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机电一体化理论范文1
【关键词】渗透压仪;机电一体化;冰点测量;医药卫生
Abstract：Osmotic pressure meter is widely used in medicine，health. At present，the most commonly used osmotic pressure meter have disadvantages of complex structure，high cost，low precision and efficiency. To solve these problems，we propose a novel osmotic pressure test instrument in the paper，which is designed by mechanotronics theory. Meanwhile，the principle，the realization scheme and functional characteristics of the system are introduced in the paper. The instrument has the advantages of small size，high accuracy，fast detection speed etc.. In addition，the apparatus is designed with a data transmission interface，convenient data analysis and comprehensive utilization.
Key words：Osmotic pressure meter;Mechanotronics;Freezing point test;Medicine
引言
渗透压仪在医药、卫生领域应用十分广泛。在制作注射针剂、滴眼液等药物时，必须考虑药剂的渗透压，渗透压过高或过低都会导致人体细胞或细胞壁破裂等严重后果。为了更好的指导医生临床用药，必须在药物标签上注明溶液的渗透压相关参数[1-2]。因此研制开发渗透压测试仪器在药物研发、生产及临床用药等方面具有重大意义。
目前，常用的渗透压测定方法有：冰点下降法、沸点升高法、半透膜法等[3]，本文提出的新型渗透压测量仪采用冰点下降法设计，融合了机电一体化系统设计理论。该仪器克服了传统检测方法的不足，具有体积小、精度高、重复性好、操作简便等优点。
1.渗透压仪工作原理及技术方案
1.1 工作原理
本文提出的渗透压仪基于拉乌尔冰点理论设计。所谓拉乌尔冰点理论就是任何溶液如果其单位体积所溶解的颗粒总数相同，则引起溶液冰点下降的值也相同。根据该理论，我们知道，水溶液的渗透压摩尔浓度与其对应的冰点值有一一对应关系;其渗透压摩尔浓度与冰点温度下降值为线性关系，其关系为;其中表示水溶液的渗透压摩尔浓度;表示水溶液的冰点温度值相对于水的冰点温度值的下降值。可见，通过测量被测水溶液的冰点温度下降值可以算出对应水溶液的渗透压摩尔浓度。
对于任意水溶液，其结冰过程可以用图1所示的结冰曲线来描述。图中AB段为降温阶段;BC段为过冷阶段;CD段为溶液受到扰动后，开始结晶放热，溶液温度回升阶段;DE段为温度稳定阶段，该段温度即为所测溶液的冰点温度。因此，测得这段平稳曲线的温度值，最终就能评价所测溶液的渗透压值。
图1 水溶液结冰曲线图
1.2 技术方案
基于拉乌尔冰点理论的渗透压测量仪总体上可以分为机械结构和控制电路两部分，仪器整体是一个典型的机电一体化装置，整个系统的设计遵循机电一体化系统设计原则。其中，机械结构部分包括一套探针搅拌机构、两套制冷机构、和两套传动及定位机构。控制电路部分包括供电电路、单片机电路、通信电路、传动控制电路、制冷控制电路、高精度温度检测电路、按键及显示电路等，控制电路结构如图2所示。仪器采用AC220V供电，通过内部的供电电路，转换成+5V、±15V，+12V等控制电源供仪器使用;单片机选用STC12C5A芯片，实现键盘读入、LCD显示、高精度温度测量、制冷和传动控制等功能。STC12C5A60S2是一款高效微控制器，内部集成了10位ADC模块，转换速度可达250K/S，具有技术成熟可靠、灵活方便、价格低廉等优点，其软硬件资源可以满足设计要求[4];溶液冰点温度测量采用美国SENSOR公司的负温度系数热敏电阻SP60A实现。该型号的热敏电阻采用玻璃封装形式，能够实现液体温度的高精度测量，误差为±5%;半导体制冷元件采用单级温差电制冷组件TEC1-12706设计，该组件采用+12V供电，配合NTC温度传感器实现对样品和探针的制冷控制;此外，仪器还设计有按键、液晶显示、EEPROM存储等电路，用于完成标定和测量参数显示等功能。
