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關(guān)鍵詞:“教、學(xué)、做”一體化;項(xiàng)目重構(gòu);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)46-0213-04
一、引言
電子專業(yè)課程內(nèi)容通常比較抽象,理論性強(qiáng),專業(yè)術(shù)語、名詞概念多,與學(xué)生過去所學(xué)的知識(shí)聯(lián)系不大,學(xué)生不但理解領(lǐng)會(huì)課程內(nèi)容有一定困難,應(yīng)用于實(shí)踐時(shí)更是舉步維艱,顯然不能滿足技能型人才培養(yǎng)的要求,因此,改進(jìn)電子專業(yè)課程的教育教學(xué)方法成為師生們?cè)诮虒W(xué)中不斷探索的課題。
筆者在教學(xué)實(shí)踐中探索以項(xiàng)目為載體來重構(gòu)課程內(nèi)容體系,通過建構(gòu)主義的指導(dǎo)思想建立起應(yīng)用于電子課堂和實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)理論和方法,采用“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式展開教學(xué),希望通過這種新型的教學(xué)方式可以對(duì)電子專業(yè)課程教學(xué)帶來新的力量和成果,讓學(xué)生對(duì)電子學(xué)產(chǎn)生更加濃厚的興趣。
二、構(gòu)建基于“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式課程體系
要構(gòu)建基于“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式課程體系,首先,必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),只有加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué),才能將實(shí)踐教學(xué)從附屬于理論教學(xué)的地位獨(dú)立出來,以“做”來引領(lǐng)“教”和“學(xué)”,在“做中學(xué)”、“做中教”,形成“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式。然后,沿著實(shí)踐教學(xué)主線,將所需要的理論知識(shí)進(jìn)行梳理,以必須、夠用為原則選擇內(nèi)容以及內(nèi)容的講解形式,重構(gòu)每門課程的內(nèi)容。
我院電子專業(yè)課程體系主要由以下課程構(gòu)成:
第一學(xué)期,開設(shè)了《電子元器件識(shí)別與檢測》和《電工技術(shù)實(shí)訓(xùn)》等專業(yè)課程;第二學(xué)期,開設(shè)了《模擬電子電路分析與調(diào)試》、《收音機(jī)安裝與調(diào)試》等專業(yè)課程;第三學(xué)期,開設(shè)了《數(shù)字電子電路分析與調(diào)試》、《電子線路板設(shè)計(jì)與制作》、《電子綜合實(shí)訓(xùn)》等專業(yè)課程;第四學(xué)期,開設(shè)了《單片機(jī)技術(shù)與實(shí)踐》、《EDA技術(shù)與實(shí)踐》等專業(yè)課程;第五學(xué)期開設(shè)了《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作》、《單片機(jī)技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)》等專業(yè)課程;第六學(xué)期,企業(yè)頂崗實(shí)訓(xùn)。
在以上課程體系的構(gòu)建中,有些課程是理實(shí)一體化課程,這類課程有《模擬電子電路分析與調(diào)試》、《數(shù)字電子電路分析與調(diào)試》、《電子線路板設(shè)計(jì)與制作》和《單片機(jī)技術(shù)與實(shí)踐》等;有些實(shí)踐從專業(yè)理論課程中單獨(dú)剝離出來,開設(shè)成一門專門的實(shí)踐課程,這類課程有《電子元器件識(shí)別與檢測》;有些課程采用整周實(shí)訓(xùn)來完成一個(gè)綜合項(xiàng)目的教學(xué)模式進(jìn)行,這些整周實(shí)訓(xùn)的課程大都有一個(gè)特點(diǎn),是對(duì)某門專業(yè)課程的綜合應(yīng)用,如電工技術(shù)實(shí)訓(xùn)、單片機(jī)技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)等;有些整周實(shí)訓(xùn)課程嘗試脫離某門專業(yè)課程,將多門課程有機(jī)綜合在一起,這類課程有《電子綜合實(shí)訓(xùn)》、《收音機(jī)安裝與調(diào)試》等。
三、基于“教、學(xué)、做”一體化電子專業(yè)課程內(nèi)容重構(gòu)
根據(jù)教學(xué)的組織原則及課程的特點(diǎn),各課程組織的形式會(huì)有所不同,要求完成的任務(wù)目標(biāo)也有所不同,下面選取三門課程分析在教學(xué)中如何依據(jù)“教、學(xué)、做”一體化來重構(gòu)課程內(nèi)容:
(一)《模擬電子電路分析與調(diào)試》課程通過設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目,將理論知識(shí)嵌入到項(xiàng)目中重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容
模擬電子技術(shù)是電子專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,由于專業(yè)性很強(qiáng),很多學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí),就被這門課程難住了,從而覺得電子專業(yè)很難,放棄對(duì)電子專業(yè)的學(xué)習(xí)。多年來,我一直在思考如何上好這門課程,如何讓學(xué)生從這門課程起步,激起學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的興趣,踏入電子技術(shù)的神奇領(lǐng)域。
我們?cè)谏蠈W(xué)期模擬電子技術(shù)一體化教學(xué)中使用項(xiàng)目教學(xué)法開展教學(xué),其實(shí)踐過程是:
首先,我們確立了采用哪些項(xiàng)目來把這門課程的知識(shí)點(diǎn)貫穿起來,通過這些項(xiàng)目的實(shí)踐來帶動(dòng)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí),并用理論知識(shí)指導(dǎo)項(xiàng)目的分析,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的功能。我們最后選擇以下項(xiàng)目來重構(gòu)模擬電子電路分析與調(diào)試這門課程內(nèi)容。
項(xiàng)目一:集成穩(wěn)壓直流電源的制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)有二極管的識(shí)別與檢測、二極管構(gòu)成的整流電路分析與調(diào)試、電容濾波電路分析與調(diào)試、穩(wěn)壓電路分析與調(diào)試等知識(shí)點(diǎn)。
項(xiàng)目二:單管音頻放大電路制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)有三極管的識(shí)別與檢測、單管放大電路的組成、工作原理分析與調(diào)試等知識(shí)點(diǎn)。
項(xiàng)目三:多級(jí)負(fù)反饋放大電路的制作。這個(gè)項(xiàng)目包含的知識(shí)有多級(jí)放大電路組成、工作原理分析、反饋的判斷、引入負(fù)反饋后對(duì)電路影響等知識(shí)點(diǎn)。
項(xiàng)目四:集成音頻放大電路的制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)主要是認(rèn)識(shí)集成運(yùn)算放大電路,已經(jīng)分析集成運(yùn)放構(gòu)成的典型電路等知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。
項(xiàng)目五:低頻功率放大電路的制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)主要是功率放大電路的組成特點(diǎn)、工作原理分析和調(diào)試電路等知識(shí)點(diǎn)。
項(xiàng)目六:正弦波振蕩電路的制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)主要是電路起振的條件,會(huì)分析判斷電路能否滿足電路振蕩的平衡條件,熟悉典型振蕩電路的組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等知識(shí)點(diǎn)。
項(xiàng)目七:調(diào)光臺(tái)燈的制作。這個(gè)項(xiàng)目中包含的知識(shí)點(diǎn)主要有晶閘管的識(shí)別與正確使用,單向可控整流電路的組成、工作原理已經(jīng)電路調(diào)試等知識(shí)點(diǎn)。
然后,我們確定了這些項(xiàng)目實(shí)施的教學(xué)方法:實(shí)踐―理論―實(shí)踐的方法。
第一環(huán)節(jié)――實(shí)踐:在簡單講解這個(gè)項(xiàng)目工作過程的基礎(chǔ)上,發(fā)給學(xué)生元件讓學(xué)生根據(jù)提供的項(xiàng)目原理圖焊接電路,要完成這步實(shí)踐,學(xué)生要能對(duì)元件進(jìn)行識(shí)別與檢測,通過這一步的實(shí)踐讓學(xué)生掌握元件的識(shí)別與檢測,并學(xué)會(huì)看懂原理圖元件之間的連接,能根據(jù)原理圖正確焊接電路,同時(shí)為第二個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施打下基礎(chǔ),學(xué)生通過焊接電路必然對(duì)將要講解的項(xiàng)目電路非常熟悉。在這個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)讓學(xué)生測試關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)或波形,不管測試成功與否,學(xué)生這時(shí)候都有很強(qiáng)的要了解這個(gè)電路是如何工作的學(xué)習(xí)需求和興趣,這時(shí)候要求學(xué)生全部停下這一步實(shí)踐,進(jìn)入到第二個(gè)環(huán)節(jié)――理論。
第二環(huán)節(jié)――理論:圍繞著這個(gè)項(xiàng)目涉及到的知識(shí)點(diǎn),教師開始講解相關(guān)的理論知識(shí),然后應(yīng)用這些理論知識(shí)分析學(xué)生剛才焊接的項(xiàng)目電路,理論分析并計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的電壓,理論分析關(guān)鍵點(diǎn)的波形,并教會(huì)學(xué)生判斷故障,檢測電路,如果某一點(diǎn)的沒有測到理論分析應(yīng)該得到的電壓或波形,如何來檢測電路,排除故障,直到得到正確的結(jié)果。接下來,就進(jìn)入到下一環(huán)節(jié)――再實(shí)踐環(huán)節(jié)。
