机电一体化系统的基本概念和基本构成,共性关键技术,以及发展

《机电一体化系统》课程标准课程名称：机电一体化适用专业：机电技术应用一、前言（一）课程性质《机电一体化系统》是机电一体化技术三年制中职专业设置的核心课程之一，是一门高度“机电”结合的课程，将学生所学“机”与“电”的知识与技能，在微电子的控制手段下高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。

本课程开设一学期，教学时数为64学时，周学时4节。

（二）设计思路本课程的设计思路是：通过实践，强化理论教学，使学生掌握岗位技能。

为此，在教学中主要采取以下方式：1、理论与实践相结合将理论知识与实际应用相结合，每节课的知识点都通过实际应用案例进行讲解，分析应用环境，演示操作方法，再辅导学生练习。

2、理论与实习相结合以小组的形式进行辅导，让学生3-5人为一个学习小组，以小组为单位安排学生到公司和企业去参加实践活动。

3、教学与工程实际相结合利用学校、公司和企业资源，为学生安排岗位培训和训练，使学生的理论知识与实际应用相结合，提高了学生的学习积极性，同时也检验了学生的学习效果。

从近几届毕业生反馈的情况来看，采用以上方式，效果较好，基本上达到了实践教学的设计目的。

二、课程目标1、知识目标（1）了解机电一体化系统所代表的产品范围，分类及发展趋势。

（2）掌握模块化机电一体化产品装配、调试、维护、维修的基本理论和基本方法。

（3）掌握电气设备安装调试的应知、应能的知识和技能。

（4）使学生能够系统地学习与掌握机电一体化产品中相关技术的联系和接口关系，了解产品开发的方法。

2、能力目标（1）具有机电一体化设备拆装、调试和操作的基本技能；（2）了解机电一体化技术的系统思维体系，学会用系统的观点分析问题的能力。

（3）了解机电一体化前沿技术，学会探索性学习和终身学习的方法。

3、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。

三、内容标准与要求序号项目名称课程内容知识目标能力目标教学方法与手段参考学时1 项目一机电一体化概述任务一机电一体化概述任务二校内设备情况简介1、机电一体化系统的基本概念2、机电一体化系统的共性关键技术及功能构成3、机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型4、机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法1、机电一体化系统的共性关键技术及功能构成2、机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型3、机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法教学一体化62 项目二皮带输送机调速安装任务一皮带轮的安装任务二变频器认识任务三皮带输1、学会如何用变频器来实现皮带输送机按不同的速度运行1、机电一体化系统教学一体化1送的调整2、学会如何用 PLC 来实现皮带输送机按不同的速度运行的结构2、拆装皮带输送机3 项目三工件分拣任务一调试工件识别装置任务二工作的分拣1、了解工件分拣设备的工作原理2、学会编写分拣、装配、生产程序3、了解气动元件的基本知识4、学会绘制电气控制原理图1、根据工作流程编写相关的编序2、根据电气控制原理图安装电路3、根据工作过程要求编写 PLC 自动控制程序教学一体化84 项目四机械手动作任务一机械手的安装任务二机械手的动作1、学会气缸活塞的检测2、学会如何拆卸和组装机3、如何连接机械手的气路4、如何连接机械手的控制电路1、学会机械手搬运工件的动作程序的编写与调试2、掌握如何搞到机械手工作效率的方法教学一体化85 项目五供料与机械手搬动任务一料盘的安装与接线任务二供料与搬运1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。

机电一体化系统的基本概念和基本构成共性关键技术以及发展机电一体化系统的基本构成包括机械结构、电气系统、控制系统和信息系统。

其中，机械结构是整个系统的物理基础，包括各种机械部件和装置；电气系统则负责提供与机械结构相应的电力能源和能量转换；控制系统通过感知、决策和执行三个过程，实现对机械结构和电气系统的控制；信息系统负责处理和管理系统中产生的各种数据和信息。