图2 渗透压仪控制电路结构图
图3 机械系统结构示意图
2.仪器机械结构设计
本仪器的机械结构主要包括三部分，下面将分别介绍。
1）探针搅拌机构。由直流电动机、曲柄滑块机构和探针组成，该机构利用电机转动，带动探针做上下直线运动，从而实现对溶液的搅动并触发其立刻结晶。
2）制冷机构。本仪器有两套制冷机构，分别负责对被测溶液和探针的制冷控制。每套制冷机构包括制冷半导体、制冷铜块、温度传感器和绝热填充材料等。
3）传动和定位机构。本仪器有两套传动和定位机构，分别负责对制冷机构的平移控制和探针搅拌机构的升降控制。每套传动和定位机构由直流电动机、齿形带传动机构、光耦开关等组成（见图3）。
3.仪器硬件电路设计
3.1 冰点温度检测电路
仪器中，溶液冰点温度的检测采用NTC温度传感器SP60A来完成。检测电路如图4所示。NTC插入样品，与被测溶液充分接触，当溶液温度发生变化时，NTC的阻值也随之变化，利用图4所示的电路可以测得阻值的变化，从而测得溶液温度。根据结冰曲线，可以分析出溶液的冰点温度。电路分析：IC6A，R97，R98组成一个200mA恒流源电路;利用恒流源将NTC的阻值转换为电压信号;再利用IC7采集并将信号送给单片机;最后单片机再根据温度曲线计算冰点温度。
3.2 传动控制电路
传动控制电路是本设计的重要组成部分，是整个电路系统的一个有机整体。仪器中有两套传动机构，分别由两个12V供电的直流电机控制，实现制冷机构的平移控制和探针机构的升降控制。电机控制由LMD18200完成[5]。LMD18200是美国国家半导体公司推出的专用于直流电机驱动的H桥组件。其连续输出电流达3A，工作电压高达55V，且具有过热和短路保护功能，能够方便的实现对直流电动机的可靠控制。电机控制电路原理如图5所示，LMD18200所接收的转向信号由单片机的P1.1输出，而PWM信号由P1.2模拟输出，实现直流电动机的转速和转向控制，进而实现对传动系统的控制。
图5 电机控制电路原理
3.3 制冷控制电路
渗透压仪在工作过程中，（下转第121页）（上接第119页）探针和被测溶液需要通过半导体制冷来使其达到规定的温度范围。本仪器中半导体制冷元件采用单级温差电制冷组件TEC1-12706设计，该组件采用+12V供电，配合NTC温度传感器实现对样品和探针的制冷控制。电路图如图6所示。当P2.1为低电平时，Q1导通，制冷半导体得电，开始制冷;当温度达到规定值时，P2.1变为高电平，Q1截止，制冷半导体失电，停止制冷。
图6 制冷控制电路原理图
3.4 RS485总线接口电路
本文设计的总线接口电路采用RS485通信方式，接口电路原理如图7所示。利用RS485总线接口，实现渗透压仪的数据传输与分析。
图7 RS485接口电路原理图
4.实验与分析
针对设计的渗透压测量仪，进行了测试实验，实验对象是质量分数为0.9%的NaCl标准溶液。三次测量据如表1所示。实验结果表明，三次测量结果的相对偏差小于1%，测量平均值的相对误差小于1%，本仪器的测量精度和重复性较高，能够满足设计要求。
表1 渗透压仪精度及重复性实验数据表
电压值（V） 冰点温度
（℃） 渗透压摩尔浓度
（mOSmol/kgH2O） 误差
第一次测量 1.837 -0.535 287.9 -0.2%
第二次测量 1.839 -0.538 289.5 0.3%
第三次测量 1.835 -0.532 286.3 -0.7%
平均值 1.837 -0.535 287.9 -0.2%
标准值 288.5
5.结束语
本文提出的新型渗透压测量仪采用冰点下降法设计，融合了机电一体化系统设计理论。该仪器克服了传统检测方法的不足，具有体积小、精度高、重复性好、操作简便等优点。在医药、生物和食品卫生等领域具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]董来鑫，李艳宁.基于MSC1210的冰点温度测量系统[J].电子测量技术，2008，8：151-153.
[2]戴稼禾，忻伟钧.冰点渗透压计及其在医学临床上的应用[J].中国医疗器械杂志，1997（3）：65-66.
[3]叶宏宇，沈满，刘锁.渗透压测量方法简析[J].药物分析杂志，2001（21）：94-95.
[4]陈桂友.增强型8051单片机实用开发技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.
[5]赵景.基于ARM的溶液冰点仪研制.硕士学位论文，天津大学，2007.