第三環(huán)節(jié)――再實(shí)踐:通過第二環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生基本明白了這個(gè)電路是怎樣工作的,接下來,學(xué)生進(jìn)入到再實(shí)踐環(huán)節(jié),在這個(gè)環(huán)節(jié)要求學(xué)生對(duì)焊接的電路進(jìn)行測試,記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)波形,并判斷測試結(jié)果的正確與否,在這個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生要學(xué)會(huì)并完成電路檢測、故障的排除,學(xué)會(huì)正確使用儀器儀表,這個(gè)過程的完成在第二環(huán)節(jié)理論指導(dǎo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行,通過這一環(huán)節(jié)實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)一步的掌握,并加深對(duì)理論知識(shí)的理解。
(二)《電子元器件識(shí)別與檢測》成功剝離成一門專業(yè)實(shí)踐課程
電子元器件是電子技術(shù)中的基本元素。任何一種電子裝置,都由各種電子元器件合理、和諧、巧妙地組合而成。傳統(tǒng)的電子專業(yè)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)一般不會(huì)含有單獨(dú)的電子元器件識(shí)別與檢測課程,通常只是在講授《電路基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》等課程時(shí),介紹部分課本講授需要接觸到的元器件,這就導(dǎo)致了對(duì)整個(gè)電子元器件的介紹系統(tǒng)性不強(qiáng),再加上《電路基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》等課程自身的學(xué)習(xí)難度就非常高,導(dǎo)致了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力非常大,通常很難掌握好。因此,在教學(xué)中,將電子元件識(shí)別與檢測技能單獨(dú)剝離出來形成了《電子元件識(shí)別與檢測》課程。該課程以培養(yǎng)學(xué)生了解常用電子元器件的識(shí)別、檢測及使用等電子技能的基本功為起點(diǎn),整個(gè)教學(xué)過程均安排在實(shí)訓(xùn)場地,按照項(xiàng)目式教學(xué)的方法開展教學(xué)。
《電子元器件識(shí)別與檢測》課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)如下:
項(xiàng)目一:電阻、電容的認(rèn)知與檢測。認(rèn)識(shí)電阻的分類,電阻器的標(biāo)稱系列,阻值的標(biāo)注法。認(rèn)識(shí)電位器外形及工作原理介紹。常用電容器的性能,容量標(biāo)稱法,規(guī)格與標(biāo)注方法。掌握電解電容的簡易檢測法。
項(xiàng)目二:半導(dǎo)體二極管、三極管及可控硅的認(rèn)知與檢測。認(rèn)識(shí)二極管的分類,型號(hào)命名方法,基本用途。用萬用表簡易檢測二極管性能方法。認(rèn)知三極管的分類,命名方法(國內(nèi)及國外),三極管的選用條件,更換替代原則,三極管引腳的識(shí)別與測試技能。單向可控硅的檢測及引腳判定。
項(xiàng)目三:變壓器及繼電器的認(rèn)知與檢測。熟悉變壓器的基本應(yīng)用。掌握變壓器的一般檢測方法。了解繼電器的一般結(jié)構(gòu)。
項(xiàng)目四:發(fā)光二極管、光敏元件及光電耦合器的認(rèn)知與檢測。了解提高光放大器靈敏度的方法,光電耦合器的一般檢測方法。
項(xiàng)目五:集成電路及音樂芯片認(rèn)知與檢測。掌握集成電路的分類,國內(nèi)外集成電路的命名,封裝外形與引腳順序識(shí)別。熟悉用萬用表檢測F007。使用MOS集成電路一般常識(shí)。
項(xiàng)目六:揚(yáng)聲器、傳聲器及開關(guān)接插件的認(rèn)知與檢測。揚(yáng)聲器的分類,主要技術(shù)參數(shù),電動(dòng)式揚(yáng)聲器的工作原理,喇叭與壓電陶瓷片的檢測。話筒的種類,結(jié)構(gòu)與工作原理,動(dòng)圈式與駐極體話筒的檢測。
項(xiàng)目實(shí)施過程中,從實(shí)踐入手,對(duì)于每種元器件,從結(jié)構(gòu)簡介開始,由淺入深地介紹它的外形、符號(hào)、命名方法、工作特性、主要應(yīng)用、使用注意事項(xiàng)、好壞判斷等。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生很快就對(duì)所需元器件有了全面的了解和掌握,通過動(dòng)手提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并為其學(xué)習(xí)后續(xù)課程和今后在專業(yè)中應(yīng)用電子技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ),同時(shí)還極大地減輕了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)難度。
(三)《電子綜合實(shí)訓(xùn)》成功將多門專業(yè)課程整合在一起
《電子綜合實(shí)訓(xùn)》整周實(shí)訓(xùn)課程以工作任務(wù)為線索,以實(shí)際電子產(chǎn)品――函數(shù)信號(hào)發(fā)生器為載體,以任務(wù)實(shí)施為導(dǎo)向,通過以制作一個(gè)具體的、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品為目的的工作任務(wù)展開構(gòu)建項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)任務(wù),將整個(gè)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的工作任務(wù)分成以下七個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù):
任務(wù)一:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電路設(shè)計(jì);任務(wù)二:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電路仿真;任務(wù)三:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的PCB設(shè)計(jì);任務(wù)四:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的PCB制作;任務(wù)五:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的元器件識(shí)別與測量;任務(wù)六:函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的安裝與調(diào)試;任務(wù)七:編寫函數(shù)信號(hào)發(fā)生器技術(shù)文件。
每個(gè)任務(wù)按照任務(wù)目標(biāo)任務(wù)要求相關(guān)知識(shí)任務(wù)實(shí)施任務(wù)總結(jié)的思路安排,充分體現(xiàn)“在學(xué)中做,在做中學(xué)”的教學(xué)思路。項(xiàng)目的工作任務(wù)與現(xiàn)實(shí)工作緊密相關(guān),為學(xué)生模擬了一個(gè)更貼近實(shí)際工作的學(xué)習(xí)環(huán)境。
該課程將《電子元器件識(shí)別與檢測》、《數(shù)字電子技術(shù)與實(shí)踐》、《模擬電子技術(shù)與實(shí)踐》、《電子線路板設(shè)計(jì)與制作》、《電子電路仿真技術(shù)》、《電子產(chǎn)品制造與工藝》等專業(yè)課程有機(jī)的整合到了一起,使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)掌握了電子產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB設(shè)計(jì)與制作、電路板的安裝與調(diào)試及簡單故障的排除。通過本課程的學(xué)習(xí)提高了學(xué)生對(duì)電子專業(yè)的直接認(rèn)識(shí),讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)制作實(shí)際電子產(chǎn)品感受到了成就感,極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)能力得到了顯著提高,為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)以及職業(yè)生涯的發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語
經(jīng)過實(shí)踐證明,這種在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的影響下,通過選取一個(gè)個(gè)典型“項(xiàng)目”為載體重構(gòu)課程內(nèi)容的方式,是一種比較有效的教學(xué)內(nèi)容組織方式,它突破了傳統(tǒng)的灌輸學(xué)生理論知識(shí)的教學(xué)模式,采用“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式,通過項(xiàng)目為載體,用任務(wù)驅(qū)動(dòng)來引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)際工作任務(wù)的牽引下,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的內(nèi)在的求知欲望,達(dá)到學(xué)以致用的目的,同時(shí)能將所學(xué)的知識(shí)與它的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。學(xué)生通過解決實(shí)際問題來實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的掌握,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;問題;改革措施
長期以來機(jī)電一體化教學(xué)一直承襲著重理論輕實(shí)踐的教學(xué)模式,這給該課程教學(xué)實(shí)效性的發(fā)揮帶來了很大的影響,因此,要改變這一現(xiàn)狀就要在明確該學(xué)科存在問題的基礎(chǔ)上加大相關(guān)教學(xué)措施的研究。
一、機(jī)電一體化教學(xué)存在的問題
社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)于技能型人才的需求越來越多,尤其是對(duì)機(jī)電一體化人才的需求更是與日俱增,社會(huì)對(duì)這類人才需求的數(shù)量不斷增加的同時(shí),對(duì)機(jī)電一體化人才的質(zhì)量要求也在逐年提升。
傳統(tǒng)的機(jī)電一體化教學(xué)的局限性是比較大的,傳統(tǒng)的機(jī)電一體化的教學(xué)模式更多的是重視知識(shí)的傳授,課程的設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容都與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié),難以滿足機(jī)電一體化實(shí)踐操作教學(xué)的需要。而現(xiàn)代的科技發(fā)展突飛猛進(jìn),現(xiàn)有的機(jī)電一體化教學(xué)模式難以適應(yīng)新時(shí)期的需要,這樣的教學(xué)模式急需要改變。在原有教學(xué)模式的實(shí)施過程中,機(jī)電一體化的教學(xué)模式存在著許多問題,具體來看,主要有以下幾方面的內(nèi)容:
1.教學(xué)模式單一的問題
現(xiàn)行的機(jī)電一體化教學(xué)模式,依然承襲著傳統(tǒng)學(xué)科的教學(xué)模式,雖然機(jī)電一體化教學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)科存在著千絲萬縷的聯(lián)系,在教學(xué)中也需要大量的知識(shí)和文字,還需要許多的原理圖,但是,在機(jī)電一體化教學(xué)中,過分重視知識(shí)傳授卻忽略了該學(xué)科的實(shí)踐特征,這樣的教學(xué)很難發(fā)揮實(shí)效,久而久之,也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng),教學(xué)模式單一,教學(xué)實(shí)效性不強(qiáng)。
2.理論與實(shí)踐對(duì)接性不強(qiáng)
從現(xiàn)階段機(jī)電一體化教學(xué)的實(shí)施情況來看,理論教學(xué)雖然落實(shí)的較為充分,但是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)缺乏必要的對(duì)接,教學(xué)依然以理論教學(xué)的實(shí)施作為教學(xué)的主體,理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié),學(xué)生的理論知識(shí)雖然掌握了很多,但是真正運(yùn)用到實(shí)踐中的內(nèi)容卻少之又少,這對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力造成了很大的影響,不利于實(shí)用型人才的培養(yǎng)。
3.課程設(shè)置的時(shí)間不足
隨著教學(xué)改革的不斷深入,機(jī)電一體化課程教學(xué)的時(shí)間也相應(yīng)減少了,由于課程實(shí)施的時(shí)間較少,原本一些預(yù)定課程教學(xué)內(nèi)容也相應(yīng)較少,要掌握課程教學(xué)的內(nèi)容,教師只能夠通過大量的理論學(xué)習(xí)來解決,留給學(xué)生實(shí)踐操作的時(shí)間越來越少,難以滿足教學(xué)的實(shí)際需要,同時(shí),由于近些年來的院校擴(kuò)招,新生的質(zhì)量也出現(xiàn)了一定程度的下降,課程實(shí)施的時(shí)間不足也在一定程度上影響到了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
二、機(jī)電一體化教學(xué)改革的措施
1.要學(xué)會(huì)創(chuàng)新教學(xué)的思路
要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)電一體化的教學(xué)思路,就要充分認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化的本質(zhì),客觀地來說,機(jī)電一體化的本質(zhì)內(nèi)涵就是指機(jī)械與微電子技術(shù)同信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,將其統(tǒng)一集中起來成為一個(gè)有機(jī)的整體,它是一項(xiàng)充滿自動(dòng)化元素的工作過程,創(chuàng)新機(jī)電一體化的教學(xué)思路,就是要以此為出發(fā)點(diǎn),開展教學(xué)思路的創(chuàng)新活動(dòng),以具體的教學(xué)措施推進(jìn)機(jī)電一體化的教學(xué)改革。
2.要重視教學(xué)手段的更新
好的教學(xué)手段對(duì)促進(jìn)機(jī)電一體化教學(xué)的有效開展具有重要的作用,相反,教學(xué)手段的陳舊、刻板,對(duì)教學(xué)實(shí)施的影響是非常大的。在現(xiàn)實(shí)的機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)踐中,對(duì)教學(xué)手段的更新缺乏應(yīng)有的重視。
3.要重視教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化
現(xiàn)有的機(jī)電一體化教學(xué)環(huán)節(jié),相對(duì)來說比較繁瑣,難以適應(yīng)現(xiàn)階段機(jī)電一體化教學(xué)的實(shí)際需要,因此,優(yōu)化繁瑣的教學(xué)環(huán)節(jié)是提升機(jī)電一體化教學(xué)效率的一項(xiàng)重要措施。要改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)節(jié)讓教學(xué)環(huán)節(jié)更加優(yōu)化,促進(jìn)實(shí)踐化教學(xué)的有效開展,同時(shí)也要進(jìn)行有針對(duì)性的單向技能訓(xùn)練,優(yōu)化單項(xiàng)技能的訓(xùn)練環(huán)節(jié),以此促進(jìn)教學(xué)的有效實(shí)施。
開展機(jī)電一體化教學(xué)的相關(guān)研究對(duì)促進(jìn)該學(xué)科課程教學(xué)的有效實(shí)施具有重要的作用,因此,以機(jī)電一體化教學(xué)存在的問題與改革措施為視角,對(duì)相關(guān)的問題展開研究希望能夠更好地促進(jìn)該課程教學(xué)效率的提升。
關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化;機(jī)械電子工程專業(yè)
中圖分類號(hào):G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671―7597(2013)031-163-02
在電子技術(shù)和機(jī)械化程度日益提高的現(xiàn)代,人為控制機(jī)器已經(jīng)難以滿足日常生產(chǎn)生活效率的需要,電腦對(duì)機(jī)械的控制成為了主流。并且在電腦控制機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,機(jī)械的整個(gè)生產(chǎn)過程也由電腦控制,這就是機(jī)電一體化。給予機(jī)械一體化的進(jìn)程,對(duì)機(jī)械一體化的人才需求也就越來越大,于是機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。本文將詳細(xì)論述什么是機(jī)電一體化、什么是機(jī)械電子工程專業(yè)以及這兩者之間的關(guān)系。
1 機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)器與電子的有機(jī)結(jié)合,他有著不同的要素構(gòu)成,和結(jié)構(gòu)組成。電子與機(jī)械的有機(jī)結(jié)合即克服了傳統(tǒng)機(jī)械的操作程序復(fù)雜也節(jié)省了人力物力,是一個(gè)傳統(tǒng)機(jī)械的替代品,有著非常好的發(fā)展前景。本部分將介紹機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)電一體化的發(fā)展空間。
1.1 機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)
機(jī)電一體化大體上是由傳統(tǒng)機(jī)械的機(jī)器本體構(gòu)成及其工作的主要系統(tǒng),他起著連接、傳送這些基本功能;機(jī)電一體化工作運(yùn)行的推動(dòng)元素是他的動(dòng)力部分,動(dòng)力部分為機(jī)械的工作提供活動(dòng)力支持與保障是機(jī)械一體化的重要有機(jī)組成部分。
機(jī)械一體化的傳感部分起到分析并傳送信息的作用,他將機(jī)械與電子結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加以分析,最終確定工作的方式與進(jìn)程;驅(qū)動(dòng)部分是在電子系統(tǒng)的指導(dǎo)下完成機(jī)械的工作內(nèi)容;執(zhí)行部分是由電腦下達(dá)命令,機(jī)械機(jī)型完成的有機(jī)部分;機(jī)電一體化最重要的組成部分就是控制以及處理信息的部分,這部分決定著機(jī)械的工作進(jìn)度以及以何種方式工作。這就是機(jī)電一體化的各個(gè)組成部分,和各個(gè)部分在工作中的作用。
1.2 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
目前機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快,其發(fā)展趨勢如下。1)機(jī)電一體化在向智能化的方向發(fā)展,智能化就是在原本電腦控制的基礎(chǔ)上更具備合理性和效率性,機(jī)電一體化的智能化發(fā)展就像最初的硬件手機(jī)與現(xiàn)在的智能手機(jī)的區(qū)別一樣。總體說來就是智能化更人性化,更能解決操作中的突發(fā)狀況或者說是提前就設(shè)定了應(yīng)對(duì)解決突發(fā)狀況的解決措施。2)機(jī)電一體化更加環(huán)保,機(jī)電一體化進(jìn)程使原本的柴油發(fā)電帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的情況得到改善,現(xiàn)在的機(jī)電一體化是電腦操控,解決了其中一些污染環(huán)境的問題,響應(yīng)環(huán)保的口號(hào),機(jī)電一體化也朝著更環(huán)保的方向發(fā)展。3)機(jī)械一體化朝著微機(jī)模式發(fā)展,顧名思義就是機(jī)械的規(guī)模與形式越來越小,這就要求機(jī)械的精密程度。這樣的發(fā)展趨勢有利于解決原始機(jī)械龐大的占地面積問題,可以使同一片場地發(fā)揮更大的效果。機(jī)械以替換的發(fā)展趨勢是更加進(jìn)步與人性化,它是朝著一個(gè)操作簡單、綠色無害、精密程度高的趨勢更好的發(fā)展。
這就是機(jī)電一體化,它是機(jī)械與電子的有機(jī)結(jié)合,有著密不可分的有機(jī)組成部分,有著良好的發(fā)展趨勢。在這兩者的定義下,筆者希望日后機(jī)電的結(jié)合能夠更加密切,其各個(gè)組成部分能日漸精密完善使得整個(gè)機(jī)電一化得到優(yōu)化;機(jī)電一體化能夠在屬于它的發(fā)展趨勢下日益發(fā)展完善,更好的滿足機(jī)電一體化進(jìn)程的需要。
2 機(jī)械電子工程專業(yè)
在科技發(fā)展與時(shí)代進(jìn)步的大背景下,機(jī)電一體化的進(jìn)程日益加快,重要程度日益提升,人才需要也越來越大,接下來筆者將介紹機(jī)電一體化的人才來源――機(jī)械電子工程專業(yè)。
上文中我們論述了什么是機(jī)電一體化與機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢,根據(jù)上文我們不難發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化已經(jīng)在生產(chǎn)生活中日益重要,為了供應(yīng)機(jī)電一體化所需要的人才,機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生,上個(gè)世紀(jì)九十年代后期,一些高校開始設(shè)置了機(jī)械電子專業(yè)。機(jī)械電子工程專業(yè)的出現(xiàn)是為了響應(yīng)現(xiàn)階段和日后的電子控制機(jī)械的主流趨勢,為了使自動(dòng)化方面有更多可用人才。在機(jī)械電子工程專業(yè)設(shè)置上要注意很多的問題:第一要考慮新課程的課程設(shè)置方面,要在傳統(tǒng)的機(jī)械上有所發(fā)展又要估計(jì)學(xué)生的負(fù)擔(dān),不能是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感到吃力或者是電子與機(jī)械兼顧的拖沓。第二就是機(jī)械電子專業(yè)是機(jī)械和電子的有機(jī)結(jié)合,電子與機(jī)械的側(cè)重點(diǎn)問題,在教授的過程中要二者兼顧,因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械是整個(gè)機(jī)械一體化的基礎(chǔ)而電子的計(jì)入是一個(gè)良性發(fā)展,很多新生代的同學(xué)更加重視電子方面,這是不科學(xué)的做法??傊畽C(jī)械電子工程專業(yè)是一個(gè)時(shí)代要求的必要專業(yè),要安排好課程,明確側(cè)重點(diǎn),最終達(dá)到滿足機(jī)電一體化進(jìn)程下人才的需要。
