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中職機(jī)械制造一體化模塊式教學(xué)的開展,可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械制造課堂內(nèi)容逐步豐富,學(xué)生的知識學(xué)習(xí)領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬,為了滿足學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的知識廣泛性,發(fā)揮學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主觀能動性,中職院校必須保障教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)。教師不斷地提高自己的教學(xué)能力,例如:教師結(jié)合機(jī)械制造的專業(yè)知識,對教學(xué)中遇到的機(jī)械運(yùn)動課堂記錄進(jìn)行認(rèn)真反思,結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),合理調(diào)整教學(xué)形式和教學(xué)理論,優(yōu)化中職課堂教育的教學(xué)效果,不斷提升自身的教學(xué)能力;另一方面,中職機(jī)械制造卡開展一體化模塊教學(xué),中職學(xué)??梢赃M(jìn)行教師動手實(shí)踐,積極組織教師進(jìn)行學(xué)科調(diào)研,例如:某中職學(xué)校積極開展機(jī)械制造指導(dǎo)教師進(jìn)行一線實(shí)踐,并組織調(diào)研成果比賽,該校機(jī)械制造教學(xué)教師能夠充分應(yīng)用本次調(diào)研機(jī)會,合理進(jìn)行中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)的師資力量在實(shí)踐中得到全面提高。此外,中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)實(shí)現(xiàn)師資隊(duì)伍建設(shè)不僅對教師的專業(yè)能力進(jìn)行提高,同時(shí)進(jìn)行加強(qiáng)中職教師的教育理念和教育方式的引導(dǎo),中職機(jī)械制造的學(xué)生的文化素質(zhì)較低,教師進(jìn)行機(jī)械制造的專業(yè)知識教學(xué)中,也要對學(xué)生進(jìn)行德育教育和引導(dǎo),達(dá)到一體化模塊教學(xué)的研究全面性開展。
二、整合教學(xué)資源
機(jī)械制造專業(yè)的一體化模塊教學(xué)開展,院校實(shí)現(xiàn)教育資源的綜合應(yīng)用。機(jī)械制造的理論知識開展模塊式教學(xué)時(shí),要善于抓住理論知識的教學(xué)重點(diǎn)。例如:機(jī)械制造中對于機(jī)械的運(yùn)動的探究,主要分析運(yùn)動的有用功和機(jī)械運(yùn)作的受壓能力。依據(jù)教學(xué)的理論知識,教師進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo),從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域的知識進(jìn)一步優(yōu)化與探究。
三、優(yōu)化配置教學(xué)知識結(jié)構(gòu)
一體化模塊教學(xué)的開展,也需要機(jī)械制造教學(xué)知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置,中職學(xué)生的教學(xué)知識結(jié)構(gòu)相對龐大,知識結(jié)構(gòu)零散,為了發(fā)揮一體化教學(xué)的優(yōu)勢,中職教師進(jìn)行課堂教學(xué)前,做好教學(xué)知識的教學(xué)規(guī)劃。例如:機(jī)械制造中進(jìn)行技術(shù)教學(xué)時(shí),將機(jī)械制造的知識結(jié)構(gòu)分為大型機(jī)械的知識理論,精密機(jī)械零件加工的知識結(jié)構(gòu),為中職教學(xué)的開展提供了相對優(yōu)化的教學(xué)配置,發(fā)揮中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)的作用,達(dá)到中職機(jī)械制造教學(xué)學(xué)科的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的完善。
四、提倡創(chuàng)新型教學(xué)