机电一体化理论范文2
关键词: 《电工基础》 理实一体化教学 实践 工学结合
当前许多职校教师还是只注重学生对基础理论、基本概念的理解和记忆,往往用统一的尺度、单一的方法来考核评价学生,存在着理论与实践严重脱离的现象;也有的虽然实行了理实一体化教学,但由于学生不了解专业理论对交际操作的指导意义,出现了重操作轻理论的现象,若不加以改进,很难达到一体化教学的真正目的。
以上种种迹象表明教师必须转变教学理念,改革专业课教学模式,否则就无法完成现代职业教育的目标,更谈不上培养高素质的技术工人。目前,工学结合与理实一体化教学模式已受到越来越多职业学校老师的认可。我校全体电工学科的教师一起探索,不断研究,确立了适合我校学生实际的一体化教学模式。这既体现了素质教育的要求,又促进了我校电工电子专业的课程改革,对于改变教学现状,提高学生的学习兴趣,改进学生的学习效果,培养学生的综合能力,提高学生的综合素质起到了一定的帮助作用。下面我举例说明在《电工基础》这门课的教学中我们是如何实现理实一体化的。
一、实践能使抽象的概念具体化,增强学生的记忆
在教学中学生常常碰到的问题是概念抽象、定义难记、结论难懂。在讲解这些知识时,教师不可能用实验得出所有的概念、定义等。加上学校教学设备的限制,以及学生物理基础不牢固,一些学生对学过的概念、定义模糊不清,似懂非懂。
在讲授“电流”这一节内容,介绍导体内电流产生的条件时,学生对“电位”很难理解接受。但如果讲“水位”每位学生都会明白,我们就以“水位”作比喻来解释:家中养鱼的玻璃缸的水混浊了,缸底有不少废物,现在需要清理换水。那么我们得用一根胶管一头插在鱼缸里,另一头插在比鱼缸低的盆子上,这时只要给胶管一定的吸力,鱼缸里的水(上水位)便会向盆子处(下水位)流,“水往低处流”。但如果我们把盛废水的盆子放到与鱼缸同一水平位置上的话,鱼缸里的水是无法流到盆子处的。上水位与下水位的差值就是水位差,有水位差的两水位之间才有水流动。此时便自然引出电位差的概念:在电路上两电位之间的差值便是电位差,有电位差的两点之间就有电流产生。从而得出结论:导体内产生电流的条件是导体两端必须有电位差。在学习电容器和电容时,我们用水桶比喻电容器,学生很自然就明白了电容器的作用:储存电荷。水桶的容量由水桶决定,学生很自然也就明白了电容的物理意义。
这些直观、具体的比喻使抽象的概念具体化,使学生能够看得见、摸得着,加强了学生对教学内容的理解,客观上还起到帮助学生记忆的作用。在教学过程中,我们以完成一个个具体任务为线索,把教学内容隐含在每个任务当中,当然,每个任务的确定都是以学生现有知识状况、教学内容的要求而定。教师布置具体任务,学生在自己思考的基础上,同学之间互相帮助完成任务。教师的职责是指导解决一些学生的新问题,学生在完成学习任务的同时,加深了对新知识的理解和记忆,也养成了创新意识和自主学习的习惯。
二、实践使理性的知识变得直观化,便于学生接受
在学习电动机的结构这一节内容时,以前我们对着课本上的插图,让学生记住相关的内容,学生掌握得也非常快,但过后检查发现学生忘记的很多。现在,我们向学校申请购买了几台交流电动机,上课时一律在实习室。我们一边讲解结构,一边一步一步地拆卸,这样就使理性的内容变得非常直观,学生学习的积极性一下子提高了。然后让学生自己动手亲自拆卸组装,学生既掌握了知识,又锻炼了实际操作能力。如今这种教学模式深受学生的喜爱。
三、工学结合拓展了学生视野,锻炼了学生技能,进一步体现了理实一体化
职业学校的培养目标就是具有一定操作能力的技术工人,理论知识要为实践操作服务。为了更好地做到这一点,我校积极和相关企业联系,学生定期到企业顶岗实习,使在学校里学到的理论知识更进一步和实际联系起来,从而既巩固了理论知识,又锻炼了操作技能,也为学生的就业打好了一定的基础。我们先后带领学生到章丘供电公司,章丘海尔电机厂、鼓风机厂等多家企业进行了实习,每个学生都有很大的收获。实行工学结合的培养模式,是经济社会发展对职业教育提出的客观要求,也是技能型人才培养的内在需要。工学结合在各个方面都取得了显著的实效。
1.学生在校内通过专业理论学习和基本技能训练后,具备了一定的专业理论和专业技能,之后到校内生产车间或校外实习基地直接参加企业生产,不但操作技能迅速提升,而且增强了质量意识、工时观念和效益观念,从而提高了适应企业生产的综合能力。