3 機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)
介紹過機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)以后,接下來明確機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)之間的關(guān)系。
根據(jù)上文我們不難發(fā)現(xiàn),機(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)有著非常密切的關(guān)系,可以說機(jī)械電子專業(yè)是機(jī)電一體化的前身,以為機(jī)械電子專業(yè)所培養(yǎng)的正是機(jī)電一體化專業(yè)的對(duì)口人才,也就是說機(jī)械電子專業(yè)為機(jī)電一體化提供了人才來源。機(jī)械電子專業(yè)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是機(jī)電一體化的具體內(nèi)容。其中包括理論知識(shí)與具體操作,也就是什么是機(jī)電一體化、幾點(diǎn)一體化需要我們做些什么、在操作中會(huì)遇見什么問題并且該怎樣解決等。機(jī)械電子專業(yè)是為機(jī)電一體化培養(yǎng)人才的搖籃,在機(jī)械電子專業(yè)中學(xué)習(xí)的同學(xué)畢業(yè)后的前景就是在機(jī)電一體化應(yīng)用的地方工作。而機(jī)電一體化在日常操作中所遇見的難以解決的問題和需注重問題就是機(jī)械電子專業(yè)研究的課題和研究方向??傊畽C(jī)電一體化與機(jī)械電子專業(yè)二者之間密不可分,互補(bǔ)互助,機(jī)電一體化的發(fā)展要求了機(jī)械電子專業(yè)的學(xué)科內(nèi)容、機(jī)械電子專業(yè)為機(jī)電一體化提供了人才來源。
4 結(jié)束語
在工業(yè)化和科技化日益發(fā)展的現(xiàn)在,工業(yè)與科技二者的有機(jī)結(jié)合也就是機(jī)電一體化已經(jīng)成為科技進(jìn)步和時(shí)展的必然。這時(shí),機(jī)電一體化對(duì)人才的需求也就越來越多,從而導(dǎo)致機(jī)械電子專業(yè)的出現(xiàn)發(fā)展和人們。筆者在介紹什么是機(jī)電一體化、其組成部分和發(fā)展趨勢后介紹了機(jī)械一體化專業(yè),意在使得機(jī)械一體化專業(yè)在培養(yǎng)人才時(shí)能夠根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和發(fā)展趨勢合理培養(yǎng)。同時(shí)筆者也期望機(jī)電一體化發(fā)展前景更廣闊的,機(jī)械電子工程專業(yè)能夠?yàn)闄C(jī)電一體化培養(yǎng)出更多人才使其為機(jī)電一體化更好的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
中圖分類號(hào):F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
隨著我國科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)越來越受到企業(yè)及科研人員的重視,本文就該部分內(nèi)容進(jìn)行了探討。
二、機(jī)電一體化的內(nèi)容
1.機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù),使機(jī)械、電子有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù),主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群(族)的總稱。
2.機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)由若干具有特定功能的機(jī)械和電子要素組成的有機(jī)整體,具有滿足人的使用要求的最佳功能,機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)。主要是指機(jī)械系統(tǒng)(或部件)與微電子系統(tǒng)(或部件)相互置換和有機(jī)結(jié)合,從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品,有良好的人機(jī)協(xié)作關(guān)系。一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要是由機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、動(dòng)力源、傳感器、計(jì)算機(jī)這5個(gè)要素構(gòu)成。
3.機(jī)電一體化工程(機(jī)械電子工程)是機(jī)械工程與電子工程的綜合集成,即給定機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)“目的功能”與“規(guī)格”后,機(jī)電一體化技術(shù)人員利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程體系。機(jī)電一體化工程是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)中的具體應(yīng)用。
4.機(jī)電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講、機(jī)電一體化思想相當(dāng)于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機(jī)一體化、機(jī)電液一體化、科工貿(mào)一體化、人機(jī)一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
20世紀(jì)80年代中期以來,計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī)已日益廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的控制,使機(jī)、電有機(jī)地結(jié)合,發(fā)展成機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,給機(jī)械行業(yè)帶來了顯著的效益,提高了生產(chǎn)率,提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,降低了原材料消耗,節(jié)約了能源,減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,增強(qiáng)了企業(yè)在市場中的競爭力?!皺C(jī)電一體化”是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性高新技術(shù),是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。
三、機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)原理
從方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原理:
1.整體最優(yōu)化原理
機(jī)電一體化技術(shù)要求從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合機(jī)械技術(shù)和信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)化。其實(shí),“最優(yōu)化原理”是人類進(jìn)行科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的基本思想動(dòng)力?!熬媲缶笔沁@一思想的生動(dòng)描述。人們?yōu)檫_(dá)到一定的目標(biāo),采用直接或間接的方法求得達(dá)到該目標(biāo)的最佳途徑。這里強(qiáng)調(diào)“整體最優(yōu)化”,正是運(yùn)籌學(xué)思想在機(jī)電一體化技術(shù)中的體現(xiàn)。
2.智能化原理
這是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向。關(guān)于“智能”的定義。目前尚無確切和統(tǒng)一的說法。但是,它首先是對(duì)人類行為的描述。“智能”主要概括出人類有以下能力:感知能力;記憶能力;思維能力―包括形成概念的能力、判斷能力、推理能力。
我們這里所說的“智能化”。是對(duì)機(jī)器行為的描述,是“仿人智能”,或者稱之為“人工智能”(artificialintelligence)。具體地說,智能化就是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,以求得到更高的控制目標(biāo)。
3.仿生原理
如果說智能化是“仿人智能”,那么“仿生”便是對(duì)所有生物行為的模仿。生物世界是億萬年生物進(jìn)化的結(jié)果,是“適者生存”這條自然規(guī)律“精雕細(xì)刻”的結(jié)果,是人類的學(xué)習(xí)寶庫。現(xiàn)代信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)使這一“模仿”比較容易,成為可能。
4.柔性化原理
也可稱之為“軟化原理”。由于使用了微電子技術(shù),可以而且應(yīng)當(dāng)盡量用軟件功能代替硬件功能。因?yàn)椤败浕笨梢允箼C(jī)械系統(tǒng)近乎完全“貼近”實(shí)際工況的需要,極大地提高產(chǎn)品的性能。例如,加工中心機(jī)床、電梯的“加減速無感控制”、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴技術(shù)、汽車的防抱死裝置… ,都廣泛地采用了軟件控制原理。
四、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當(dāng)中,自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的,因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下,接收指令,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,從而得到目標(biāo)輸出。對(duì)于精密傳動(dòng)來說,需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)行傳動(dòng)測量,如測量其位置、速度、加速度,同時(shí)將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置,讓其進(jìn)行比較,進(jìn)行誤差修正控制,最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。