中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)的開展,是現(xiàn)代教育體制得到進(jìn)一步優(yōu)化完善的重要體現(xiàn),教師開展教學(xué)中,必須堅(jiān)持一體化模塊教學(xué)模式適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)模式,實(shí)施學(xué)生為主體的創(chuàng)新型教學(xué)模式。例如:教師開展機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)中,采取教師示范,學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐模仿,同時(shí)開展課堂教學(xué)課堂討論,學(xué)生能夠依據(jù)學(xué)習(xí)的理論知識,進(jìn)行主動的動手探究,對機(jī)械制造中,零件加工和機(jī)械有用功的計(jì)算進(jìn)行分析,并分析不同狀態(tài)中機(jī)械運(yùn)作的速率,機(jī)械后期應(yīng)用的壽命評估等技術(shù)形式,充分發(fā)揮學(xué)生是教學(xué)課堂主體的作用,將理論知識與實(shí)踐機(jī)會一體化,同時(shí)也進(jìn)行現(xiàn)代知識的應(yīng)用規(guī)劃,發(fā)揮一體化模塊教學(xué)在中職機(jī)械制造課堂教學(xué)中的作用。
五、多樣的新型教育手段
一體化模塊教學(xué)的開展,需要新型教學(xué)手段作為基礎(chǔ),例如:計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)處理技術(shù),計(jì)算機(jī)智能化系統(tǒng)的開發(fā),機(jī)械制造材料加工自動雕刻,機(jī)械零件尺寸檢驗(yàn)矯正技術(shù),中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)的開展,應(yīng)用多種新技術(shù)作為現(xiàn)代教學(xué)課堂學(xué)習(xí)與操作的一項(xiàng)內(nèi)容。這種新技術(shù)的探究應(yīng)用,使中職機(jī)械制造一體化模塊教學(xué)的內(nèi)容更豐富,為現(xiàn)代中職學(xué)生的專業(yè)知識的深入探究提供了更加廣闊的應(yīng)用空間。
總之,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率的提高,為社會教育事業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)教育人才培養(yǎng)方式也逐步適應(yīng)社會發(fā)展的需求,以綜合性人才為主,達(dá)到中職專業(yè)人才的理論知識與實(shí)踐能力的同步提高。教學(xué)體制一體化模塊化教學(xué),實(shí)現(xiàn)了教學(xué)知識與專業(yè)實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué),一體化模塊化教學(xué)將中職教育的內(nèi)容進(jìn)一步豐富,使教學(xué)結(jié)構(gòu)更加完善,為學(xué)生的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新提供了發(fā)展平臺,也是我國教育體制改革發(fā)展的直接體現(xiàn)。
作者:彭平 單位:甘肅省定西理工中等專業(yè)學(xué)校
參考文獻(xiàn):
[1]孫慶志.中職機(jī)械制造一體化模塊式教學(xué)的實(shí)踐[J].科學(xué)中國人,2016,21:310.
1.1明晰站群特性協(xié)同設(shè)計(jì)依憑的平臺,包含細(xì)化特性的工作站群。細(xì)分出來的多樣站群,依循多重的認(rèn)知背景。機(jī)械設(shè)計(jì)特有的工作站群,能完成關(guān)涉機(jī)械的設(shè)計(jì)。這類設(shè)計(jì)路徑,包含擬定好的任務(wù)書、流程關(guān)聯(lián)的運(yùn)算、CAD協(xié)同下的建模。采納CAE,面對建構(gòu)起來的多重模型,予以仿真優(yōu)化。更替原初的模型,變更為明晰的工程圖。在這以后,再把描畫好的圖例,遞交給體系之中的PDM。協(xié)同設(shè)計(jì)依憑的控制算法,涵蓋多層級的職能。依循設(shè)定出來的總方案、規(guī)劃出來的總流程,搭配最優(yōu)硬件。選出來的控制算法,包含帶有自適應(yīng)特性的PID。采納某規(guī)格下的Matlab,予以仿真解析。采納軟件協(xié)同路徑下的開發(fā)工具,例如嵌入特性的ADS,來描畫預(yù)設(shè)的算法屬性,同時(shí)調(diào)試這一算法。
1.2工作站群獨(dú)有的功能虛擬特性的樣機(jī)、建構(gòu)好的評估站群,經(jīng)由PDM的路徑,獲取機(jī)械協(xié)同下的控制算法。依循給定流程,建構(gòu)一體化這樣的樣機(jī)。與此同時(shí),還要創(chuàng)設(shè)電控特有的仿真模式。采納某規(guī)格下的CAE,優(yōu)化給定參數(shù)。其他關(guān)涉的工作站群,可以經(jīng)由虛擬樣機(jī),獲取明晰的反饋結(jié)果。把反饋得來的數(shù)值,當(dāng)成后續(xù)時(shí)段的設(shè)計(jì)指引。根據(jù)反饋方向,審慎修補(bǔ)缺陷。各時(shí)段的文檔歸整、工作站群特有的修護(hù),涵蓋多層級的技術(shù)。制備明晰的產(chǎn)品說明,審慎處理多重圖片。項(xiàng)目關(guān)涉的專利申報(bào),也被涵蓋在這一范疇。帶有管理特性的工作站,可被設(shè)定成單獨(dú)架構(gòu)下的站點(diǎn),也可融匯至預(yù)設(shè)的站點(diǎn)之內(nèi)。設(shè)計(jì)管理特性的這類站點(diǎn),能夠查驗(yàn)設(shè)計(jì)之中的可行性,有序管控進(jìn)度,并調(diào)和主體沖突。