机电一体化理论范文3
关键词：机电一体化；系统功能原理；相关研究
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0269-02
如今，机电一体化系统已逐渐进入现代化的工业生产当中，在多个行业领域当中都有应用，该套系统具有多种现代化的数据控制及分析技术，其中计算机控制技术、微电子接口配置技术和动力传感测控技术是机电一体化系统内最为显著的三大技术，这套系统可以根据使用者的需求来及时调节所需的数据，因此，机电一体化系统在现代化的生产过程中将起到积极的效果，为生产厂家带来巨大的经济效益。
1 机电一体化系统的主要组成部分
1.1 机械配置部分
机械配置是机电一体化结构当中充当着核心的角色，可以说是构成机电一体化系统的框架部分，其中机械设备的核心处理器、设备外部框架结构和机械设备连接线都属于机械主体的重要组成部分，机电一体化当中的机械主体配置主要能够联系到机械设备的外部框架，再设计设备轮廓时采用多种配置的设计参数，将各个组成部分有效的结合在一起，此外，在进行外部轮廓设计时，可以利用CAD软件将设计的大致轮廓展现到液晶显示器上。
1.2 动力控制部分
机电一体化系统中的动力控制，往往充当着提供能源的角色，这环节的组成部分整合了传感控制技术，在实际运转的过程当中，设备会出现欠压和功率不足的现象，若出现这种情况，那么设备中的机电一体化系统就会将这些数据通过有线传输，并让其经过线路传输环节、核心处理环节、最后在核心控制的指令之下，从而来调整动力控制中的供应力量。
1.3 传感控制部分
传感控制主要承担了设备数据传输的能力，传感装置主要具有针对性的监测效果，及时了解数据的动态发展，并在有限的时间内将多方面的信息传输到设备的系统终端，这些数据测定的方式主要还是由一些专业的测控装置组成，传感控制器有很多种，其中最为常见的包括光传感器，这种传感器对光源有极高的敏感度，在光照条件良好的情况下，光传感控制器能够显示出一种动态变化的过程。
2 机电一体化系统功能原理结构配置模型以及进程分析
2.1 接口配置模型分析
机电一体化系统的模块由上文的多种形式组成，并且能够将部分有效的结构整合到一个系统模块当中，从而能够实现数据之间的快速传递，所以大部分系统结构的设计都是采用相同或相异的设计方案，设计方案能够在彼此之间互补需求，设计接口的分配流程如图一所示，这种新式的分配流程与传统的机电分配相比较，不仅在整体设计的布局上有了更加深入的认识，并还综合考虑了接口设置的配置模式，能够在无人看守的情况下，自动转化系统的功能。
2.2 机械配置原理分析
当数控机床在加工生产零件时，不仅需要大型机械设备的配合，还需要合理使用微观电子产品，设备的具体操作要根据机床刀口的排列顺序来定，加工不同的零件应采取不同的刀具，这些刀具的选择和实际的运转都有微观计算机来进行控制，从而让机、电两大类型的设备有效地结合起来。
2.3 动力控制系统原理分析
在生产产品的过程中难免会出现一些意外问题，其中对于动力系统的调节和管理，机电一体化系统能够有效制作出动态数据分析的过程，并且在第一时间在故障点做出相应的排查工作，让一些机械强度过大的设备才能够正常的运行。由于机械设备线路老化等问题，导致部分位置出现瘫痪，使之难以进行运转，但是一般的系统很难辨别出导致故障出现的主要因素，并且还不能采取相应的管控措施，但是机电一体化系统却能够做到布局有效性，分析其原理，主要是由于机电一体化系统是根据供电线路的电压对问题进行识别，大型机械设备的磁感电圈每秒的震动频率为3000次上下，正常运转时的电压通常为30kw，动力控制系统主要是根据计算供电线路相应的参数是否正常，若计算数值与正常数值相差较大，那么就以及分析问题的源头，并及时的处理。
3 结束语
机电一体化系统的发展速度越来越快，其应用的行业领域也逐渐增多，但是，机电一体化系统在发展过程中暴露出来的问题，也应该得到我们大家的关注，为后续技术的发展做好铺垫。
参考文献：
[1] 许勇， 邹慧君. 机电一体化系统功能原理求解[J]. 上海交通大学学报， 2012（7）： 1196.
[2] 许勇. 机电一体化系统方案生成及优选研究[D]. 上海： 上海交通大学， 2011.
