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現階段的工程機械發展，對于機電一體化的依賴度比較高，這就意味著在未來的工程機械事業發展中，機電一體化依然會扮演著重要的角色。由此，我們有必要從發展的角度去探析機電一體化在工程機械方面的進步。具體來講，其主要涉及到以下幾個方向：
1.1智能化依據多學科知識理論，構建人類智能模擬體系，將其運用到機械構造上，從而使得機械具備一定的分析推理能力，并且慢慢去取代人的勞動，這是未來機電一體化的發展趨勢之一，也是其區別于傳統機械自動化技術的關鍵所在。當然，實現智能化，需要以多學科去進行理論研究，建立模擬系統，由此將其引入到機械設備上，以實現機電一體化的智能化。
1.2迷你化所謂機電一體化的迷你化，就是使得機電設備在保證運作效率和質量的同時，使得其體積不斷減小，其能耗不斷降低。很多情況下，運用于工程機械的機電一體化技術，在對于其結構進行改造升級的同時，也使得其體積變大，這樣很不利于生產操作工作的開展。由此，迷你化，將成為未來機電一體化的發展趨勢之一，也是很有必要的。
1.3數字化隨著計算機技術的發展，網絡數字技術得以廣泛應用，其在工程機械方面同樣可以使用。也就是說，數字化發展，也是機電一體化的發展趨勢之一，在這樣的導向下，未來的機電一體化可以動態化的實現平臺操作，各個環節實現資源共享，這將成為促進生產效率進一步提高的重要舉措。
1.4環保化機電一體化未來發展同樣需要將環境保護考慮進去，這是建設環境友好型社會的重要內容，也是企業責任的具體表現。對于機械行業來講，如何保證在機電一體化技術應用的同時，避免產生生態污染，增強其循環利用效率，是很值得我們去不斷探析的問題，這也是決定機電一體化實現可持續發展的關鍵性問題。
1.5整體化現階段機電一體化技術運用與工程機械領域，還不是很充分，僅僅在部分環節有著比較廣泛的應用，要想真正實現機電一體化在工程機械方面的效能，還需要從多個角度去開展研究和探索，構建工程機械體系，使得工程操作質量和效益得以提高。由此，整體化發展，也將是機電一體化技術在工程機械領域方面的發展趨勢之一。
2結束語
關鍵詞：機械自動化技術；發展；問題
一、機械自動化及其特點
所謂機械自動化就是在機械制造業中使用自動化技術來實現加工對象的連續自動生產，通過優化有效的自動化生產過程加快生產投入原料的交工流轉速度。機械自動化的應用是機械制造技術革新和升級、進步的重要手段，也是機械制造業發展的重要方向。其發展水平的高低對于機械制造業及社會生產各部門都有著重要的影響。
機械自動化的特點主要體現為：首先它是一種面向未來的技術，有著明確的發展范疇；其次，機械自動化是一種應用技術，能夠實現制造業經濟效益和社會效益的綜合提高，并且對于生產工藝的改進及企業競爭力的增強有著重要的影響；再次，機械自動化的應用有利于生產過程安全的提高以及生產效率及產品質量水平的提高等，并且有利于減少生產過程中的損耗，降低企業生產成本。
二、機械自動化的發展方向
隨著經濟技術的發展及各領域的不斷延伸不同技術的結合成為一種發展的趨勢，微電子技術、計算機和軟件技術等與機械自動化技術向結合為其發展提供了新的方向。自動化的發展方向主要有光機電化、柔性化、智能化、信息化等。
光機電化的發展就是在機械自動化中引入光學相關技術，利用光學技術的特點實現對機械自動化傳感系統、能源系統以及信息處理系統等的改進。光學技術與機械自動化的結合能夠相對簡化機械結構，使其操作方式更加靈活，提高自動化控制水平。
所謂柔性化的發展方向是針對加工對象而言的，即可以在某一范圍內實現加工零件種類的變化。這種柔性的自動化可以通過一定的軟件來控制機床，在加工對象類型需要變化時通過軟件的改變和必要工夾具的改變即可實現而無需調整機床或者設備。這種柔性自動化技術的發展對于生產多樣性的要求以及生產效率的提高有著重要的意義。
智能化是一個大的技術發展方向，它的應用能夠有效的將人力從繁重的工作中解放出來，同時也能夠提高機械運用的效果，能夠更高些的解決一些問題。人工智能的發展是人的肢體及感官等的延伸，將其應用到機械自動化中能夠提高機械自動化應用的領域和使用水平，促進機械制造業的發展。
信息化則是與計算機和網絡技術的發展以及經濟全球化有著密切的聯系。全球化使得世界各國見的經濟交流和貿易往來更加頻繁，同時它有帶動了信息化的發展，兩者對于企業的發展和競爭力的增強都有著重要的影響。機械自動化信息化發展的方向是其技術改進的要求，也是其適應國際競爭的一種必然選擇。
此外，機械自動化的發展還會更多的關注環保及資源節約等領域的要求，會在其技術創新中融入綠色發展理念，從而降低機械制造業的資源和能源消耗，從而降低其生產的環境成本，實現工業與環境的和諧發展。
三、我國機械自動化發展所應注意的問題
機械自動化的發展要符合國際競爭的要求也要立足本國的實際，對我國而言，要看到大的發展方向也要看到我國機械自動化發展的現有水平和發展階段，在充分認識國情的基礎上制定合理的發展戰略。具體而言，我國機械自動化的發展要注意一下幾個方面的問題：
第一，從我國機械自動化發展的實際出發來推動其發展。技術發展的最終目的在于其應用，因此技術也應該將企業的生產和技術需求作為其發展的指導。我國機械自動化的發展要結合我國的實際情況，從企業生產的技術需求出發，保證其發展的實用性，從而實現經濟效益的最大化。全球化背景下，機械自動化的發展要符合國際市場及競爭的需求又要國內市場的情況，將國內外影響因素充分考慮的前提下制定合理的發展方案，將自動化技術與信息技術等結合，促進機械自動化技術的不斷發展。
第二，機械自動化技術的發展要關注成本與收益的問題。低成本的機械自動化技術在我國有著加大的使用空間，較低的成本投入和較快的收益回報以及相對較高的自動化水平能夠更好的滿足企業發展的需求。對于我國的機械自動化技術而言，要滿足該種要求便要將其與計算機和信息網絡向結合，提高其信息化水平。而這種信息化的發展需要企業建立相關的網絡，保證生產線的調度和供應鏈等網絡建設完成，而這又將有利于推動不同企業間的合作，能夠形成一種協作效益和小規模的集團效益。
第三，注重機械自動化技術的配套發展。將自動化技術應用于機械領域應該在對生產物流及人工等因素充分研究的基礎上，通過機械技術、微電子以及計算機等技術的綜合應用來實現。因此，機械自動化的發展不是孤立的，與其相關的微電子技術、計算機技術的發展和進步都會對自動化技術的發展水平及應用范圍產生影響。在機械自動化技術發展的過程中應該關注其生產線中所涉及的相關計算機的應用以及信息系統和自動化控制系統等協調運作所需的技術，從技術基礎入手，理清該種技術之間的契合關系，形成技術發展的整體，在主體技術發展的同時也注重其他相關技術的額發展，以保證自動化的作用得到充分發揮。