1.传感与感知技术：传感器用于感知机械结构和电气系统的状态和参数，并将其转化为可供控制系统处理的信号。

常见的传感器有温度传感器、压力传感器、速度传感器等。

2.信号与信息处理技术：通过对传感器采集到的信号进行采样、滤波、放大、调理等处理，提取有用的信息，并进行信号分析和处理，为控制系统提供准确的输入信号。

3.控制与决策技术：控制系统根据传感器提供的信号和经过信号处理的信息，通过控制算法对机械结构和电气系统进行控制和调节。

决策技术包括对系统当前状态的分析和判断，以及根据系统的要求和约束进行决策的能力。

4.执行与操作技术：执行与操作技术包括执行机构和执行器的设计、选择和控制。

执行机构负责根据控制信号执行相应的动作，执行器则负责将电气信号转化为机械动作。

5.通信与网络技术：通信与网络技术用于实现机械结构、电气系统、控制系统和信息系统之间的数据传输和交互。

常见的通信方式包括有线通信和无线通信。

1.集成化与智能化：随着科技的发展，机电一体化系统越来越趋向于集成化与智能化，即将机械结构、电气系统、控制系统和信息系统集成在一起，并通过智能算法实现对系统的自动控制和优化调节。

2.网络化与远程监控：通过网络技术，可以实现机械设备的远程监控和远程操控。

这样可以提高系统的运行效率，减少维护成本，同时也方便了对系统的管理和维护。

3.精密化与高效化：精密化是指机械结构和电气系统的精度和响应速度不断提高，从而提高系统的定位精度和运行效率。

高效化则是指系统在保证精确性的基础上，通过优化设计和控制算法，实现能源的高效利用和减少能量消耗。

机电一体化概论第一章机电一体化概述2•机电一体化的发展趋势:智能化，模块化，网络化，微型化,绿色化，系统化.3•机电一体化的基本含义:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进徽电子技术，并将机核装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成的系统总称。

5•机电一体化的相关技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。

6.机电一体化系统的基本要素及其功能：8•机电一体化一词最早于1971年出现在日本。

它是取机械学的前半部和电子学的后半部拼合而成，但是，机电一体化并非机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。

第二章机电一体化的相关技术L机电一体化系统中的机械系统：传动部分、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架。

2.机电一体化中机械系统的基本要求：高精度、小惯量、大刚度、快速响应性、良好的稳定性。

9•传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。

13•常见的接近开关及其应用：电涡式接近开关（金属）、电容式接近开关（导体和非导体）、霍尔接近开关（磁性物件）、光电开关：透射型，反射型（统计产量，检测包装，精确定位等）。

16.在控制系统中根据系统信号相对于时间的连续性，通常分为连续时间系统和离散时间系统（连续系统和离散系统）。

18•计算机控制系统的类型及计算机担当的角色：操作指导控制系统（助手）、宜接数字控制系统（DDC,决策者，操作者）、监督计算机控制系统（SCC, 操作指导系统与DDC系统的综合与发展，决策人）、分级控制系统、集散控制系统（DCS）、工厂自动化（FA）系统。

25•接口的分类（1）根据接口的变换和调整功能特征：零接口、被动接口、主动接口、智能接口。

（2）根据接口的输入\输出功能的性质：信息接口、机械接口、物理接口、环境接口。

（3）按照所联系的子系统不同：人机接口、机电接口。

概述机电一体化的概念及发展历程机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。

今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。

一、机电一体化基础定义机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。

二、机电一体化的主要内容1、机械技术机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技机电一体化术相适应，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、电脑技术其中信息交换、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。

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，它是实现系统各部分有机连接的保证。

3、自动技术其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，机电一体化现场调试，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。

机电一体化技术的基本概念和现状分析机电一体化技术是近年来兴起的一种新型技术，是在机械、电子与计算机技术的基础上，将机械与电子集成在一起，实现信息化与智能化的协调发展，是一种具有高度智能化的集成技术。

