)教育的投入,可以對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重大作用的一些應(yīng)用本科在資金、教學(xué)資源等方面進(jìn)行傾斜。對(duì)應(yīng)用本科教師,建立合理的評(píng)價(jià)考核機(jī)制與職稱評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),加大對(duì)教師應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核,減少學(xué)術(shù)研究方面的考核,讓學(xué)校和教師的重心向應(yīng)用能力培養(yǎng),向技術(shù)技能教育轉(zhuǎn)移,使應(yīng)用本科真正地定位于高等職業(yè)教育,使應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)行業(yè)真正向職業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向挺進(jìn)。
(二)加大實(shí)踐教學(xué)量、改善實(shí)踐條件由于高職教育的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)應(yīng)用能力,而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,不能只靠理論傳授,應(yīng)該將理論與實(shí)踐結(jié)合,通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作等多種實(shí)踐方式,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的目的。高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)基本上都是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)踐手段和方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力方面還有所不足,主要也是受“重理論、輕實(shí)踐”的影響。應(yīng)用本科院校機(jī)電相關(guān)專業(yè)作為機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的一部分,必須轉(zhuǎn)變思想,將定位轉(zhuǎn)移到學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)方面上來(lái),加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)條件的建設(shè),同時(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作,建立校外實(shí)踐區(qū)。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,建立起一套完善的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系,強(qiáng)調(diào)突出過(guò)程考核的重要性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)量,對(duì)機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)維修增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì),同時(shí)也應(yīng)改善實(shí)踐條件,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。
(三)課程體系銜接由于課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體表現(xiàn),高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)作為機(jī)電行業(yè)高職教育的兩個(gè)階段,應(yīng)該從整體上對(duì)課程體系進(jìn)行銜接。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對(duì)課程體系進(jìn)行設(shè)計(jì),使高職??茩C(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入本科階段后,能在原來(lái)基礎(chǔ)上繼續(xù)提高。針對(duì)專接本模式,應(yīng)該設(shè)置好課程體系,而不是簡(jiǎn)單采用相同的課程,不同教材,應(yīng)該在滿足應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力和理論知識(shí)更高要求和需要的基礎(chǔ)上,進(jìn)行統(tǒng)一的課程體系設(shè)計(jì)。針對(duì)專轉(zhuǎn)本模式,應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)的課程設(shè)置上,應(yīng)該從重視理論知識(shí),向理論和實(shí)踐并重方向發(fā)展。由于應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)的機(jī)械方面課程,以及電氣方面的一些基礎(chǔ)課程被安排在前兩年進(jìn)行,因此,在課程設(shè)計(jì)上,可以對(duì)進(jìn)入本科學(xué)習(xí)階段的高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生提供機(jī)械、電氣方面的選修課程,讓他們能補(bǔ)上這些課程。