高职机电一体化技术专业课程改革的探索与实践
作者：刘焕平
来源：《教育与职业·理论版》2009年第02期
［摘要］以技能培养为主线，构建理论教学和实践教学体系，实施任务中心课程和综合实践课程开发，建立“教、学、做”一体的教学模式改革，对技能型人才的培养具有极大的推动作用。
［关键词］高职高专课程体系课程改革机电一体化技术专业
［作者简介］刘焕平（1965- ），女，河北丰润人，石家庄职业技术学院机电系副教授，主要研究方向为工业控制。（河北石家庄050081）
［中图分类号］G712［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2009）03-0121-02
机电一体化技术是机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术的有机统一体。高等职业院校开设机电一体化技术专业，应明确专业培养目标，构建合理课程体系，防止出现教学内容繁多、知识堆积、专业技能不突出的现象。我院机电一体化技术专业以技能培养为主线，将机电行业中广泛采用的微控制器（单片机）技术作为技术课程的核心，实施“以电为主，以机为辅，侧重控制”的课程体系开发和学生技术能力培养，推行任务中心课程和综合实践课程，构建“教、学、做”一体的人才培养模式，使得专业特色逐渐凸显，教学水平和社会声誉逐年提高。
一、明确人才培养方案，构建合理的课程体系
高职院校的人才培养方案应适应市场需求，瞄准经济与产业结构调整的走向。机电行业在我国经济发展中具有重要的支柱地位。机械类行业主要包括通用机械、机械制造、电机、轻工、交通工具、建筑机械、家电、医疗器械、冶金石化设备、食品加工设备等行业。当前在这些行业中广泛采用了微控制器（单片机）作为其控制系统的核心，实现设备的自动控制、自动检测，如可编程控制器（PLC）就是单片机控制的一个典型应用。可见，以微控制器（单片机）为主的控制系统将在机电一体化行业发挥越来越大的作用。
我院机电一体化技术专业的人才培养计划中突出强调专业能力特别是单片机控制系统的开发设计和应用能力的培养。在教学实施过程中，紧紧围绕高职教育的培养目标，以单片机控制系统的开发设计和应用为主线，构建了“以电为主，以机为辅，侧重控制”的课程体系。以电为主，即在课程编排上增加电子类课程和实训课程比例。以机为辅，即将一些机械类课程整合，如将“机械原理”“机械零件”整合为“机械基础”，“刀具”“机床”“制造工艺学”整合为“机械设
计”，体现了“必需、够用”原则。侧重控制，即在机电一体化教学中把开发单片机控制应用系统作为深入专业教学的主线。围绕单片机应用系统的开发，取消了以8086为基础的“微机原理与接口技术”，将“单片机”拆分为“单片机原理”和“接口技术”，增设了“电子仿真技术”“EDA与Protel”（电路板设计）“单片机技术应用”“单片机C语言程序设计”“VisualBasic语言”等课程。
在课程体系中强调实践教学环节，在整个专业课的设置上采取“1+1”模式，即每一门专业课程均配有相应的课程设计/集中实训，学生学完一门专业课马上就进行本课程的综合训练。机电一体化技术专业的实践教学环节贯穿整个三年的教学过程，分阶段对学生进行技能培训，每一个阶段都有明确的目标。一年级让学生初步具有该专业的感性认识和基本技能。重点是CAXA机械制图和维修电工证的考核。二年级使学生在具有一定专业知识的基础上，掌握一定的专业技能。重点是电路板设计和电子仿真实际训练，使学生能熟练绘制电路板图，进行简单电路设计以及掌握电子仿真的应用。三年级主要进行综合能力的训练。重点是单片机应用系统设计，使学生具有直接上岗能力（或经短期培训后上岗）。为此，在第五学期开设了为期5周的综合训练，对全部专业课程进行集中的综合运用训练，将所学专业课的知识融为一体。这样，既能提高学生的综合技能水平，又能提高学生的就业竞争
力。
二、以工作任务为目标，开发专业技术课程
机电一体化技术专业课程的设计是以岗位任务为目标而确定的，根据企业“单片机应用系统”开发流程，对工作岗位进行分析，列出需要的知识和技能（见122页图）。
由122页图可以看出，整个开发过程是由多个环节组合而成的，每一个环节有不同的工作任务，对应开发流程中的各个环节需要相应的知识与技能来支持①。机电一体化专业课程的设置就是按照企业“单片机应用系统”开发实际过程的工作环节设计的（122页图引号中的内容是相应的课程名称）。
“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要素？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和 。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质量为m ，刚度为k ，粘性阻尼系数为c ,外力为()f t 。绘出系统力学模型，并推导系统的传递函数？（P10） 3. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3k 11轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 4. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏
度，一般取 （）。（P25） 5. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 6. 谐振频率的两个表达式？（P25） 7. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 8. 什么是刚性间隙？（P26） 9. 什么是柔性间隙？（P27） 10. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29） 11. 比较齿侧间隙的刚性消隙法和柔性消隙法的特点？（P26-P27） 12. 粘性阻尼系数的基本折算方法？（P25） 13. 增大粘性摩擦阻尼可以减小质量大、刚度低的机械系统的振幅并加速振动的（）？（P25） 14. 机电一体化系统中间隙的主要形式及常用的齿轮侧间隙消除法？（P26-P29） （三）第三章复习题 1. 传感器？（P41） 2. 什么是传感器的灵敏度？（P43） 3. 什么是传感器的迟滞性？（P43） 4. 什么是重复性？（P43） 5. 常用的直线位移测量传感器有哪些？（P44） 6. 常用角位移测量传感器有哪些？（P44） 7. 什么是电容传感器？（P44） 8. 变极距型电容传感器实现线性输出时，必须满足的条件为（）（P45） 9. 电感式传感器？（P46） 10. 光栅？（P47） 11. 光栅的组成？（P47） 12. 已知光栅条纹密度为250条/mm，该光栅尺的栅距是多少？（P47） 13. 光栅条纹密度一般的衡量单位为（）？（P47） 14. 指示光栅和标尺光栅在安装时要注意（）？（P48） 15. 光栅尺的栅距是0.01mm，指示光栅和标尺光栅的倾斜角度为0.001弧度，则莫尔条纹的
习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：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；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。
机电一体化技术专业素质、知识、能力要求 一、素质结构 1、拥护党的基本路线，具有坚定正确的政治方向，爱岗敬业，实事求是，敢于创新，具有良好的职业道德和团队协作精神。 2、具有相应的文化科学知识，掌握本专业所必需的基本理论、基本技能，具有较快适应岗位实际工作的能力和素质，并能运用所学知识分析和解决工作中的问题。 3、具有健康的体魄和美好的心灵，较强的文字表达与语言沟通能力、坚强的意志与坦荡的性格，良好的人际关系。 二、知识结构要求 根据机电一体化技术专业知识复合度高的特点，掌握本专业必需的文化基础知识和专业理论基础知识，如计算机基础知识、机械工程图的识图、绘图知识；机械设计与机械制造工艺的基本知识；机电产品零部件的设计与制造基础知识；电气维修和PLC控制的基本知识；机电一体化设备安装、调试、使用、维护、修理的基础知识；数控原理、编程和数控机床结构与操作的基本知识等。 三、职业岗位与职业能力结构 1、本专业毕业生主要就业方向： （1）机电设备维护、修理企业 （2）机电设备和自动化生产线的科技开发公司 （3）各种从事机电产品的制造加工的工厂、企业 （4）与机电有关的各种高新技术产品的加工企业 （5）机电产品营销及与机电一体化技术有关的其他单位 2、职业岗位与主要工作业务分析 职业岗位与主要工作业务分析见表1
表1 职业岗位与主要工作业务分析 3、能力结构及要求 实施专业技能培养与职业标准对接；学生可考取绘图员、数控设备操作工、机修钳工、维修电工、PLC设计师等中级或高级职业资格证书。 (1) 具有较强的机械识图与绘图能力； (2) 具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制机械工程图，并获得绘图员中级以上操作证； (3) 具有较强的电工操作能力和维修能力，并获得维修电工操作证书； (4) 具有一般机电一体化产品的设计与计算能力； (5) 具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力； (6)具有较强的数控机床等机电设备安装维护、检测及故障排除能力 (7)具有较强的普通机床与数控机床等机电设备操作能力； (8)具有机电产品营销和一般的企业管理能力； 职业岗位能力分析见表2。