當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件,其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí),一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的形式,另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系,可以讓它們單獨(dú)來工作,也可以通過構(gòu)建PC機(jī)上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化,就應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)可以直接識(shí)別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件,將聯(lián)動(dòng)輸出寫入軟件當(dāng)中,讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序,這樣就能靈活地應(yīng)對(duì)動(dòng)作輸出的需求。
五、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合, 它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。進(jìn)入 21 世紀(jì),在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向中,最主要的是:智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化,下文對(duì)此略加探討:
1.智能化
智能化是 21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ),如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人;而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路. 如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
3.網(wǎng)絡(luò)化
20 世紀(jì) 90 年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片, 企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及, 基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliancesystem, CIAS),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此, 機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
六、結(jié)束語
只有加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的研究,才能使機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。
參考文獻(xiàn):
[1] 彭海輝.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].工程技術(shù).2013(3):166-168.
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);理論教學(xué)改革;實(shí)踐
作者簡介:熊小琴(1983-),女,湖北黃岡人,武漢生物工程學(xué)院機(jī)電工程系,講師;謝丹(1983-),女,湖北荊州人,武漢生物工程學(xué)院機(jī)電工程系,講師。(湖北 武漢 430415)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)08-0033-02
眾所周知,制造業(yè)是我國的支柱性產(chǎn)業(yè),也是自動(dòng)化程度較高的行業(yè)。如今為提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率,制造企業(yè)越來越多地采用自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù),而自動(dòng)化生產(chǎn)制造的核心技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)。所謂機(jī)電一體化技術(shù)即機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的融合,是一項(xiàng)集控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的綜合性技術(shù)。
通過為期三年的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)實(shí)踐及對(duì)走上工作崗位的機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的訪談,筆者了解到目前機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的瓶頸所在,即學(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識(shí)較多用不上,能用得上的理論知識(shí)又不知如何應(yīng)用于實(shí)踐,普遍動(dòng)手能力較差。針對(duì)這一現(xiàn)象,結(jié)合目前機(jī)電一體化人才市場對(duì)畢業(yè)生的具體需求情況,筆者對(duì)其主講課程“機(jī)電一體化技術(shù)”的教學(xué)改革進(jìn)行了研究與探索。對(duì)該課程的教學(xué)改革提出了自己的思路,目的在于提高學(xué)生的動(dòng)手能力,以盡可能地減少理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。
一、課程理論教學(xué)改革
1.教學(xué)內(nèi)容的取舍應(yīng)以夠用為原則
相對(duì)于重點(diǎn)院校,三本院校的機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在知識(shí)接受能力及學(xué)習(xí)積極性方面稍差一些,有關(guān)基礎(chǔ)課程學(xué)得不夠扎實(shí),給本課程的學(xué)習(xí)帶來較大的困難。
首先,作為教師要認(rèn)清這種形勢,在給學(xué)生講授“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前應(yīng)先給學(xué)生定位,定位包括依據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)及目前市場上對(duì)該專業(yè)崗位能力的具體要求針對(duì)性地選擇教學(xué)內(nèi)容,并以夠用為原則。如在講授機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)時(shí),由于學(xué)生缺乏系統(tǒng)建模所需的積分變換方面的數(shù)學(xué)知識(shí),而且已上崗學(xué)生基本上主要從事操作性工作,所以就可將機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模忽略,重點(diǎn)講授機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及常見機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分析及處理方法;又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí),考慮到從事機(jī)電一體化相關(guān)工作的畢業(yè)生主要從事電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制,尤其是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制,因此將伺服傳動(dòng)技術(shù),尤其是步進(jìn)電機(jī)伺服傳動(dòng)技術(shù)作為教學(xué)重點(diǎn)。
其次,作為教師要認(rèn)清每個(gè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)存在個(gè)體差異,這種個(gè)體性必然會(huì)導(dǎo)致參差不齊現(xiàn)象的出現(xiàn),因此選擇課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)遵循在夠用的基礎(chǔ)上盡可能地使大部分同學(xué)能夠接受。如每堂課開始時(shí),首先給學(xué)生講授該堂課所必須掌握的基本知識(shí),然后再進(jìn)行擴(kuò)展,這樣既可照顧到起點(diǎn)較低的學(xué)生又可給基礎(chǔ)較好的學(xué)生有進(jìn)一步學(xué)習(xí)的空間。
2.充分運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段,不斷提高教學(xué)效果
相比于原來單一的粉筆教學(xué),多媒體能把現(xiàn)場圖片、聲音、動(dòng)畫等展現(xiàn)給學(xué)生,使學(xué)生接受到更多信息,教學(xué)效果會(huì)好很多。尤其是對(duì)于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程,由于機(jī)電一體化技術(shù)普遍應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備(如數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等)和自動(dòng)化生產(chǎn)線(如柔性制造系統(tǒng)等),而學(xué)生基本未見過上述自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線,即使有些學(xué)生見過,也應(yīng)未見過其內(nèi)部核心結(jié)構(gòu),然而它正是涉及到機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵部位,那學(xué)生就無法了解自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線是如何利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行工作的。
另外機(jī)電一體化技術(shù)是集控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的新興綜合性學(xué)科,具有涉及面廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,要想學(xué)生掌握好該課程并懂得應(yīng)用該課程的知識(shí)點(diǎn),就必須在教學(xué)過程中將自動(dòng)化設(shè)備中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程展示給學(xué)生,在沒有多媒體之前這種展示是難以實(shí)現(xiàn)的,但有了多媒體之后這種展示是很容易實(shí)現(xiàn)的,并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)化設(shè)備搬至課堂上,而且還可以讓學(xué)生清晰地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程。這樣在課堂教學(xué)中既有理論講解又配有圖片及動(dòng)畫,圖文并茂,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大增,教學(xué)效果便可以得到極大提高。同時(shí),教師在教學(xué)的過程中再結(jié)合實(shí)體教學(xué),教學(xué)效果便可以達(dá)到事半功倍的效果。