机电一体化理论范文4
关键词：机电一体化;产品创新;概念设计
机电一体化产品的概念设计有着极其丰富的内容，同时也是产品在整个生产过程内最具创造性的阶段。其中，包含的原理与方法论对相关产品研发者起到关键的引导效用。因此，对机电一体化产品创新性概念设计进行探索，具有十分重要的现实意义。
1机电一体化产品概念设计的概述
1.1机电一体化产品概念设计的内容
机电一体化产品是在机电一体化基础上建立起的包含系统与构件、基本元内容的集合，而机电一体化产品概念设计的含义则是依据产品使用周期中各个环节所需要求对产品实施功能改造、分析和子功能开发，进而实现其满足功能结构要求的系统化设计活动。这种设计工作的过程包括前期规划、设计概念以及对计划进行详细化和丰富化，并加以改进补充。机电一体化产品概念设计过程中的程式化内容可以通过计算机技术代为实现，但除此之外难以被程式化的方面还需产品设计人员通过人工设计逐步完成。通过构建人机协同的概念设计理念，对其功能与组织开发的过程按照模块化思想进行划分，以此实现这一设计工作的层次性、协调性。目前，发达国家对机电一体化概念设计的深入研究大体集中于其调控系统的设计。机电一体化的理念自1971年被提出以来，经过几十年的发展，内容也在逐步丰富，尤其在科技快速发展的今天，广阔的市场空间与消费需求的升级，更加迫使机电一体化产品对自身性能、可靠程度提出更高要求。而计算机技术、互联网信息技术、传感技术、AI技术、微电子技术、新材料技术、集成技术以及其他相关技术的进步，都为机电一体化产品的革新打下了技术根基，使得机电一体化产品朝着更优质、更高效的方向迈进。
1.2机电一体化产品创新概念设计的意义
机电一体化产品的创新型概念设计本身有着重要作用，其既是产品品质的深层内容，又是其功能属性得以发挥的保障，对其本身质量的影响也约占60%～70%。因此，建成机电一体化产品创新的概念设计具有极其显著的意义。简要概括，主要包括以下三方面内容。第一，创新机电一体化产品的概念设计是保障机电一体化产品品质的必要性要求。机电一体化体系具有多种学科互相交叉、集成融合的特点，本身具有着复杂内涵。因此，现今许多的机械产品的设计并不适应机电一体化技术本身的特色，难以做到根据机电一体化技术特征随之作出应对。第二，机电一体化产品概念设计的创新促使其理论体系得到发展。要创新这一概念设计，必将建立新的方式、理论基础。只有在合理、可靠的概念设计基础上，才能使之收获具有优异性能的机电一化体产品。再加之如今概念设计的思想理念获得了社会中乃至整个世界越来越多的关注与认同，如QFD理论、公理化理论、TRIZ理论等设计理论的建立，对于推动创新机电一体化产的概念设计发展起到了不可忽略的效用，进一步促进了机电一体化技术体系的建立和机电一体化技术的完善。第三，机电一体化产品创新概念设计对于生产能力与工作质量的提高起到切实的帮助作用。许多机电一体化产品都带有自动处理、调节的功效，通过这些能力的实现，能够保证工作质量与效率的稳步提升。例如，在数控机床的使用过程中，其生产效率要高出普通基础5～6倍，并能够实现机床数量减少50%，节省50%操作人员的效能，生产周期也能缩短40%，进而使得生产成本降低50%左右。
2机电一体化产品创新概念设计理论
2.1机电一体化产品应用到的系统原理
机电一体化系统是该类产品中最为重要的基础。就其本质来说。它算是一种复杂机械，但与普通的机械相比还有着显著区分。机电一体化体系是通过在机构的动力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先进的电子技术，并使之与软件相互联合形成的一类新型机械系统。就其功能来说，机电一体化系统包含机械力、能量流、运动力等多种动力学有关的特殊机械，以及一些机电部件互相关联的系统。其中，机电一体化系统的核心又在于集成协调各种技术，通过对机械工程、控制系统、计算机技术、电子技术、电工技术等多项技术的联合利用，实现其运动行为可控的目标，而不仅简单对各项技术进行拼凑堆积。这也是利用计算机的调节和处理能力，实现驱动元件可控特征的现代化机械系统。有关机电系统化原理的研究主要包含三方面内容。第一，三环论。研究者认为，机电一体化产品可以划分为电子、机械、软件三项功能模块。第二，五块论。通常视机电一体化产品是由动力功能、控制功能、构造功能、操作功能和传感检测五个功能模块组成的。