机电一体化复习提纲1.机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是 机电一体化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2.机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、 良好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死区误差；f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3.机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等 性能要求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达
到这些要求，主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链，简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4.滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。滚珠丝杠支承方式 有单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5.滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环，内循环。滚珠丝杠螺 母副中调整间隙和预紧的方法有垫片调整式（调整垫片来改变轴向力）、双螺母调节式（调整螺母来消除间隙或预紧）齿差调节式（左右螺母外端凸缘制成齿数差1的直齿圆柱齿轮）,原理是什么？滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式（轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低）、双推-双推式（刚度最高、易造成预紧力不对称）、双推-简支式（轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统）、双推-自由式（轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统），特点分别是什么？滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择（公称直径和基本导出的选择）。 6.直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙 法、轴向垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击，影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡，常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向
瑞安电大 机电一体化系统综合 实训报告 年级专业： 学号： 姓名： 实习单位： 岁月如流水般，一去不返。作为数控专业的一名学生，通过大学
提供的综合型学习平台，整合课堂中相关专业技能知识，从而具备了一名数控专业学生应该具备的基本能力以及素质。尤其通过最后这个阶段的机电一体化系统综合实训，我以理论联系实际的方法，巩固深化课本理论，进一步整合对机电综合知识，对其一体化产品、设备有了更高层次的认识。在实训中，走过了查找问题、发现问题、解决问题这三个阶段，加深了对数控技术的感性认识。最重要的是，通过实训提供的平台，得以窥探社会领域，开阔视野的同时，提高了自身社会交际水平。 一．实习目标 在XX公司进行实训，通过现场实习的方式，在这个过程中，进一步熟悉机械设备，并在实训中，掌握工艺流程，与此同时，在实训的八大项目中，我选取了PLC应用技术以及单片机控制技术，通过投入到实践中，将专业知识储备应用到生产一线中。从而对机电一体化系统的基本组成有了实质性的认识以及看法。在动手动脑的过程中，对于机电一体化控制方式、控制对象的基本特征及工作机理，有了深入的了解。在这个过程中，在教师指导以及师傅引导下，完成对典型机电一体化系统的组装、连接、调试，实现其基本控制功能。培养自身独立发现问题、分析问题以及解决问题的能力及工程实践的能力。 二．实习内容 （一）PLC应用技术 PLC实指可编程控制器，在工业环境下应用而设计的一种数字运算器操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来进行存储
