機電一體化技術

機電一體化技術專業主要開設電工與電子技術、機械制造技術、液壓與氣動技術、機電設備控制技術、數控加工工藝與編程、機械制圖、微機原理及應用、可編程控制器、測試技術、數控機床故障診斷與維護等課程。

中文名 機電一體化技術專業 

歷史發展

隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）、微機電一體化方向發展，應用范圍愈來愈廣。

學科來源

機電一體化在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已經得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術，機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現，使用和發展的技術。

光機電一體化技術是由光學，光電子學，電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合構成的綜合性高新技術是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它豐富和拓寬了光機電一體化技術的內涵和外延。

學術概念

機電一體化技術是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的功能價值系統工程技術。

學科要素

五大組成要素： 一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。

機械本體（結構組成要素）是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。

動力驅動部分（動力組成要素）依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。

測試傳感部分（感知組成要素）對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

控制及信息處理部分（職能組成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。

執行機構（運動組成要素）根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。

學科原則

機電一體化四大原則：構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。

兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同（數字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。

運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。

在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。

兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的Z優轉換方法及原理。

發展階段

模型階段

模型階段，所有的系統組件都能夠被Z優化

在仿真計算的幫助下，可以測試和分析這些組件的適用性；監測響應頻率

對模型進行分析。此外，還能夠生成一個物理/拓撲系統模型，包括機械、液壓和控制導向組件。有必要有一個模型工具，這個工具支持機電一體化系統的物理模型，即當有實物和節點時，這些模型能夠以1：1來測試，并且原型設計研究階段可以在嚴酷的實時條件下進行。

測試階段

在系統運行完模型階段之后，所產生的具體的性能數據可以通過試驗臺驗證。這樣就可以測試和檢驗該系統有關參數波動的魯棒性，功率儲備及連續運行的特征。這樣做的話，用戶可以進行測試或者使用CAMeL-ViewTestRig進行硬件在回路（的測試）。要進行硬件在回路測試，相關裝置的物理特性需要詳細確認，這些裝置必須是建立在測試平臺的基礎之上。識別經過測試平臺上測試過的組件，容許這些組件在模型中被識別，并確保整個以系統為基礎的仿真分析布局。

原型階段

成功的測試之后，就會建立一個原型。這里要特別關注的是模型特性，這些特性特指通過特別費力的仿真所決定的特性，比如組件損耗（性能）。這些數據結果，為模型基礎性分析提供服務，同時為進一步研發提供知識基礎。

學科內容編輯

機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、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。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

計算機類

計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高?，F代工程要求傳感器能快速、獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保護。

伺服傳動技術

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。