3.注重知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力
“機(jī)電一體化技術(shù)”課程至少由五種知識(shí)體系構(gòu)成,而學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前已分散地學(xué)習(xí)了該課程所包含的部分知識(shí)體系,但是在學(xué)生的腦海中只是將這些知識(shí)體系當(dāng)中的部分知識(shí)進(jìn)行了簡單的堆積,并沒有形成一個(gè)完整的知識(shí)系統(tǒng)。因此,教師在上課時(shí)除了講解基本知識(shí)之外,應(yīng)更多地注重講解各部分知識(shí)體系的內(nèi)在聯(lián)系以及如何使用所學(xué)的知識(shí)體系構(gòu)建和分析機(jī)電一體化系統(tǒng),進(jìn)而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí)結(jié)合學(xué)生比較熟悉的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行講授,并利用實(shí)踐教學(xué)時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入機(jī)電實(shí)訓(xùn)室,提出與實(shí)踐相關(guān)的問題,讓學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行思考并作答;又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用時(shí)結(jié)合歷年高職院校參加的機(jī)電一體化技能競賽作品進(jìn)行講授,這激發(fā)了學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣,從而為學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也使學(xué)生積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
另外,掌握知識(shí)與提高能力是相互依存、相互促進(jìn)的。能力是在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中逐漸形成的,而能力的提高又促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累。所以,在教學(xué)過程中教師要注重傳授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)注意開發(fā)學(xué)生的智力,培養(yǎng)其學(xué)習(xí)的能力,并著力使學(xué)生學(xué)習(xí)的各種知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生相應(yīng)的實(shí)踐能力。
4.理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合,防止理論和實(shí)踐脫節(jié)
理論聯(lián)系實(shí)際是教學(xué)應(yīng)該遵循的重要原則,對(duì)于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)尤其如此,對(duì)此應(yīng)做好以下三點(diǎn):
第一,教學(xué)過程中采用“啟發(fā)式”教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好理論,以理論為主導(dǎo),同時(shí)注意聯(lián)系實(shí)際講授基本原理、基本知識(shí),且要講透徹,整個(gè)課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的針對(duì)性和應(yīng)用性。如在講授傳感檢測技術(shù)時(shí)結(jié)合典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)——數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人。一般情況下,這兩種系統(tǒng)不會(huì)用到教材編寫的所有傳感器, 因此對(duì)于教材中的傳感器均詳細(xì)講解并無必要, 于是這一板塊的教學(xué)設(shè)置偏重于光柵、光電編碼器、測速發(fā)電機(jī)三種傳感器,壓縮理論推導(dǎo),強(qiáng)調(diào)三種傳感器的應(yīng)用及其在檢測系統(tǒng)中的連接問題。
第二,教學(xué)過程中積極推動(dòng)“行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法”,重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力,通過教學(xué)實(shí)踐(如實(shí)驗(yàn)、參觀和實(shí)訓(xùn)等)引導(dǎo)學(xué)生如何做到理論聯(lián)系實(shí)際。如在學(xué)生一周的實(shí)訓(xùn)期內(nèi),由教師將學(xué)生分組并布置實(shí)訓(xùn)任務(wù),通過實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書和實(shí)訓(xùn)任務(wù)書讓學(xué)生了解實(shí)訓(xùn)要求和規(guī)范,隨后監(jiān)控整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程,盡量發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性。學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)整個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)進(jìn)行思考、研究、分析和實(shí)施,完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。規(guī)定的實(shí)訓(xùn)時(shí)間到,每組學(xué)生停止工作,由教師對(duì)每組實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場公開演示、點(diǎn)評(píng),根據(jù)綜合表現(xiàn)評(píng)定成績。通過這種公開點(diǎn)評(píng)的方式讓各組認(rèn)識(shí)到不足,形成組間競爭,促使各組不斷改進(jìn)技能,從而促進(jìn)運(yùn)用知識(shí)能力的提高。
第三,教學(xué)過程中組織各類有效的教學(xué)實(shí)踐,如引入集傳感器技術(shù)、電子電氣技術(shù)、P L C技術(shù)、裝配技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等于一體的機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)。學(xué)生通過機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行各單科知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,而且還可以進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。培養(yǎng)和樹立學(xué)生的實(shí)踐精神,使學(xué)生樂于實(shí)踐,勇于實(shí)踐,勤于實(shí)踐,具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí),在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。
二、課程實(shí)踐教學(xué)改革
實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié),也是包括機(jī)電一體化在內(nèi)的相關(guān)專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)。在實(shí)際操作中應(yīng)結(jié)合本校實(shí)踐教學(xué)的基本條件,緊緊圍繞機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)大綱開設(shè)與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)一致的綜合性實(shí)驗(yàn)課,以達(dá)到預(yù)期的目的。如建立以機(jī)電一體化設(shè)備維修能力培養(yǎng)為主線的實(shí)踐教學(xué)體系,即基本技能訓(xùn)練—專項(xiàng)技能訓(xùn)練—綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練?;炯寄苡?xùn)練、專項(xiàng)技能訓(xùn)練主要在學(xué)院內(nèi)完成,且側(cè)重單項(xiàng)技能訓(xùn)練,主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等,同時(shí)學(xué)生還要進(jìn)行基本技能(鉗工、機(jī)加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、銑、線切割的編程和操作)的訓(xùn)練;綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練由學(xué)院和企業(yè)共同完成。
三、結(jié)語
隨著我國制造業(yè)自動(dòng)化程度的提高,企業(yè)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生提出了更高的要求。面對(duì)這種要求,三本院校或高職院校只有培養(yǎng)出適應(yīng)機(jī)電一體化人才市場需求的畢業(yè)生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對(duì)培養(yǎng)適應(yīng)市場需要的機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生,對(duì)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與思考,在教學(xué)中實(shí)行理論實(shí)踐一體化教學(xué),不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果。在今后的教學(xué)工作中,根據(jù)企業(yè)對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和操作技能的要求設(shè)計(jì)出更多與機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的教學(xué)項(xiàng)目,并且這些項(xiàng)目具有一定的前瞻性,能夠提高學(xué)生的綜合技術(shù)應(yīng)用能力,使學(xué)生更快更好地掌握機(jī)電一體化技術(shù),更好地應(yīng)用這門技術(shù),從而更好地適應(yīng)制造業(yè)自動(dòng)化的需要。
參考文獻(xiàn):
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[3]梁景凱,蓋玉先.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:北京工業(yè)出版社,2011.