执行逻辑运算、顺序运算、计时计数及运算等操作指令，并通过数字或模拟输出和输入，控制着各种类型的机器和生产。大致划分为扫描计数、用户程序执行阶段及输出刷新阶段。第一，扫描计数，当PLC 运行后，其工作过程划分为三阶段，1、输入采样，2、程序执行，3、输出刷新三个阶段。输入采样PLC以扫描方式按顺序读入所有的输入数据，并将它们存入I/O映像区中的单元内。输入结束后，转入到执行和刷新的阶段，在这两个阶段中，输入的状态和数据发生了变化，I/O中相应状态数据也不会发生改变。所以，当输入的信号为脉冲信息，其扫描的周期要小于信号的宽度，在这种情况下，该输入才能被读入。在执行阶段，PLC是按照从上而下的进行扫描程序。在进行扫描每条图时，先从梯形图左侧进行扫描由各点构成控制线路。从而形成了由左到右，由上而下的顺序进行逻辑运算；在执行过程中指令与点之间形成了一一对应的关系，如果指令为I/O则直接存储I/O点，即便用I/O指令的话，输入过程也不会更新；程序结束后，PLC进行了刷新的阶段，此阶段CPU按照映象区对应的状态和数据进行刷新锁存电路，再经过输出电路的驱动外部设备。最后，才是PLC的输出。 PLC系统设计时，常要根据其工艺的特点和应用要求进行设计选型。PLC和有关设备应为集成的、标准化，应按照控制系统形成一个整体，易于进行扩充。选型应根据相关工业领域有成熟可靠的系统，根据运营的情况进行选择。另外在系统硬件、软件方面和功能方面应与装置的规模和控制要求相结合相适应。最后在价格选择上，应选取高性能比的PLC和设计相应的控制系统。
第一章绪论 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术（相关技术）？p1 答：机电一体化包括六大共性关键技术：（1）精密机械技术，（2）伺服传动技术，（3）检测传感技术，（4）信息处理技术，（5）自动控制技术，（6）系统总体技术。 2．一个较完善的机电一体化系统，应具有哪六个基本功能要素？p2 答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素：（1）机械本体，（2）动力部分，（3）传感检测部分，（4）执行机构，（5）驱动部分，（6）控制及信息处理、各要素和环节之间相联系的接口。 3．何谓机电一体化系统中的接口？接口的作用和基本功能是什么？p3 答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。接口的基本功能主要有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量的统一；二是放大，在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配；三是传递，变换和放大后的信号在环节间可靠、快速、精确地交换，必须遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息传递的逻辑控制功能，使信息按规定模式进行传递。 4．简述执行部分的功能和分类。P3 答：执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。 5．何谓机械本体？P2 答：机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。 6．何谓动力部分？p2 答：部分动力部分的功能是按照机电一体化技术系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。 7．何谓传感检测部分？p2 答：传感检测部分的功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境和各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。 8．机电一体化技术方向？p8
机电一体化学习心得体会 为切实提高我省烟草加工企业设备维修的整体技术水平，加 强维修人员的互动交流，共同提高，河南中烟工业公司组织了高 技能人才机电一体化轮训班。在20XX年X月的第九期高技能人才 机电一体化轮训班为期一周的培训交流中，经过来自行业的多位 专家的精心讲解，我们在理论技术水平上得到了很大程度的提高，使我们开阔了视野，增长了知识，在很多维修保养方面受到很大 启发。在这次学习培训中，通过形式多样的交流学习，取得良好 的效果，使我深有感触。 在这次学习中，中烟公司和进修学院花费很大的精力，李源 源老师结合实例讲解了触摸屏编程软件wInccflexible项目、画面、报警及传动、趋势图、用户管理及配方以及wInccflexible 报表和归档组态。吴祖福老师由简到繁、循序渐进的为我们讲解 了wIncc使用初步和项目管理器及变量管理器的使用、监视软件 同PLc数据交换实现方法和对象属性的动态化、wIncc图形编辑器的使用之对象的事件和用户管理、组态过程值归档及输出过程值 归档、组态报警及报表和脚本系统、触摸屏编辑软件wInccFLeXIBLe项目、画面、报警及传送、wInccFLeXIBLe趋势、 用户管理及配方、wInccFLeXIBLe报表、VBS及归档组态等知识， 使我开拓了视野，增长了见识。韩源老师给我们初步讲解了ifix 的配置及画面组态，报警及报表的相关内容。