机电一体化技术集成了传统的机械、电子、信息工程等多种学科，实现了不同领域的知识交叉融合。

这种技术在大中型机械制造和现代工业自动化领域具有广泛的应用。

机电一体化技术的基本概念是指，将机械元件与电子控制系统集成在一体，通过计算机控制和信息交互，实现机械自动化、准确化和智能化。

机电一体化技术的本质是将传统制造业数字化，实现从进程到产品的数字化。

机电一体化技术的现状分析1.发展趋势明显随着信息技术的不断发展和现代制造业的快速发展，机电一体化技术也得到了迅猛发展。

目前，机电一体化技术已经成为现代制造业的重要组成部分。

越来越多传统企业通过机电一体化技术升级，提高生产效率，降低生产成本，以适应市场竞争的需要。

同时，一些新产业和新业态的形成也推动了机电一体化技术的应用和发展。

2.应用范围广泛机电一体化技术在工业生产领域应用范围非常广泛，涉及到食品、纺织、医药、汽车、机床、航空航天、能源等多个行业。

核心应用领域包括数控机床、智能家居、工业机器人、智能仓储、电动汽车、智能楼宇等。

可以预见，这个领域的应用前景将会越来越广阔和多样化。

3.技术水平不断提高随着机电一体化技术的不断深入和应用，更多的科技创新向这一领域倾斜，带来了巨大的技术水平提升。

现代科技的广泛应用，如计算机、反应控制器、传感器等，使机电一体化技术更为完善。

尤其是现在各国都开始步入产业4.0的道路，这也将有力地推动机电一体化技术的发展和应用。

4.旧设备升级改造越来越重要机电一体化技术在现今的时代背景下得以广泛应用，部分原因是旧设备升级改造的市场需求。

很多中小制造企业的设备老化、生产效率低下等问题，通过升级改造，更多地实现了现代化生产，彻底改变了原有的生产模式和生产效率。

机电一体化课程总结第一篇：机电一体化课程总结课程总结一、机电一体化的基本概念机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。

机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。

与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。

机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。

在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。

机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。

同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。

例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍。

（三）使用性能改善。

机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。

机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。

高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四）具有复合功能并且适用面广。

机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。

机电一体化的认知一、机电一体化基本概念机电一体化是指在机械、电子、计算机、自动控制、信息处理等多个领域的基础上，通过技术交叉融合，实现机械技术与电子技术的有机结合，形成的一种新型的综合技术。

它主要涵盖了机械技术、电子技术、信息技术等多个方面，是现代制造业发展的重要方向之一。

二、机电一体化核心技术1.机械技术：机械技术是机电一体化的基础，包括机械设计、机械制造、机械动力学等多个方面。

2.电子技术：电子技术是实现机电一体化的关键技术之一，包括电子线路设计、电子器件制造、电子测量与控制等多个方面。

3.信息技术：信息技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括计算机硬件、计算机软件、数据处理等多个方面。

4.自动控制技术：自动控制技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括控制系统设计、控制系统实现等多个方面。

5.传感技术：传感技术是实现机电一体化的重要技术之一，包括传感器设计、传感器制造等多个方面。

三、机电一体化在各领域的应用1.工业领域：机电一体化在工业领域的应用非常广泛，如机器人、自动化生产线、智能仓储等。

这些应用可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。

2.农业领域：机电一体化在农业领域的应用也日益广泛，如农业机械自动化、智能化农业等。

这些应用可以提高农业生产效率，减轻劳动强度，提高农产品质量。

3.服务业领域：机电一体化在服务业领域的应用也越来越多，如智能家居、智能交通等。

这些应用可以提高服务效率，提升服务质量，满足人们日益增长的生活需求。

四、机电一体化发展趋势与挑战1.发展趋势：随着科技的不断发展，机电一体化将会朝着更加智能化、数字化、模块化的方向发展。

例如，通过引入人工智能技术，可以实现机器自主决策和自我优化；通过数字化技术，可以实现机器的远程监控和管理；通过模块化技术，可以提高机器的可维护性和可扩展性。

2.挑战：机电一体化发展也面临着一些挑战，如技术更新换代速度快、跨学科交叉融合难度大、对安全性能要求高等。