第三，两个子系统理论。研究人员认为，机电一体化系统是由控制系统和物理系统两项分支系统共同组成的。以上三种理论的提出具有重要意义，但同时也有着较大的局限性。三者立足于控制和电力两部分，但没有对机械主体加以强调，也并未对处理好机电一体化系统的概念设计中出现的复杂性、多面性和模糊性等问题提出方法。因此，这些理论对该类产品的概念设计不能起到重要作用。在概念设计实际工作中，机电一体化系统往往会被划分为传感检测、执行机构、信息控制处理三个子系统。通过这三个子系统的系统分工，各自完成信息检测、机械运动与信息控制的工作，这种分工方式才能真正实现该系统中各项功能的优化和最佳效果的发挥，并以此获得机电一体化系统的概念设计合理的相关方案。
2.2机电一体化产品创新的概念设计方法
对机电一体化产品而言，其概念设计是许多领域内知识、技术之间的交织融合，具有新颖复杂、反复迭代、目标多解、结构不良等特点。满足机电一体化产品概念设计的创新，关键在于发挥设计者的主观能动性，通过展现设计智慧，满足创新性的要求。要实现这一目标，主要在于实现人机协调配合。计算机技术的飞速进步，促使人们对人工智能提出新的期待。但创新产品设计这类任务，主要还得依靠人类的智能实现。机电一体系统也是人机协同系统，通过对设计者与计算机的分工，来达到创新概念设计的目的。机电一体化产品概念设计创新主要方法包括三方面内容。第一，落实人才战略，培养专业性人才。科技竞争最终都会落实在人才竞争上。要实现机电一体化产品概念设计的创新，人才供应是重要保障。机电一体化技术专业人才在制造行业占据就业满意度第三位的好名次，就业率更是高达100%。因此，加强专业人才培养更有着多方面的积极意义，国家以及机电行业要在培养、优化道路中贡献出更多力量，从多方面对学生展开培训工作，以此实现增强研究者、开发者、设计者以及其他相关从业人员素质的目的。第二，努力拓宽供应市场，严守质量关。市场是检验产品的试金石，将机电一体化产品投放到市场中，一方面保障其生命周期能够实现，另一方面通过买方对产品性能体验所作反馈也对产品研发起到反作用力的效果，使其优点得以保存、延续，缺点得到改良、进化，从而不断促进机电一体化产品性能的整体提升。第三，将环保技术纳入机电一体化的发展策略中。机械技术、计算机技术、电子技术、电力技术等多种技术的应用，往往会伴随着电子、机械污染的问题。在机电一体化产品的生产过程中，无可避免也会产生一些污染物。因此，设计者在设计研发过程中要考虑到环保问题，让机电一体化产品朝着节能环保的方向发展，以施行环保、可持续的发展策略为其提供方法指引。通过一些环保设施和环保科技的实行，有效遏制资源浪费、污染物增多的问题。当实际运行过程中出现技术故障时，也可以反复利用一些资源，以减少资源、材料的消耗。相关生产负责人还应主动淘汰一些产能落后的设备、产品，以此改变过去投入高、输出高的模式，最终实现发展的可持续，使人们拥有健康的生存环境。
2.3机电一体化产品创新的概念设计的发展展望
机电一体化产品创新的概念设计主要发展在于理论的进步。虽然机电一体化体系中依旧存在许多问题需要加强分析、研究，但其发展总趋势还是积极向上的。概括有五方面内容：第一，根据被测物理量，建立传感器特点和类型的知识库；第二，构建与机电一体化产品的概念设计相关的推理方法库；第三，将执行机构的实现运动与动作进行分类，构建执行机构库和驱动元件库，以促进驱动元件、执行、传动机构和两者的集成选择实行；第四，实现对该类产品概念设计在各个环节评价体系的建立，尤其在概念设计初期中构建对功能原理设计环节的评价体系；第五，构建调节和控制信息的资料库，以促进挑选硬件和编制软件中对机构子系统高效管控的实现。随着机电技术与各项科技的快速进步以及机电一体化研究的逐步深入，促使机电一体化产品概念设计的理论体系更加丰富，并具有更为强大的实用功能和操作功能，从而顺利实现对机电一体化产品的创新与研发。
3结束语
机电一体化产品的研究虽然已经取得了较为瞩目的成绩，但关于机电一体化产品设计的研究成果目前依然处于初级阶段，仍需要相关从业者不断加强探索、创新，通过大量细致的实践研究工作，促进机电一体化产品创新概念设计的完善和成熟，并最终实现其优异的实用价值。
作者:王中元 单位:内蒙古机电职业技术学院
参考文献:
机电一体化理论范文5