第四，關注國際技術發展方向。全球化和信息化背景下任何國家經濟和技術的發展都不是孤立的，都會收到國際同種技術發展的影響。對于我國機械自動化技術而言，在立足國情發展到的同時也要時刻關注該技術領域的國際發展水平和方向，及時的借鑒國際先進技術來改進和完善我國現有技術。著眼于自動化技術發展的新方向，引進新的技術發展理念和方法，對于數字化、柔性化、智能化的發展方向，將計算機技術與自動化技術有機結合，并且完善我國現行機械生產網絡建設，為自動化技術的發展和應用奠定基礎。
參考文獻
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【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。
近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。
1.光機電一體化技術特征
光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。
1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長
傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。
1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品
光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。
1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。
2.研究現狀和發展趨勢
2.1研究現狀
自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發展趨勢
光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：
（1）激光技術
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
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附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。
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、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
（2）傳感檢測技術
1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。
（3）激光快速成型技術
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。
（4）光能驅動技術
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、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現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。
3.結語
技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。
參考文獻
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關鍵詞：一體化教學;理實結合;機械專業
一、一體化教學在職業學校機械專業運用的意義
1.一體化教學符合職業院校的培養目標
高等院校是培養具有研究能力的學術型人才的，學生以理論知識學習為主。職業院校作為高等教育的重要組成部分，其培養目標具有實踐性的特征，培養服務于基礎行業的高技術人才，所以，職業院校在課程的安排上實踐課程的比重較大，對學生理實綜合能力要求更高。一體化教學就是將理論與實踐有機結合在一起，通過理論課與實踐課程的交叉安排，配合校企合作等模式，豐富學生實踐的機會，促進理論知識向實踐能力的轉化。
2.一體化教學符合機械專業的特點
機械一體化是一門實踐性很強的專業，要求學生能夠通過操作機械發現問題，順利實現改進。在傳統的教學中，一方面，采用教師中心講授制教學模式，學生被動地接受理論知識，沒有經過自身的探索和內化，當遇到機械問題時，知識提取就會出現困難;另一方面，傳統的教學采用的是理論學習完畢后，通過一學期或一學年的實習來促進理論向實踐的轉化，提高學生的實踐技能。理論和實踐是相互促進的，理論知識指導學生的實踐，實踐的發展又引導學生對于理論進行探索，這個過程需要理實一體化，需要理論和實踐的交叉開展。
二、一體化教學在職業學校機械專業運用的有效策略
1.建立校內實訓基地
校外實習為學生提供了很多實踐機會，在一定程度上實現了理論和實踐的結合。但是，校外的實踐機會畢竟是有限的，很難實現理論知識和實踐的無縫結合。在這樣的背景下，部分職業院校成立了校內實訓基地。但是，通過調查發現，一方面，建立校內實訓基地并沒有在各職業院校普及，另一方面，很多院校的實訓基地不完善，學生基本沒有實踐機會。理實一體化教學要求理論和實踐的有機結合，這就需要學生在學習完一個理論課題后，通過實踐操作對所學知識進行鞏固，在實踐中發現問題，借助自主學習豐富本課題的內容，這樣才算一個完整的學習單元。課程的實施需要硬件設備的支持，職業院校需要根據班級數和學生需求，建立足夠數量的實訓教室，同時要根據課程需要配備足夠豐富的設備，滿足在一節實踐課程中，每一個學生都有機會進行練習。通過這樣的結合，實現理論課程和實踐課程的無縫結合，培養理實能力強的高技能人才。
2.合理設置課程結構
目前，職業院校機械專業的課程設置大多是五年制，前兩學年基本為文化基礎課程學習;第三年是學習機械專業純理論知識，第四學年是實踐動手操作學習;第五學年是學生到企業實習，對真實情況進行操作。從這里可以看出，目前機械專業課程大多還是在純理論學習后進行實訓操作學習與鞏固。這樣的課程設置，造成理論知識和實踐知識的割裂，學生在理論課程學習過程中沒有強烈的學習動機，故在實踐的過程中不能靈活地運用所學理論知識。同時，由于對理論知識掌握的不充分，導致實踐操作過程中學生存在膽怯、不自信心理，這將導致學生不能很好地進行操作。筆者認為，機械專業的課程設置需要實現真正的理實一體化。關鍵是增加學生的實習機會，在第一、第二學年中增加部分實習課程（如機械認知、結構原理、工作工程章節內容），給學生提供感性經驗的支持，這是學習理論知識的重要動力。第三、第四學年的課程設置為校內一體化課程，學生在車間進行理論與實踐的學習。同時，定期組織學生赴企業參觀、學習一線技術，學成回校后再與教師所授專業內容互相結合，互補長短。第五學年為學生企業實習階段，在這過程中，學院預先與企業洽談學生崗位及職責明細，然后學院對整個實習過程進行監督，督促每一個學生保質保量完成每天的工作。通過這樣的方法，真正實現理論和實踐的結合，讓每一個學生通過實踐不斷發現新的問題，從而提升專業理論知識與操作能力，實現理實綜合能力不斷進步。