2多時(shí)段的平臺運(yùn)作
一體化特有的設(shè)計(jì)平臺,建構(gòu)在Web的根基之上,擬定了多重的工作站群。在開發(fā)之后,應(yīng)考量的側(cè)重點(diǎn),是后續(xù)時(shí)段的真正運(yùn)作。細(xì)分出來的運(yùn)作時(shí)段,整合了初始時(shí)段的概念設(shè)定、接續(xù)的細(xì)化設(shè)定、平臺建構(gòu)及評估、制備樣機(jī)及評估。首先應(yīng)考量的,是擬定可行特性的落實(shí)方案。采納多學(xué)科特有的互通語言,以便描畫完備的設(shè)定流程?,F(xiàn)有的最優(yōu)語言,被看成UML。它采納了配套特性的成熟技術(shù),帶有可視化的傾向。它適宜篩選出來的多重領(lǐng)域,獲取廣泛認(rèn)同。在這種語言下,各科目特有的設(shè)計(jì)者,能夠妥善互通,擬定任務(wù)書。把制備好的產(chǎn)品,看成帶有概念特性的總設(shè)計(jì)。
后續(xù)時(shí)段的細(xì)化設(shè)計(jì),應(yīng)圍繞預(yù)設(shè)的樣機(jī)線索,在彼此協(xié)同之中,明辨彼此職責(zé)。項(xiàng)目組這一層級的PDM,在后續(xù)的這個時(shí)段,凸顯了側(cè)重價(jià)值。它能隨時(shí)跟蹤,把處理得來的精準(zhǔn)數(shù)值,分享給擬定好的完整團(tuán)隊(duì)。若需要某一范疇的協(xié)同,即可經(jīng)由特有的Web,來訪問界面以內(nèi)的PDM,獲取期待中的數(shù)據(jù)。技術(shù)文檔特有的歸整及處理,包含說明書。設(shè)計(jì)人員歸結(jié)得來完備的設(shè)計(jì)流程,把帶有典型特性的珍貴經(jīng)驗(yàn),存留至知識庫。這就便利了接續(xù)的復(fù)用,提升設(shè)計(jì)實(shí)效。
3結(jié)語
協(xié)會深刻認(rèn)識到,在這輪全球性金融危機(jī)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大潮中,行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施越早,轉(zhuǎn)型升級就能越快。作為為下游行業(yè)提供加工裝備的縫制機(jī)械行業(yè),實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整的核心就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)品技術(shù)的升級,通過調(diào)整和升級去滿足下游行業(yè)的發(fā)展需求。而行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向就是發(fā)展智能、高效的機(jī)電一體化縫制設(shè)備,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、省人工;產(chǎn)品技術(shù)的升級就是提升產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量發(fā)展水平,推動產(chǎn)品由中低端向中高端升級,提高市場競爭力和品牌影響力。為此,近年來,協(xié)會抓住發(fā)展機(jī)電一體化高效縫制機(jī)械這條產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整主線不動搖,推動行業(yè)步入增量取代存量的發(fā)展新周期,實(shí)現(xiàn)了行業(yè)平穩(wěn)復(fù)蘇和持續(xù)發(fā)展,取得了較為明顯的調(diào)整成效。
一、多管齊下引導(dǎo)行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向
機(jī)電一體化方向快速調(diào)整
1. 通過編制《行業(yè)“十二五”科技開發(fā)指南》,明確將光機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究列為“十二五”關(guān)鍵領(lǐng)域,將高效電腦平縫機(jī)、電子花樣機(jī)等設(shè)備列為優(yōu)先研發(fā)項(xiàng)目,引導(dǎo)企業(yè)向光機(jī)電一體化產(chǎn)品方向傾斜。