关键词：机电一体化；接口；功能；意义
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.158
0 引言
在当前多学科交叉发展的大环境下，众多领域的技术发生了革命性的变化，机电一体化作为机械技术与信息技术的整合产物使得工程领域得到了飞速的发展。另一方面，机电一体化系统的价值在很大程度上取决于其各个子系统之间的接口，接口技术使得机电一体化各个子系统能够相互密切配合，从而实现资源利用率的最大化，使机电一体化系统性能发挥最优，实现了各个子系统的功能“1+1>2”的效果。比如说多联机中央空调是智能网络中央空调，它可以一台室外机带动多台室内机，并且可以通过它的网络终端接口与计算机的网络相连，由计算机实行对空调运行的远程控制，满足了现代信息社会对网络家电的追求。
1 机电一体化系统构成
机电一体化系统主要由动力源、传感器、控制系统、执行机构、驱动系统五大构件组成。其中，机电设备中的接口技术起着子系统之间信息传递以及能量交换的作用，因此我们有必要对其进行有效的研究，使得整个系统的功能能够充分发挥。机电一体化系统的构成如图1所示。
2 机电一体化中的接口技术分析
2.1 功能与意义
机电一体化系统中的接口技术主要是为了将各个子系统的功能整合在一起来进行信息的传递以及能量的转换。其接口主要包括硬件部分和软件部分两类，其中硬件部分主要是指在机电一体化的各个子系统之间或者操作者和机电一体化系统之间进行连接的部件，为实现信息的及时传递以及能量的转换扮演着“桥梁”的作用；软件部分主要是将各个子系统之间的信息进行互联互通，以实现“1+1>2”的功能并进行适当调整，使得机电一体化系统在实际生产运行过程中更加优化。
机电一体化系统的发展顺应了时展的潮流，因此正在逐步代替了传统机械技术，满足了传统技术难以达到的各种需求。这种结合了机械技术与电子信息技术所形成的一种功能强大的综合系统成为了目前工业机械领域内的主流；与此同时，机电一体化系统的接口技术作为其核心技术随着机电一体化系统的不断发展也变得日趋复杂。如果我们单对子系统进行研究，是难以使整个系统取得跨越性进步的，在这里接口技术扮演着重要的角色，它整合了系统中的各个子系统，使这些具有不同功能的零件密切配合，进而将诸多功能发挥到最大化，也能够使整个系统之间的信息数据相互交流与调整，促进生产效率与经济效益的提高。
2.2 分类与信号输入输出
机电一体化系统主要可分为人机接口、动力接口、机电接口等类型。其中人机接口是指操作者和机电设备系统之间的双向接口，操作者可以通过该接口对于机电设备系统进行实时的监管参数变化以及操控，使得机电设备能够完全按照操作者的意图进行；动力接口是指提供动力的源系统与驱动系统相连接的接口，主要作用是为系统驱动提供能量。这种接口一般能够确保大功率的电流通过，从而保证机电系统的安全可靠性；智能接口主要的作用是将各个子系统中的信息进行收集，再将子系统中的不同技术进行整合做出相应调整， 接着按照系统的要求进行技术形式的变换从而满足系统的需求；机电接口是指操作系统与驱动系统以及传感器之间的接口，其主要作用是将驱动系统中的驱动信息变为操作系统中需求的信息，从而使得系统能够正常有序运行。
作为机电系统的重要组成部分――输入接口的模拟信号主要是指被控制对象在工作状态下的信号，一般而言，这些信号就是设备中存在的电流信号或者模拟电压。由于计算机设备只能收到数字信号，因此系统要获得信息数据，就要对于目标进行控制从而获得实时运行的信号，再将模拟电信号转化为数字模拟输入接口；输出接口的模拟信号主要是指控制系统在生产过程执行器的信号，计算器通过输出数字信号从而产生控制信号控制整个生产过程。
3 人机接口技术
人机接口技术是指人和机电系统之间交换信息的技术，其根据信号的传递方向可以将人机接口技术分为接口输入和接口输出两大类。机电系统的输出接口能够显示整个系统的实时运行情况以及相关数据信息，操作者可以根据相应的信息来及时对机电系统做出相关指示，从而保证机电系统的安全平稳运行，完成生产任务。
4 结语