在这次学习中，我也发现了自己的不足，对自我进行了重新 认识。现在烟草加工设备绝大部分都已发展为机、电一体化，在 实际工作中机和电联系非常紧密，掌握制丝工艺流程和机械原理 对电气维修就显得非常重要，这些都是我以前没有意识到的，通 过本次培训学习使我的思想有了一个新的转变，作为一名维修技师，必须具有全面的理论知识，熟练的操作技能，良好的思维品质，这样才能在工作中驾重驭轻，轻车熟路，达到理论和实践的 有机结合。回到工作岗位上，我一定会把所学知识和交流心得应 用到实际工作中，刻苦钻研技术，知耻而后勇，相信自己会在今 后的工作中会取得好的成绩。 以上是我参加这次学习培训班的一些心得与体会，本次学习 培训丰富多彩，培训内容充实，效果较好，带着这份收获，我一 定能在以后的工作中干的更好更出色，希望在之后几期的培训中 能学到更多知识。 经学校安排，我和同事于20XX年X月X日至X月X日去天津 工程师范学院参加了为期十八天的PLc与变频调速技术培训，通 过十八天的上课培训，时间虽短，我还是觉得自己学到了很多东西，现将培训内容及我的心得体会总结如下： 此次培训分两个部分，第一部分为PLc，前十天由天津工程师范学院的李波教授主讲，内容包括：西门子S7-300/400和组态wincc的相关知识。首先李老师讲了PLc的结构、硬件、编程指令、组织块、数据块，以及PLc的最高级应用组态组网。着重为我们
. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( )
《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。
4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术
实训基地建设规划方案 学校占地83，319平方米，校舍建筑总面积25，044平方米。现有教职员工232人（其中专任教师198人）。学校现设职高部、电大部和培训部三个教学单位，实现了学历与非学历教育并重、长班与短训并举的局面。现有全日制学历教育在校生2256名，年培训学员1500名。 多年来，学校致力于深化教育教学改革，强化专业建设，特别是在省级特色专业——机电一体化专业的建设中，取得了显著成效。该专业现有专任教师29人，其中本科以上学历25人；17人已取得中级工证书，3人有高级工证书。现有20个教学班，1031名学生。2001年以来学历教育毕业生477人，毕业生就业率达98%以上。建校以来，该专业已累计培养2000余名毕业生，取得了良好的办学效益和社会效益。 本着科学发展观的要求，结合学校发展建设和服务地域经济的实际，特制定《抚宁职教中心实训基地建设规划方案》。 一、实训基地建设必要性与可行性分析 加强实训基地建设是认真贯彻落实《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》精神的需要，是进一步更新思想观念、明确发展方向，真正做大做强骨干特色专业的需要，是有效地培养“宽基础、复合型、多技能、创新型”初、中级技术人才的需要，是切实为“三农”服务，努力为构建和谐社会和县域经济发展多做贡献的需要。 在现有的基础上，再经过三年的努力，我们将不断扩大办学规模、提高办学的社会效益和经济效益，切实做大做强骨干特色专业，并以
骨干特色专业带动其它专业的稳步发展，真正实现多层次、多形式、多规格办学。 在办学规模上，实现：长班年招生1100人，短班（岗前、岗中、岗后）年培训2000人，农村剩余劳动力转移年培训1500人以上，初中职业技术年培训1200人。 在培养目标的定位上，主要根据社会发展和市场经济的需求培养“实用型、技能型、职业型、创新型”的初、中级技术人才，毕业生“双证”达100%，实现毕业生就业率100%，外输（本市外）毕业生就业率达80%以上。 在机电一体化专业的实训基地得到有效建设后，专业设施将进一步完善，办学功能进一步提高，必将促进办学规模的进一步扩大并将带来可观的社会效益和经济效益。 第一，建设后可容纳机电一体化专业1600-1800人的实习实训，真正将省级特色专业——机电一体化专业做大、做实、做强。 第二，确保每年为社会输送具有“双证”的合格毕业生1100人,创经济效益1500万元。 第三，针对县内各级各类企业年培训可达2000人以上，促进企业年增经济效益1500万元以上。 第四，有效地开展初中后职业技术教育培训工作，年培训在1200人以上，每年可产生经济效益1000万元以上。 第五、可实现教学实习向教学与生产实习的顺利转移，每年可为学校创造经济效益100万元。 综合上述分析，经过必要的项目建设后，学校每年可增创经济收入400万元以上，为县域经济创造效益4500万元以上。
