机电一体化技术及专业前景

机电一体化技术及专业前景
作者：杨雪君
来源：《商》2013年第20期
作者简介：杨雪君（1972.12-），女，湖北襄樊人，讲师，硕士，研究方向高职教育，机电。

摘要：由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新，国内急需大量先进制造技术专业人才毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。

关键词：机电一体化；技术；前景
一、机电一体化
机电一体化，是应用电子信息（传感器，计算机，控制）技术，是机械结构更柔性化技术化的学科。

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，即结合应用机械技术和电子技术于一体。

是机械（machanism）和电子技术（electronics）的合成词。

机电一体化系统的组成要素有：计算机，机械装置，传感器，执行装置和动力源。

按照控制形式可以分为：闭环系统，半闭环系统，开环控制。

把人体作为一个机械系统的话，那么人的骨骼，四肢相当于机械装置，人的神经系统相当于传感器，血液内脏相当于动力源，肌肉相当于执行装置，人的大脑相当于计算机。

1.机电一体化的含义：
“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，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics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。

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。

2.机电一体化技术
机电一体化技术，是在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，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、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。

3.机电一体化技术发展
3.1 数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。

数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。

数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.2 智能化
即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。

例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。

3.3交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。

随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。

4.机电一体化技术五大组成要素与四大原则：
（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。

（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。

接口耦合：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能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

能量转换：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。

信息控制：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。

运动传递：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。

二、机电一体化专业就业前景
市场调研发现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。

机电一体化专业就业前景主要就业岗位：机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理；普通机床的数控化改装等。

机电一体化专业就业前景次要就业岗位：机电一体化产品的设计、生产、改造、技术服务等。

就业方向及相应业务规格：车间技术员、工艺员方向：①具有车间生产管理、组织协调能力。

②具有加工工艺规程编制和工艺装备设计的能力。

③具有较强的读图、CAD绘图、运用计算机办公系统和文字处理能力。

④具有机电一体化设备的调试和操作的初步能力。

学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A 级证书，建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书。

现代制造技术运用方向：①掌握现代制造软件、机械CAD/CAM等知识。

②具有较强的数控机床编程、操作、调试、维护等能力。

③具有较强的机制工艺规程编制和工艺装备设计能力。

④具有初步的数控设备改造能力。

学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A级证书，建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书、Pro-E程序员证书。

现代设备管理与维修方向：①具有工业企业现代设备管理与运行维护的能力。

②具有常规设备的选型、安装、调试与改造的能力。

③具有机床电器控制和计算机控制运用的能力。

④掌握机械CAD/CAM的基本知识。

（作者单位：黄冈职业技术学院机电系）
参考文献：
[1]殷际英. 光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社，2003
[2]芮延年. 机电一体化系统设计[M]. 北京：机械工业出版社，2004。