2. 通過協(xié)會主辦的國際展會鼓勵企業(yè)展示機(jī)電一體化新品。協(xié)會將2011、2013CISMA展會主題分別定為“質(zhì)量、效益、綠色”和“品質(zhì)、效率、智能”,通過舉行優(yōu)秀新產(chǎn)品評選,以新產(chǎn)品獲獎等級來適當(dāng)減免企業(yè)參展攤位費(fèi)用的舉措進(jìn)行資金獎勵,支持鼓勵企業(yè)創(chuàng)新和展示高效、環(huán)保的縫制設(shè)備。如,在CISMA2013優(yōu)秀新產(chǎn)品評選中,獲獎的52個產(chǎn)品100%為機(jī)電一體化新產(chǎn)品。據(jù)協(xié)會對參力CISMA2013的40家骨干整機(jī)企業(yè)展示的產(chǎn)品進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)顯示,機(jī)電一體化產(chǎn)品的展示比重已經(jīng)由2011年的60%快速提升至 2013年的90%。
3. 定期舉辦行業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)交流和《機(jī)電一體化技術(shù)研究與創(chuàng)新優(yōu)秀論文》征文與評選表彰活動。自2011起,協(xié)會依托電子電控專業(yè)委員會工作,每年舉辦機(jī)電一體化技術(shù)交流,組織行業(yè)科技人員開展技術(shù)交流;連續(xù)舉辦了兩屆機(jī)電論文征文與評選表彰活動,征集論文上百篇,其中40余篇優(yōu)秀論文被推薦至各類核心及國家學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。較好的發(fā)揮了促進(jìn)電控技術(shù)研究和交流提升的目的。
4. 在國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》等產(chǎn)業(yè)政策層面,積極將“機(jī)電一體化高效節(jié)能縫制機(jī)械”列為優(yōu)先和鼓勵發(fā)展目錄,發(fā)揮了重要的產(chǎn)業(yè)調(diào)控和政策導(dǎo)向作用。
通過以上工作引導(dǎo)和推動,行業(yè)近年來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快,機(jī)電一體化產(chǎn)品占比大幅提升。據(jù)協(xié)會2013年最新行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,機(jī)電一體化高效節(jié)能縫制機(jī)械總產(chǎn)量占工業(yè)縫制機(jī)械總量的比例已由2009年的10%提升到目前的49%;平、包、繃等大宗主導(dǎo)產(chǎn)品中機(jī)電一體化產(chǎn)品占比由2009年的15%提升到目前的55%。其中,電腦平縫機(jī)2013年總產(chǎn)量高達(dá)270萬臺,同比猛增80%,首次超過機(jī)械型普通平縫機(jī)產(chǎn)量。
二、以實(shí)施行業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目為著力點(diǎn)
推動產(chǎn)品技術(shù)升級
為促進(jìn)行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)升級,創(chuàng)造具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品,提升行業(yè)整體技術(shù)發(fā)展水平,在中輕聯(lián)的組織領(lǐng)導(dǎo)下,協(xié)會2008年聯(lián)合骨干企業(yè)向國家科技部申報(bào)了《高效節(jié)能縫制設(shè)備》國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,該項(xiàng)目于2010年正式批準(zhǔn)立項(xiàng)實(shí)施。三年來,參與典型高效節(jié)能縫制設(shè)備課題研究的主要企業(yè)均已完成了各自負(fù)責(zé)的高性能電腦平縫機(jī)、電子花樣機(jī)和電控上袖機(jī)的整機(jī)產(chǎn)品試制、定型及示范生產(chǎn)線的建設(shè)。參與伺服控制系統(tǒng)課題研究的主要企業(yè)均已各自建成具備標(biāo)準(zhǔn)軟硬件接口及靈活定制功能的多軸縫制設(shè)備電控系統(tǒng)開發(fā)平臺,完成了典型產(chǎn)品的測試、定型、優(yōu)化,建成了年生產(chǎn)能力1萬臺以上高性能多軸縫制機(jī)械伺服控制系統(tǒng)生產(chǎn)示范線。
經(jīng)攻關(guān)成果聯(lián)合測試,高效電腦平縫機(jī)可實(shí)現(xiàn)5000針/分鐘,電子花樣機(jī)可實(shí)現(xiàn)2800針/分鐘、電子上袖機(jī)可實(shí)現(xiàn)3500針/分鐘的最高縫紉速度,產(chǎn)品平均節(jié)電30%,效率提升20%以上,機(jī)器噪音、振動等各項(xiàng)主要技術(shù)性能指標(biāo)完全達(dá)到了國外先進(jìn)技術(shù)水平。同時(shí),該課題還累計(jì)14篇,申請專利16項(xiàng),計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán) 4項(xiàng),開發(fā)完成面向電子套接機(jī)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真分析軟件1套,縫制機(jī)械參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件1套,完成制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng),參與制修訂國際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng),國家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。