3.增加教師的實踐知識和技能
職業院校的教師大多是高校畢業后直接參與工作的，并沒有充分與充足的實踐經驗，這種從理論到理論的知識傳遞，使教學中的許多知識并沒有與市場需求相結合，也無法切實的對學生的實踐技能提供指導。教師的實踐知識和技能的提高是理實一體化開展的關鍵，職業院校可以通過聘請企業高技能人才來對教師的實踐技能進行培訓，也可在學生實習期間引導教師走進企業、學校培訓機構等進行觀摩和學習，豐富實踐經驗。同時，也可以通過教師之間的交流和合作，針對學生在實踐活動中遇到的問題進行探索，了解這個問題目前在各企業是如何解決的，解決的辦法各有什么特點和不足，豐富實踐知識。
綜上所述，一體化教學是職業院校培養高技能人才的重要保證，符合機械專業的學科特點。在教學過程中，需要通過合理設置課程、建立校內實訓基地、增加教師的實踐知識和技能來完善一體化教學。 本文由wWw.DYlw.net提供，第一論 文 網專業教育教學論文和以及服務，歡迎光臨dYLW.nET
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英文名稱：Mechatronics
主管單位：上海市科學技術情報研究所
主辦單位：上海科技文獻出版社
出版周期：月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1007-080X
國內刊號：31-1714/TM
郵發代號：4-565
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1995
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
聯系方式
期刊簡介
《機電一體化》（月刊）創刊于1995年，由上海圖書館、上海科技情報研究所主管，上海科學技術文獻出版社主辦，中國電工技術學會機電一體化專業委員會協辦。
【論文摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發展趨勢。
現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：
（一）機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
（三）信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
（四）驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
（五）接口技術
為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
（六）軟件技術
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術的主要應用領域
（一）數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
（二）計算機集成制造系統（CIMS）
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
（三）柔性制造系統（FMS）
柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
（四）工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。
三、機電一體化技術的發展前景
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：
（一）智能化
智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。
（三）微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。
（五）網絡化
網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
（六）綠色化
工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
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[論文摘要]機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。
一、機電一體化的基本概念
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。
（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5 ～6 倍。
（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。
（四） 具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。
（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品， 可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。
②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。
③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。
④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎， 因此對機械結構提出了更高的要求， 需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
（三）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
論文摘 要： 概括說明機械電子控制產業發展的情況，重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。
0 引言
現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。
1 計算機技術與機電控制技術的發展概況
1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展
忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。
自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。