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展;趨勢
中圖分類號(hào):F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
隨著時(shí)代的進(jìn)步,科技的發(fā)展,各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)開始融合起來,從而大大提高了技術(shù)的水平,提高了我國的工業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化就是這樣一個(gè)在科技發(fā)展的浪潮中衍生的科技發(fā)展新方向。
二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今,機(jī)電一體化技術(shù)開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機(jī)械制造領(lǐng)域中,進(jìn)而改變了我國工程機(jī)械長期落后的困境,同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進(jìn)步,從整體上將我國的工程機(jī)械推進(jìn)了一個(gè)全新的臺(tái)階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的應(yīng)用中,如果相關(guān)的設(shè)備和工程機(jī)械出現(xiàn)了故障,電子監(jiān)控設(shè)備以及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號(hào),以方便工作人員及時(shí)地維護(hù)和更新。
二、機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù).顧名思義.結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展,成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù),應(yīng)用范圍愈來愈廣。
機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容:
1、機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
3、自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
4、傳感檢測技術(shù)
傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?,F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
5、伺服傳動(dòng)技術(shù)
包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展階段
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。上世紀(jì)60年代以前為第一階段(亦可稱為初級(jí)階段)。在這一時(shí)期,人們不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。
上世紀(jì)70~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
第三階段,上世紀(jì)90年代后,機(jī)電一體化技術(shù)開始向智能化方向邁進(jìn),進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。
四、機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r類似,也經(jīng)歷了長期的產(chǎn)生發(fā)展和成熟的過程。在機(jī)電一體化概念還未出現(xiàn)時(shí),世界各國的相關(guān)科技工作者就已在原有的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)和研發(fā)出了機(jī)電一體化的產(chǎn)品。但隨著機(jī)電一體化產(chǎn)品的不斷前進(jìn)和發(fā)展,20世紀(jì)70年代初,相關(guān)的科技工作者才在長期實(shí)踐過程中系統(tǒng)地總結(jié)和提出了機(jī)電一體化的概念,并在實(shí)踐中使其不斷發(fā)展完善。
隨著集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展和普遍應(yīng)用,機(jī)電一體化也得到了新的全面發(fā)展由于具備了形式靈活內(nèi)容豐富應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中引發(fā)了深層的技術(shù)改革,而這種改革又反過來推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)向全新的方向發(fā)展?,F(xiàn)在,隨著技術(shù)進(jìn)步時(shí)展,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已深入到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,為人類帶來了更為高效的生產(chǎn)和生活方式。
五、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展:
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。
2.模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。
3.網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利號(hào)快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
5.綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。
六、結(jié)束語
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)下科技發(fā)展的一個(gè)新的趨勢,它是眾多學(xué)科交叉、共生的結(jié)果,對(duì)于提高我國的科技水平和人們的生活水平具有很好的推動(dòng)作用。
【參考文獻(xiàn)】
現(xiàn)階段的工程機(jī)械發(fā)展,對(duì)于機(jī)電一體化的依賴度比較高,這就意味著在未來的工程機(jī)械事業(yè)發(fā)展中,機(jī)電一體化依然會(huì)扮演著重要的角色。由此,我們有必要從發(fā)展的角度去探析機(jī)電一體化在工程機(jī)械方面的進(jìn)步。具體來講,其主要涉及到以下幾個(gè)方向:
1.1智能化依據(jù)多學(xué)科知識(shí)理論,構(gòu)建人類智能模擬體系,將其運(yùn)用到機(jī)械構(gòu)造上,從而使得機(jī)械具備一定的分析推理能力,并且慢慢去取代人的勞動(dòng),這是未來機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢之一,也是其區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵所在。當(dāng)然,實(shí)現(xiàn)智能化,需要以多學(xué)科去進(jìn)行理論研究,建立模擬系統(tǒng),由此將其引入到機(jī)械設(shè)備上,以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的智能化。
1.2迷你化所謂機(jī)電一體化的迷你化,就是使得機(jī)電設(shè)備在保證運(yùn)作效率和質(zhì)量的同時(shí),使得其體積不斷減小,其能耗不斷降低。很多情況下,運(yùn)用于工程機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù),在對(duì)于其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)的同時(shí),也使得其體積變大,這樣很不利于生產(chǎn)操作工作的開展。由此,迷你化,將成為未來機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢之一,也是很有必要的。
1.3數(shù)字化隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)得以廣泛應(yīng)用,其在工程機(jī)械方面同樣可以使用。也就是說,數(shù)字化發(fā)展,也是機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢之一,在這樣的導(dǎo)向下,未來的機(jī)電一體化可以動(dòng)態(tài)化的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)操作,各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)資源共享,這將成為促進(jìn)生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高的重要舉措。
1.4環(huán)保化機(jī)電一體化未來發(fā)展同樣需要將環(huán)境保護(hù)考慮進(jìn)去,這是建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的重要內(nèi)容,也是企業(yè)責(zé)任的具體表現(xiàn)。對(duì)于機(jī)械行業(yè)來講,如何保證在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的同時(shí),避免產(chǎn)生生態(tài)污染,增強(qiáng)其循環(huán)利用效率,是很值得我們?nèi)ゲ粩嗵轿龅膯栴},這也是決定機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題。
1.5整體化現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用與工程機(jī)械領(lǐng)域,還不是很充分,僅僅在部分環(huán)節(jié)有著比較廣泛的應(yīng)用,要想真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化在工程機(jī)械方面的效能,還需要從多個(gè)角度去開展研究和探索,構(gòu)建工程機(jī)械體系,使得工程操作質(zhì)量和效益得以提高。由此,整體化發(fā)展,也將是機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域方面的發(fā)展趨勢之一。
2結(jié)束語
中職院校中的機(jī)電一體化專業(yè)主要包括:機(jī)電一體化、數(shù)控維修以及電氣控制等。建立完善的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)基地的主要指導(dǎo)思想就是,提高學(xué)生的操作實(shí)踐能力,培養(yǎng)機(jī)電一體化專業(yè)的復(fù)合型人才。
二中職院校機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的對(duì)接
1.與機(jī)電行業(yè)企業(yè)內(nèi)部的對(duì)接
中職院校機(jī)電一體化專業(yè)的培訓(xùn)理念是:發(fā)展生產(chǎn)行業(yè),注重引進(jìn)先進(jìn)的企業(yè)管理模式,在學(xué)生管理、教學(xué)管理模式中,不斷結(jié)合企業(yè)管理模式,有效完善校中廠模式。在引進(jìn)企業(yè)管理模式的同時(shí),完善學(xué)生日常的實(shí)訓(xùn)管理制度,選擇合適的小型企業(yè),建立健全廠中校的教學(xué)模式。除此之外,還應(yīng)該與合作企業(yè)之間共同制定切合實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容,積極開展多種多樣的教學(xué)活動(dòng),充分實(shí)現(xiàn)校企的零度對(duì)接。
2.與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接
機(jī)電一體化專業(yè)的職業(yè)資格證書包括:數(shù)控維修工種、維護(hù)電工工種以及機(jī)電一體化工程師等。學(xué)生可以根據(jù)不同的崗位要求,進(jìn)行不同的技能考核。同時(shí),中職院校還應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生,參加一些要求等級(jí)較高的職業(yè)技能大賽,最大限度地幫助學(xué)生提高綜合素質(zhì)以及操作能力。除此之外,學(xué)院還應(yīng)該重視學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及行為規(guī)范的正確理解。充分利用現(xiàn)有的資源,從企業(yè)內(nèi)部聘請(qǐng)資歷較深的專家,教授學(xué)生一些實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科。
3.與課程體制的對(duì)接
我國的中職院校涵蓋了基本的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容,即:機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)中心、自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)中心。同時(shí),部分中職院校中,基本實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)之間的深度合作,即:共同開發(fā)機(jī)電一體化專業(yè)的生產(chǎn)過程控制的有關(guān)課程,主要包括:數(shù)控機(jī)床故障的維護(hù)、控制系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)以及電氣控制等。
4.與終身學(xué)習(xí)的對(duì)接