通過組織實(shí)施行業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,各參與企業(yè)累計(jì)配套投入科研資金近1200萬元,購置了一批先進(jìn)高精密的試驗(yàn)儀器與設(shè)備,培養(yǎng)了一批既有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又有豐富理論知識的青年科技人才,科研成果在提升各企業(yè)自身科研技術(shù)實(shí)力的同時(shí),也通過新產(chǎn)品的市場配套和示范推廣,有力帶動了整個行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平。如,北京大豪公司在課題研發(fā)過程推出的HSC高壓閉環(huán)系統(tǒng)、綿陽58所的HDSC全伺服系統(tǒng)、鮑麥克斯公司的MT系列多軸伺服系統(tǒng)、中捷股份公司W(wǎng)R系列系統(tǒng)在國內(nèi)外市場上配套電子套結(jié)機(jī)、花樣機(jī)、曲折縫、鎖眼機(jī)、自動縫制單元等機(jī)器累計(jì)逾4萬多臺,創(chuàng)造產(chǎn)值近10億元人民幣,有效填補(bǔ)了行業(yè)中高端縫制設(shè)備電控系統(tǒng)領(lǐng)域的空白。
目前該課題已經(jīng)結(jié)題并進(jìn)入全面驗(yàn)收環(huán)節(jié),協(xié)會下步重點(diǎn)組織做好科研成果的行業(yè)示范和推廣,加快行業(yè)高效節(jié)能縫制設(shè)備的全面升級和更新?lián)Q代。
三、以實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量提升工程為抓手打造
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;技術(shù);應(yīng)用
1.引言
目前,我國工程機(jī)械正處于機(jī)電一體化的特殊發(fā)展時(shí)期,工程機(jī)械領(lǐng)域隨著機(jī)電一體化技術(shù)的引入,電子技術(shù),自動控制,液壓技術(shù)等與機(jī)械技術(shù)結(jié)合起來,因?yàn)榕c高新技術(shù)的融合,這樣子提高了生產(chǎn)效率和機(jī)械性能。例如,機(jī)電一體化提高了機(jī)械的操作舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性、作業(yè)效率、作業(yè)精度以及使用壽命等[1]。機(jī)電一體化是科技發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它是機(jī)械工業(yè)發(fā)生變革的動力,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和概念發(fā)生了革命性的變化。
特別是電子技術(shù)和自動控制技術(shù),在工程機(jī)械中得到了廣泛的采用。由于經(jīng)濟(jì)水平的提高和科技的進(jìn)步,對于工程機(jī)械的性能要求也越來越高,這促使以微處理器為核心的電子、控制裝置在工程機(jī)械中得到了越來越普遍的應(yīng)用,電子控制裝置的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。
2.機(jī)電一體化技術(shù)的研究
2.1 機(jī)電一體化的概念
機(jī)電一體化就是指在結(jié)構(gòu)的主要功能、信息處理功能、控制功能和動力功能上引入電子科學(xué)技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)、軟件相結(jié)合的系統(tǒng)的總稱。它是工程領(lǐng)域中不同種類的技術(shù)的綜合,是建立在微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)等一系列技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高新技術(shù)。它能代替和放大體力,并且機(jī)電一體化中的微電子裝置不僅僅可以取代某些機(jī)械部件,還能擁有很多自己的功能。
2.2 機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)電一體化包含軟件技術(shù)和硬件技術(shù)。硬件部分包含機(jī)械本體、信息處理單元、驅(qū)動單元以及傳感器,因此,加快機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)度,可以從下面各方面著手:
(1)機(jī)械本體:為了減少機(jī)械產(chǎn)品的重量,不僅僅可以再結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn),還可以考慮使用非金屬復(fù)合材料來代替鋼鐵材料,這樣子減輕了機(jī)械本體的重量,增加了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化的可能性,進(jìn)而可以改善快速響應(yīng)等特性,做到提高效率,降低功耗。
(2)信息處理技術(shù):提高信息處理設(shè)備的可靠性可以進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化。提高信息處理的可靠性包括提高A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理中輸入/輸出的可靠性,提高處理速度。
(3)驅(qū)動:很多設(shè)備使用電機(jī)作為驅(qū)動裝置,但是它在快速響應(yīng)和效率方面還有很多弱點(diǎn),因此,需要開發(fā)新的電機(jī),如開發(fā)內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)或是開發(fā)控制專用組件-電機(jī)和傳感器三位一體的伺服驅(qū)動單元。
(4)傳感器:傳感器是獲取自然界中非電量元素的工具,它的可靠性、靈敏度和精確度都時(shí)刻影響著機(jī)械工程的效率,目前正在開發(fā)非接觸型檢測技術(shù)。
(5)軟件技術(shù):硬件的發(fā)展促使需要配套的軟件一起發(fā)展,軟件的標(biāo)準(zhǔn)化可以減少軟件的研發(fā)成本,提高維修效率。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化包括程序標(biāo)準(zhǔn)、軟件程序的固話以及程序的模塊化等。
2.3 機(jī)電一體化的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化產(chǎn)品于傳統(tǒng)產(chǎn)品相比,有很多優(yōu)勢:(1)使用可靠性和安全性得到了提高。因?yàn)樽詣涌刂萍夹g(shù)的引入,使得機(jī)電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中具有自動監(jiān)視、自動診斷和報(bào)警功能。在生產(chǎn)過程中,遇到過壓、過載等電力故障時(shí),會自動啟用保護(hù)措施,減少生產(chǎn)安全事故的發(fā)生,設(shè)備的使用安全性得到了顯著的提高。(2)生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到了顯著提高。由于自動信息處理和自動控制技術(shù)的參與,機(jī)電一體化產(chǎn)品的靈敏度和精度都有了大幅度的提高,自動控制使得機(jī)械操作的執(zhí)行完全按照預(yù)計(jì)步驟進(jìn)行,而不受工作人員主觀因素的影響,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。(3)機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了復(fù)合功能,可以在更多場合得到應(yīng)用。由于生產(chǎn)技術(shù)的提高,機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能水平大大提高,它們具備自動控制、自動補(bǔ)償以及智能化等多種功能,因此可以被應(yīng)用于各種不同的場合,甚至是不同的領(lǐng)域,滿足需求應(yīng)變力更強(qiáng)。(4)更易于維修。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)工作方式的變換,以滿足不同用戶的需求,這些控制軟件的程序在不改變產(chǎn)品硬件的條件下,可以由多種方式植入機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率,開發(fā)新一代的機(jī)電一體化產(chǎn)品,研究新一代的機(jī)電一體化系統(tǒng),研究和設(shè)計(jì)各種穩(wěn)定高效,性能優(yōu)良的機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備是發(fā)展趨勢。隨著人們對制造模式的認(rèn)識的轉(zhuǎn)變,由質(zhì)量第一向響應(yīng)市場需求的轉(zhuǎn)變,使得機(jī)電一體化在制造模式領(lǐng)域又開辟了一塊新天地。
3.機(jī)電一體化在工程器械上的應(yīng)用
3.1 機(jī)電一體化和機(jī)械工程的關(guān)系