1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀
在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。
2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡介和生產應用
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。
交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。
可編程控制器（plc）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著plc技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，plc可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，plc技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。
2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例
計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。
plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。
plc在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由plc驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過plc的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使plc的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用plc技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。
電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。
與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。
3 總結
在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。
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步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機設備、復印機、傳真機等。
Abstract
Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.
KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit
選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大[1]。
選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。
選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。
基于單片機的懸掛運動控制系統，具有硬件電路結構簡單，精確度高，抗干擾性強等優點。
1.2課題目的
培養綜合運用四年大學所學知識去分析問題和解決實際問題的能力。在實踐中檢驗所學知識,從而加強理論與實踐的相結合。體驗一個科研項目開發的全過程，學會單片機開發應用方法,鍛煉應用能力,動手能力。本課題設計是具有一定難度的基于單片機的應用系統開發項目，培養學生創新精神和創新能力。通過這次畢業論文及設計，檢驗的綜合素質和專業教育的培養效果，并且使學會閱讀、利用英文文獻資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，學會設計報告和論文。
1.3課題意義
隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時代的一員[3]。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。
通過對“微機控制自動門系統”的研究和設計，精心撰寫了微機控制自動門系統論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，LED點陣顯示芯片及步進電機為核心的系統。
本設計主要應用SST89E58作為控制核心，LED點陣顯示芯片、步進電機、壓力傳感器、電位器相結合的系統。充分發揮了單片機的性能。其優點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。
1.4應解決的主要問題
在基于單片機的懸掛運動控制系統中，主要分三個部分設計，一個是輸入和鍵盤顯示模塊；另一個是步進電機驅動模塊；第三個是最小系統和輸出模塊設計。主要解決的問題是：
1.單片機最小系統硬件設計；
2.步進電機驅動模塊設計；
3.輸出部分的軟硬件設計；
4.主程序設計；
5.繪圖板的設計。
1.5技術要求
設計一電機控制系統，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。
在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm×100cm。物體的形狀不限，質量大于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標有間距為1cm的淺色坐標線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標原點。
目錄
第1章緒論1
1.1課題來源1
1.2課題目的1
1.3課題意義2
1.4應解決的主要問題2
1.5技術要求2
第2章方案論證4
2.1可行性研究4
2.1.1經濟可行性研究4
2.1.2技術可行性研究4
2.1.3方案提出5
2.1.4方案分析5
2.1.3方案確定7
2.2需求分析7
第3章過程論述8
3.1概要設計8
3.1.1系統功能設計8
3.1.2系統結構設計8
3.2詳細設計9
3.2.1硬件設計9
3.2.2軟件設計19
第4章系統測試28
4.1硬件測試28
4.2軟件測試28
4.2.1單元測試28
4.2.2集成測試30
4.2.3功能測試31
4.2.4測試結果32
結論33
后記34