单选题试题库( 200 题) 1. 直流电机的换向极绕组必须与电枢绕组( ) 。 A、串联 B、并联 C、垂直 D、磁通方向相反 2. 通常所说的486、586 微机，其中486、586的含义是( ) A、主存的大小 B、芯片的规格 C、硬盘的容量 D、主频 3. 直流电动机调速所用的斩波器主要起( ) 作用。 A、调电阻 B、调电流 C、调电抗 D、调电压 4. 一般工业控制微机不苛求( ) 。 A、用户界面良好 B、精度高 C、可靠性高 D、实时性 5. ( ) 不属于微机在工业生产中的应用。 A、智能仪表 B、自动售票 C、机床的生产控制 D、电机的启动、停止控制 6. ( )是指微机对生产过程中的有关参数进行控制。 A、启动控制 B、顺序控制 C、数值控制 D、参数控制 7. 液压传动中容易控制的是( ) 。 A、压力、方向和流量 B、泄漏、噪声 C、冲击、振动 D、温度 8. 液压传动的调压回路中起主要调压作用的液压元件是( ) 。 A、液压泵 B、换向阀 C、溢流泵 D、节流阀 9. 无刷直流电动机与一般直流电动机最大的优点区别是( ) 。 A、无滑动接触和换向火花，可靠性高以及无噪声 B、调速范围广 C、起动性能好D调速性能好 10. 微机调节机械运动位置属于微机应用中的( ) 。 A、数值计算 B、工业控制 C、事务处理 D、CAD 11. 异步电动机的极数越少，则转速越高，输出转矩( ) 。 A、增大 B、不变 C、越小 D、与转速无关 12. 计算机在电力传动的自动控制，一般分为( )。 A、生产管理级和过程控制级 B、单机控制和多机控制
C、直控级和监控级 D、管理级和监控级 13. 液压泵的吸油高度一般应大于( )mm 。 A、50 B、500 C、30 D、300 14. 微机没有( )的特点。 A、可以代替人的脑力劳动 B、价格便宜C可靠性高D、高速度的运算 15. 电梯轿厢额定载重量为800kg, 一般情况下轿厢可乘( )人应为满载。 A、10 B、5 C、8 D、15 16. 开环自动控制系统在出现偏差时，系统将( ) 。 A、不能消除偏差 B、完全能消除偏差 C、能消除偏差的三分之一 D、能消除偏差的二分之一 17. 关于计算机的特点，( )是论述的错误。 A、运算速度高 B、具有记忆和逻辑判断功能 C、运算精度高D运行过程不能自动、连续，需人工干预 18. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标( ) 。 A、互不相关 B、相互制约 C、相互补充 D、相互平等 19. 电力场效应管MOSFE是理想的()控制器件。 A、电压 B、电流 C、电阻 D、功率 20. 计算机之所以能实现自动连续运算，是由于采用了( )。 A、布尔逻辑 B、存储程序 C、数字电路 D、集成电路 21. 一个完整的计算机系统包括( )。 A、计算机及其外围设备 B、主机、键盘及显示器 C、软件系统和硬件系统 D、模拟电路部分和数字电路部分 22. 微机中的中央处理器包括控制器和( ) 。 A、ROM B RAM C存储器D、运算器 23. 发电机——电动机组调速系统是一种典型的( )调速自控系统。 A、开环 B、半闭环 C、单闭环 D、全闭环 24. 电力晶体管GTF内部电流是由()形成的。 A、电子 B、空穴 C、电子和空穴 D、有电子但无空穴 25. 微机的核心是( ) 。
“机电一体化”高级培训班课程内容 模块一：自动化生产线自动控制系统 自动化生产线的基本组成 自动化生产的安装及调试要求 西门子PLC：S7-300，S7-400的基本应用 工业总线：PROPIBUS的组网及应用 工业以太网：基于Profinet的PLC、变频器、人机界面、伺服系统等工控设备的组网及应用。 模块二：工业机器人的应用 工业机器人的基本知识及操作：机器人本体结构及示教。 工业机器人的典型应用及操作：机器人在码垛、搬运、喷涂、打磨、焊接上的典型应用。 工业机器人在自动化生产上的应用与调试。 模块三：数控机床的电气装配及调试 数控机床常用元器件的工作原理，选型及常见故障 数控机床电气控制电路分析
数控系统的接口 给伺服系统 伺服系统的组成、接口电路及相关控制信号 伺服驱动的工作原理、硬件电路的分析 常用参数的含义及调整参数调试 交流伺服驱动系统的常见报警及常见故障处理 伺服电机的拆装及电机编码器的装配 主轴驱动系统 变频器的工作原理及三相异步电机的结构 变频器的控制接口 变频器的常用参数及调试 伺服主轴驱动系统的结构、工作原理、接口及参数设置 主轴定向的实现 主轴转速的调整 攻丝、车螺纹常见问题及处理 主轴驱动系统常见报警及处理
模块四：国际标准的机电设备的电柜装配、机电联调及常见故障的维修处理机电设备电气设计的基本知识 机电设备的相关器件的选型 1）数控系统的选择 2）进给伺服及主轴的选择 3）其他控制元器件的选择 机电设备电气控制柜设计与装配 1）机电设备电气原理图的设计 2）机电设备电气控制柜安装工艺设计 3）电气控制柜的元气件布局设计 4）电气控制柜的元气件的安装 机电设备机电联调及故障的排除 模块五：机床高精度加工工艺及方法（以数控机床为例） 数控机床（数车数铣）高精度加工的国际标准要求 数控机床（数车数铣）高精度加工常用检测工具以及使用方法 数控机床（数车数铣）高精度加工的相关精度及检测方法
《机电一体化技术基 础》 课程标准江苏联合职业技术学院