第一,完善教育教學(xué)平臺(tái)。中職院校應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)建立健全校企一體化的教學(xué)模式,充分完善教學(xué)機(jī)制。與企業(yè)之間開展多種形式的辦學(xué)實(shí)踐活動(dòng),例如:簽訂校企訂單培養(yǎng)、組織學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)以及強(qiáng)化師資力量等。在企業(yè)的幫助下,不斷探索一種新型的教學(xué)機(jī)制,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自動(dòng)性、探索性、創(chuàng)新性,完善學(xué)生終身學(xué)習(xí)的體制。第二,建立健全職前職后的人才訂單培養(yǎng)機(jī)制。在我國部分中職院校中,基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的職前人才訂單培養(yǎng)機(jī)制。依據(jù)企業(yè)內(nèi)部以及市場的需求,全面制定一套切合實(shí)際的教學(xué)方案,開展一系列的職業(yè)技能考核,提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力,打造一批機(jī)電一體化專業(yè)的復(fù)合型人才。同時(shí),與中職院校一些合作的單位、企業(yè),還應(yīng)該為學(xué)生提供所需的教學(xué)場所、相關(guān)設(shè)施以及日后的頂崗實(shí)習(xí)安排。中職院校還應(yīng)該與合作企業(yè)之間建立多元化的人才訂單合作;充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源以及企業(yè)資源,積極開展校企之間的合作,加強(qiáng)學(xué)生的企業(yè)化培養(yǎng)。與此同時(shí),中職院校應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生或者是企業(yè)員工開展重新回到校園學(xué)習(xí)的項(xiàng)目,這樣不僅有利于提高機(jī)電一體化專業(yè)人才的綜合能力,同時(shí)還有利于提高行業(yè)內(nèi)部的競爭力。為了滿足市場的需求,培養(yǎng)機(jī)電一體化的專業(yè)復(fù)合型人才,中職院校還應(yīng)該努力構(gòu)建具有特色的中職教育終身學(xué)習(xí)的平臺(tái)。第三,建立完善的中職院校機(jī)電一體化專業(yè)招生機(jī)制。中職院校應(yīng)該充分重視對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的教學(xué)工程,努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生職業(yè)教育的貫通。充分利用校企合作的教學(xué)模式,切合實(shí)際地與企業(yè)之間實(shí)現(xiàn)零度對(duì)接,從而有效地拓展中職院校機(jī)電一體化專業(yè)的招生機(jī)制。
三總結(jié)
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 技術(shù) 應(yīng)用發(fā)展
中圖分類號(hào):TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
近年來,隨著科技的發(fā)展,越來越多的高新技術(shù)開始應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)的的發(fā)展使微型計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的控制,使機(jī)、電有機(jī)地結(jié)合,發(fā)展成機(jī)電一體化技術(shù)。本文討論的就是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用方面的問題。
一、機(jī)電一體化概述
1)機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù),使機(jī)械、電子有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機(jī)電一體化
技術(shù),主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群(族)的總稱。
2)機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)由若干具有特定功能的機(jī)械和電子要素組成的有機(jī)整體,具有滿足人的使用要求的最佳功能,機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)。主要是指機(jī)械系統(tǒng)(或部件)與微電子系統(tǒng)(或部件)相互置換和有機(jī)結(jié)合,從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品,有良好的人機(jī)協(xié)作關(guān)系。一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要是由機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、動(dòng)力源、傳感器、計(jì)算機(jī)這5個(gè)要素構(gòu)成。
3)機(jī)電一體化工程( 機(jī)械電子工程)是機(jī)械工程與電子工程的綜合集成,即給定機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)“目的功能”與“規(guī)格”后,機(jī)電一體化技術(shù)
人員利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程體系。機(jī)電一體化工程是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)中的具體應(yīng)用。
機(jī)電一體化思想體現(xiàn)了“ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講、機(jī)電一體化思想相當(dāng)于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機(jī)一體化、機(jī)電液一體化、科工貿(mào)一體化、人機(jī)一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的意義
2.1 功能增強(qiáng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品具有多種復(fù)合功能,如加工中心可以將多臺(tái)普通機(jī)床的多道工序在一次裝夾中完成,并自動(dòng)檢測工件和刀具精度,顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。
2.2 精度提高
機(jī)電一體化技術(shù)簡化了機(jī)構(gòu)鏈,使機(jī)械磨損、配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少。由于采用計(jì)算機(jī)檢測與控制技術(shù)補(bǔ)償和校正因各種干擾造成的動(dòng)態(tài)誤差,從而達(dá)到純機(jī)械技術(shù)手段所無法實(shí)現(xiàn)的工作精度。
2.3 結(jié)構(gòu)簡化
由于機(jī)電一體化技術(shù)采用微處理器、大規(guī)模集成電路、電力電子器件代替了原來的電器控制柜和傳動(dòng)裝置,使機(jī)電一體化產(chǎn)品零部件數(shù)量減少、體積變小,
結(jié)構(gòu)得到簡化。
2.4 可靠性提高
隨著集成電路的集成度越來越高,材料性能越趨穩(wěn)定,機(jī)電一體化產(chǎn)品可靠性不斷增強(qiáng),同時(shí)由于具備了安全連鎖控制、過載及失控保護(hù)、斷電保護(hù)的功能,進(jìn)一步提高了機(jī)電一體化產(chǎn)品的安全可靠性。
2.5 改善操作
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了計(jì)算機(jī)技術(shù),從而提升了產(chǎn)品的自動(dòng)化程度,減少了操作按鈕及手柄,改善了設(shè)備的操作性能,構(gòu)建了良好的人機(jī)界面。
2.6 提高柔性
由于軟件技術(shù)的引入,從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器工作程序的可修改性,能夠通過軟件的修改來滿足工作情況改變的需要。
三、機(jī)電一體化基本結(jié)構(gòu)要素
3.1 機(jī)械本體部分
機(jī)械本體就像人體的身軀骨架,它是系統(tǒng)所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu),包括機(jī)身、框架、機(jī)械連接等
3.2 動(dòng)力部分
動(dòng)力部分與人體內(nèi)臟產(chǎn)生能量去維持生命運(yùn)動(dòng)一樣,為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力功能,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),使系統(tǒng)按照控制要求正常運(yùn)行。
3.3 傳感部分
傳感部分就像人的眼、鼻、耳、口等感覺器官,將系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測,變成可識(shí)別的信號(hào),傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?,?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表完成。
3.4 驅(qū)動(dòng)部分
驅(qū)動(dòng)部分就像人體的肌、肋、腱接受大腦指揮驅(qū)動(dòng)四肢運(yùn)動(dòng)一樣,在控制信息作用下,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。
3.5 執(zhí)行部分
執(zhí)行部分如同人的四肢由大腦支配完成各項(xiàng)工作任務(wù)一樣,根據(jù)控制信息和指令,完成各種動(dòng)作和功能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)部件,一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)
3.6 控制及信息處理部分
控制及信息處理部分猶如人的大腦指揮和控制全身運(yùn)動(dòng)并能記憶、思考和判斷問題一樣,將來自各傳感器的檢測信息集中、存儲(chǔ)、分析、加工并根據(jù)信息處理的結(jié)果,按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出應(yīng)的指令控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。
四、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當(dāng)中,自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的,因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下,接收指令,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,從而得到目標(biāo)輸出。對(duì)于精密傳動(dòng)來說,需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)
行傳動(dòng)測量,如測量其位置、速度、加速度,同時(shí)將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置,讓其進(jìn)行比較,進(jìn)行誤差修正控制,最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。
當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件,其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí),一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的形式,另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系,可以讓它們單獨(dú)來工作,也可以通過構(gòu)建PC機(jī)上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化,就應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)可以直接識(shí)別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件,將聯(lián)動(dòng)輸出寫入軟件當(dāng)中,讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序,這樣就能靈活地應(yīng)對(duì)動(dòng)作輸出的需求。
上述機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,僅論述了如何將傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)簡單的融合,各部件都是以模塊形式搭建的,而模塊間的信號(hào)傳輸
及所涉及到的接口技術(shù)和信息處理技術(shù)是其中的重點(diǎn)。所以,在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中,以全局最優(yōu)的觀念去設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品,并且解決好每個(gè)功能模塊信息處理和傳輸?shù)膯栴},是能夠迅速地利用好機(jī)電一體化技術(shù)的方法。
五、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
(1)機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下。
光機(jī)電一體化。一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的,因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)性能、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)性能,光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。
(2)全系統(tǒng)化—智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策
等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。這主要受益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是其重要應(yīng)用。
(3)技術(shù)產(chǎn)品—網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育
等都帶來了巨大的變革。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。
(4)微型機(jī)電化—微型化。泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,正向微米、納米級(jí)發(fā)展。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件,當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”,機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
結(jié)語:
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化,傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式也發(fā)生了重大的變革。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)和機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用,催生了機(jī)電一體化技術(shù)的形成,可以說機(jī)電一體化技術(shù)室社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。本文詳細(xì)而深入的介紹了機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和內(nèi)容,并對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展方向提出了自己的意見和看法。
參考文獻(xiàn):