综上所述，机电一体化是多个机电子系统融合的产物，是现代生产领域内的重要工具，因此对其研究具有巨大的现实意义与社会意义。作为机电一体化技术的重要构成，接口技术的质量直接决定了整个系统运行能否流畅；同时接口技术可将各个子系统进行有机的整合，发挥各自的长处，将其优势发挥到最大化。比如多联机空调噪音控制越来越小，节能措施越来越有效，制造工艺和现场焊接等方面的要求提高。总之，机电接口技术是在机电一体化技术的基础上逐渐发展起来的，在未来会随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要，并且我们对机电接口技术的研究也必然会推动机电一体化理论的进程与发展。
参考文献
机电一体化理论范文6
1 高职机电专业人才培养中存在的问题
我国的机械制造业快速发展，对机电专业的人才需求数量也在逐渐的递增，尤其是具有高素质、高技能的专业人才，而目前高职院校培养出来的学生与社会的要求还存在一定的距离，原因之一为高职院校机电专业培养模式还存在不足。
①专业定位不准确。高职院校的学生一般基础知识相对比较差，同时其在校期间接受的教育的时间一般为3年，而高职院校在给机电专业定位的时候将其按照“机械+电器”的要求进行定位，这样造成学生很难在短时间内学习到丰富的相关知识，结果造成他们缺失了特色专业优势。②教学内容落后、手段单一。虽然高职院校一直在强调实践教学，重视学生的实践能力的培养，但是具体到教学过程中，教师由于受到其传统思想以及其它因素的限制，教师还是过多的采取课堂化理论教学模式，结果导致了理论教学与实践教学相脱离，而且其教学的内容主要集中在对书本传统知识的讲解，忽视了机电技术的发展与创新性。③机电实践训练设备不完善。高职院校虽然在教学手段以及教学理念等方面进行了较大力度的改革，高职院校也在积极地探索校企合作模式，但是由于受到资金、场地的限制，高职院校在培养学生实践技能的硬件设施上投入的力度还不够。
2 高职机电一体化专业人才培养改革措施
针对高职院校在人才培养中存在的问题，宁夏工商职业技术学院机电专业人才改革措施主要从高职院校教学改革入手，通过更新教学理念、整合机电课程设置、提高师资力量等培养机电一体化的专业人才。
2.1 明确人才培养目标。在进行机电一体化专业人才培养改革前，高职院校首先需要明确机电一体化的含义以及培养一体化专业人才的意义，根据宁夏工商职业技术学院对其当地的企业进行的调研发现：企业对机电专业学生的需求量在逐年上升，但是机电专业学生在企业中的工作能力却表现得不理想，分析其原因就是因为学生具有的机电专业能力结构比较的单一，因此培养机电一体化专业人才是当地企业发展的要求；其次机电一体化专业应培养综合素质高、业务能力强、具有不断追求新知识、实事求是、独立思考、勇于创新、踏实苦干的精神的专业人才。
2.2 利用校企合作改革课程体系和教学内容。首先依据“多能并重，学做一体，校企融通”的校企合作、工学结合的人才培养模式要求，在分析调研企业岗位需求和梳理典型工作任务的基础上，把企业生产要求与行业企业标准以及国家职业技能鉴定标准结合起来确定课程学习领域；其次以提高“综合职业能力”为目标建立学习领域课程模式。每门课程不是传授单纯的专业知识，而是让学生在尽量真实的职业情境中学习“如何工作”，即以工作过程为导向，依据机电行业领域的职业能力和相关工作任务要求，以学生为主体完成理论与实践一体化的综合学习任务。
2.3 构建完善的教学质量保障体系。人才的培养要依托具体的教学活动，完善的教学质量保障体系是培养专业一体化人才的基础，因此高职院校要通过制定相应的制度、构建系统的教学质量评估机构以及改变传统的考核标准等提高对机电专业人才能力的培养。首先高职院校要根据机电一体化人才培养目标的相关要求，制定相关的教学质量监督体系制度规范；其次要改变传统单一的考核标准，建立多元化、多形式的考核标准，高职院校要成立以学校、企业、教师、家长等多主体组成的考核机制，对学生的考核不再以期末考试成绩为唯一标准，而是根据学生在平时学习以及在企业实习表现等形成校内和校外双向评价体系。
2.4 建设“教、学、做”一体化的校内外实训基地。实践教学是整个机电专业教学活动的重点，它是学生掌握一体化技能的关键，因此高职院校要投入相应的资金建设“教、学、做”一体化的校内外实训基地，首先高职院校要积极吸引具有一定经济实力的企业进入学校建设“校中厂”为学生提供真实的工作环境；其次高职院校也要积极购置与机电岗位条件相符的硬件实训教学设施，参照机电企业的工作环境，为学生创建“教、学、做”一体化教室，按照企业的生产规章制度要求学生的训练等。