机电一体化技术基础》课程标准 （80 学时 ） 一．课程概述 一）课程性质 本课程是高等职业教育机电一体化专业《机电一体化技术》模块中的综合化基础课程。 二）课程基本理念 根据本课程在专业教学中的作用， 围绕本专业的培养目标， “以就业为导向， 以能力为 本位”的教学理念为指导，注重与实践相联系，以实用为主、够用为度展开设计。 三）课程设计思路 课程结构与内容根据高职教育特点， 面向机电类企业， 围绕常用的机电设备的结构原理 及应用展开，可操作性强。课程主要内容包括：机电一体化技术的发展，系统的组成及其原 介绍，为学生今后的专业学习和发展服务。 二．课程目标 一）总目标 使学生对所学习的专业有个总体了解和掌握， 明 确机电一体化专业的概念和内容， 为学 生后续的学习和将来的工作打好基础。 二）具体目标 1. 通过介绍和观察体会，懂得“机电一体化”的内涵， 同于传统的“机”和“电” 。 2. 掌握“机电一体化”系统的组成及其工作原理。 3. 了解“机电一体化”技术中包含的机械、自动控制、 4. 了解机电一体化系统的控制方式及其应用特点。 5. 了解“机电一体化”技术人员的主要任务及所应具备的基本技能。 三．课程内容与要求 第一章 导论 教学目标：掌握机电一体化的概念、技术体系的组成及其发展前景。 考核方式：采用教师评价和学生自评的评价方法。 第一节 概述 知识要点： 掌握机电一体化的基本概念， 了解机电一体化系统的构成以及机电一体化的 理，机械和电子技术基础知识， 自动控制理论简介， 数控机床， 工业机器人， 自动生产线等。 课程教学把提高学生的职业能力放在突出的位置， 与实践密切相联， 注重新知识、 新技术的 它是“机”与“电”的有机融合，不 电机等技术基础知识。
《机电一体化系统综合实训》课程标准 二、课程性质和任务 《机电一体化系统综合实训》是机电一体化技术三年制高职专业设置的核心课程之一，是一门实践课程，全面提升学生机电一体化技能。本课程开设一学期，教学时数为112学时，4学分。 《机电一体化系统综合实训》的主要任务是以自动生产线为载体，以机电一体化产品的运动控制、逻辑控制、检测技术为核心，对所学的专业课程进行知识与技能的综合实训，提升学生的机电一体化的综合技能，同时培养培养学生协作、敬业等职业素养。 三、课程教学目标 通过机电一体化系统综合实训，使学生在学完专业理论课程的基础上，对自动生产线这一典型的机电一体化系统，能拆卸、测绘、按照测绘图纸进行装配，并在装配过程中，发现问题，解决问题，对装配好的系统进行调试及诊断，全面提升学生的机电一体化综合技能。并在实训的过程中，通过协作与沟通，锻炼学生的与人相处的能力，提高规范操作、安全生产等职业素养。 （一）知识目标 1）机电一体化系统信息、功能的分析方法； 2）机械绘图、电气原理图等的识读及测绘； 3）自动生产线电气原理图及安装接线图； 4）装配的工艺制定； 5）液压气动、传感检测、电机控制等机电一体化系统中核心知识； 6）机电协调的方法及步骤。 （二）能力目标 1）具备使用常用电工仪表工具能力； 2）有规范的拆卸工艺，能安全操作规范； 3）有电气控制、传感检测、PLC控制等机电一体化系统的各功能部件的组装、连接、检测及故障排除能力； 4）具备自动生产线性能检测分析及功能介绍能力； 5）能进行机电一体化系统的维护及调试。 （三）素质目标 1）掌握机电一体化技术行业操作规范，具有良好的职业素养； 2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。 3）能利用书籍网络等资源进行机电一体化核心技术的学习及交流。 4）能利用已有的经验及资源进行创新设计。 四、课程内容与要求
数控编程加工课程标准 课程名称： 数控编程加工 适用专业： 机电一体化、电气专业 1、前言 课程的性质《数控编程与加工实训》是机电一体化技术专业的课程，主要是数控加工工艺、数控编程、零件加工、CAD/CAM技术应用的内容，是一门综合性和实践性很强的课程。前续理论课程：在学习本课程之前应学习《机械制图》、《机械基础》。 设计思路 教学过程采用工学结合，任务驱动，校企合作的方式，以实际产品中的典型零件为主线，将数控加工工艺及编程分为数控工艺与编程理论+仿真+实操，通过学习能够使学生能够将数控加工工艺、数控编程。 本课程建议学时为56 学时，其中理轮26 学时，操作30 学时。 2、课程目标 本课程其任务是采用工学结合，任务驱动，校企合作与实际生产相结合、同过实践加强对课程内容的理解，培养学生的理论基础和实际操作技能，最终形成的数控技术的应用能力。 知识与能力： 熟悉掌握数控车床、数控铣床和数控加工中心的数控加工工艺编制要点及数控加工编程方法；熟练掌握数控车床、数控铣床和数控加工中心的操作的基本方法； 过程与方法； 认识本实训实践操作的一般过程，进而不断加深对事物的理解过程；认识本实训实践操作的基本方法，善于从不同的角度发现问题，积极探索解决问题的方法；养成独立思考的学习习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、概括和阐释。 情感态度与价值观：培养学生能主动参与数控加工的基本理论探究。 培养学生具备辩证思维的能力。培养学生具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。 让学生加强职业道德意识。