在機(jī)械工程中引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù),大大提高了機(jī)械的性能,而反過來,由于機(jī)械工程性能的改善,使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛,兩者相輔相成,相互促進(jìn),共同發(fā)展,形成了一個良性發(fā)展的循環(huán)系統(tǒng)。
3.2 機(jī)電一體化對機(jī)械工程的積極作用
由于技術(shù)水平的發(fā)展,現(xiàn)代施工中對機(jī)械工程的性能要求也逐漸提高,為達(dá)到施工質(zhì)量要求,在施工過程中使用的器械要求功效高但是同時(shí)要求能耗小,要求具有很好的自動化程度以及精度,這些器械使用方法要求簡單,操作安全,并且具有很長的使用壽命。在使用過程中,要求能自動監(jiān)視,自動診斷,這樣有利于降低維修成本,減少施工事故的發(fā)生,保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全。這時(shí),機(jī)電一體化技術(shù)的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它對工程機(jī)械發(fā)揮了積極的作用。
(1)降低了勞動強(qiáng)度。機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的使用,大大降低了工作人員的勞動強(qiáng)度,而且還減少了由于操作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)而造成對工程精度的影響。日本小松公司所生產(chǎn)的挖掘機(jī)配備運(yùn)行軌跡控制系統(tǒng)能夠根據(jù)工作人員操作的鏟斗的運(yùn)行軌跡,而自動感應(yīng)角度信號,然后控制斗桿的運(yùn)動軌跡,自動進(jìn)行坡面的精確挖掘等動作,大大提高了生產(chǎn)效率。
(2)提高設(shè)備使用壽命。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品集合了自動報(bào)警,監(jiān)視以及故障自我診斷能力,可以針對工程機(jī)械的相應(yīng)系統(tǒng)如傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及發(fā)動機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài),進(jìn)行監(jiān)視,若發(fā)現(xiàn)異常情況,馬上進(jìn)行自動警報(bào)并實(shí)現(xiàn)故障定位,降低工作人員的維修難度,縮短維修時(shí)間,達(dá)到延長設(shè)備使用壽命的目的。同時(shí)降低了生產(chǎn)事故的發(fā)生頻率,降低了生產(chǎn)成本。
(3)環(huán)保化。機(jī)電一體化工程機(jī)械的使用,大大提高了能源的利用率,符合國家的節(jié)能減排倡議。因此對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造具有很重要的意義。日本日立公司的挖掘機(jī)由于安裝了自動控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)的控制,因此使得對能源的利用率達(dá)到了八分之九十八,大大降低了能耗,傳統(tǒng)的挖掘機(jī)的能源利用率大約為30%。
4.結(jié)束語
我國要想全面實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)還任重而道遠(yuǎn),用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的工作量很大,很有難度,而用機(jī)電一體化技術(shù)來加速產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的呼聲很高,但是它的實(shí)現(xiàn)仍很有壓力。雖然我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)等已經(jīng)經(jīng)過幾番調(diào)整,但那時(shí)由于諸多阻擾因素,效果并不明顯。但是由于機(jī)電一體化技術(shù)的有優(yōu)勢很明顯,它的出現(xiàn)并不是巧合,它是科技進(jìn)步的產(chǎn)物,它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性改革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和理念受到了挑戰(zhàn),并影響著傳統(tǒng)機(jī)械發(fā)生革命性的變化,它是推動產(chǎn)業(yè)革新的必經(jīng)之路。因此,加快培養(yǎng)機(jī)電一體化人才有非常重要的意義。企業(yè)只有注重優(yōu)秀人才的培養(yǎng),才能在競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn):
[1]孫永利. 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2009(1).