3、课程内容和要求 4、实施建议 教材编写 (I )必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务驱动、项目导向的课程设计思想。 (2 )以工作项目为主线设计教材结构，结合职业资格鉴定中、高级标准的要求，将本课程涉及的职业活动，分解成若干典型的工作任务，按完成工作任务的需要组织教材内容。 (3 )通过典型零件的数控加工，加强实践内容，强调在操作中理解与应用理论。 (4 )教材应以学生为本，文字通俗、表达简练，内容展现应图文并茂，图例与案例应引起学生的兴趣，重在提高学生学习的主动性和积极性。 (5 )教材内容应有所拓展，在教材中应充分体现新技术、新工艺、新设备、新材料， 使教材更贴近本专业的发展和实际需要。 (6 )活动设计要具有可操作性。 教学建议 (I )在教学过程中，育人为先，加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，以任务驱动提高学生学习兴趣。 (2 )本课程的教学关键是现场教学，“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学 生提问，教师解答、指导。选用典型两件的典型加工方法，由教师讲解，示范操作，学生进行分组操作训练，让其在操作过程中，了解工艺的制定、程序的编制。
一、填空题（0.5*84=42分） 1、工业机器人按手爪的运动形式可分为、、。 2、快速成型制造简称，其主要工艺方法有、、 、。 3、传感器是能够将外界的信号，按一定规律转换成输出的器件或装置。 4、MEMS是的英语缩写。WSN是的英语缩写。FMS是 的缩写。FMC是的缩写。 5、工业机器人的发展通常可划分为三代，第一代是指，第二代是指，第三代是指。 6、传感器是由、、三部分组成。 7、机电一体化技术的内涵是和渗透过程中形成的一个新概念。 8、典型的机电一体化控制系统由、、、 等组成。 9、机电一体化系统（产品）是和技术的有机结合。 10、机电一体化的伺服控制系统一般包括、、、 、。 11、伺服系统的控制方式有、、。 12、工业机器人主要由、、、、 组成。 13、工业机器人根据动作方式，手臂可分为、、。 14、工业机器人按机构运动特征分为四种、、 、。 15、数控机床由、、、 、组成。 16、数控机床按工艺用途分为、、；按控制运动轨迹分为、、；按控制联动的坐标轴数分为、、、；按控制方式分
为、、、。 17、传感器按被测物理量可分为、、、、。 18、柔性制造系统通常由、、、组成。 19、根据自动生产线的组成，可以分为、、。 20、全自动洗衣机按其结构可分为、、、 、。 二、选择题（1.5*22=33分） 1、快速成型技术是3D打印技术中的一种（） A、对 B、错 2、汽车安全气囊系统用的最好的传感器是（） A、压电式传感器 B、开关式加速度传感器 C、微硅加速度传感器 D、弹性位移传感器 3、汽车仪表盘的油量指示表用的传感器是（） A、电磁传感器 B、电容传感器 C、浮子液位传感器 D、电缆式浮球开关 4、下列（）不能用做加速度检测传感器。 A、电容式 B、压电式 C、电感式 D、热电偶 5、下列关于传感器技术发展的说法，不正确的是（） A、单一化 B、集成化 C、微型化 D、网络化 6、欲测量极微小的位移，应选择（）自感传感器。 A. 变隙式 B. 变面积式 C. 螺线管式 7、机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。 A、机械本体 B、动力部分 C、控制器 D、执行机构 8、FMS适用于下述何种生产类型（）。 A、单件，小批量 B、大批量，多品种 C、A和B 9、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中（）。 A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量，电感保持不变 C. 电容保持常数，电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、对处于钢板表面的缺陷宜采用（）探伤。 A. 电涡流 B. 超声波 C. 测量电阻值 11、发现某检测仪表机箱有麻电感，必须采取（）措施。 A．接地保护环 B．将机箱接大地 C．抗电磁干扰 12、传感器的输出量通常为（） A．非电量信号 B. 电量信号 C. 位移信号 D.光信号 13、电子秤中所使用的应变片应选择（）应变片. A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 14、为提高集成度，测量气体压力应选择（）。 A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 15、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择（） 测量转换电路。