論文摘要:機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1 機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是,機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時(shí)期,人們自覺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,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(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。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,不取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
3.1 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)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
3.2 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、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識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。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3 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。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、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。
3.5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。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)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng),一般除RS232外,還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
結(jié)語
綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
[1]李建勇.機(jī)電一體化技術(shù).北京:科學(xué)出版社,2004.
[關(guān)鍵詞]智能 機(jī)電一體化 綠色
中圖分類號:TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)24-0325-01
本論文主要從機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展等進(jìn)行講述。主要包括了全息系統(tǒng)化、微型機(jī)電化、光機(jī)電一體化、產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化、產(chǎn)品綠色化、“生物――軟件”化、全息系統(tǒng)化也即智能化、光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢、未來的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系等。具體材料請?jiān)斠姡?/p>
1 概述
機(jī)電一體化指的是在機(jī)械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎(chǔ)上引進(jìn)微電子技術(shù),并且將機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備用軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱,因此,“機(jī)電一體化技術(shù)”是機(jī)械、微電子和信息三項(xiàng)技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物,是機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器、微型機(jī)在各個技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,對各個領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動作用,正因電子技術(shù)的快速發(fā)展,進(jìn)而帶動了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展,因此其未來的發(fā)展對科技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。
2 機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展
2.1 全息系統(tǒng)化
全息系統(tǒng)化也即智能化,是對機(jī)器的行為描述,即在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、混沌動力學(xué)、人工智能、心理學(xué)和生理學(xué)等新的學(xué)科方法、新的設(shè)計(jì)思想,從而模擬人類的思維能力,使它如同人一樣具有思維、意識等能力,以便達(dá)到更高水平的控制目標(biāo)。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯,智能化水平也是日趨上升,新世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)中的智能化的快速發(fā)展,人工智能在機(jī)電一體化的研究中也日益得到重視,其中機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能結(jié)合就是一項(xiàng)重要應(yīng)用。當(dāng)然,要使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠(yuǎn)是不可能的,也沒有這個必要,但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.2 微型機(jī)電化
在實(shí)驗(yàn)室中,目前,通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù),已經(jīng)制造出亞微米級的機(jī)械元件,如果這一成果應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機(jī)械部分了,這時(shí)就完全的實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子的“融合”,這樣CPU、機(jī)體、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以集成在一起,而且體積小,同時(shí)組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的一個重要的前進(jìn)方向,更是機(jī)電一體化向微觀領(lǐng)域和微型機(jī)器的發(fā)展趨勢,在國外,人們稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng),也指外觀尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,一并向微米級、納米級發(fā)展,正因?yàn)槲C(jī)電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運(yùn)動靈活,在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。
2.3 光機(jī)電一體化
光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢,因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)是由機(jī)械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構(gòu)成的,因此,在機(jī)電一體化技術(shù)中引進(jìn)光學(xué)技術(shù),充分利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn),有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
2.4 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)全球化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展帶動了科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展,同時(shí)給日常生活都帶來了全新的面貌,全球生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)被各種網(wǎng)絡(luò)連成一片,企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球化,一旦研制出機(jī)電一體化新產(chǎn)品,只要其質(zhì)量有保證,功能可靠,必然會暢銷全球。因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)的普及,那么只要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制技術(shù)也就方興未艾,然而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品也必然會朝著網(wǎng)絡(luò)全球化發(fā)展。
2.5 產(chǎn)品綠色化
隨著工業(yè)的發(fā)達(dá),人們的生活也發(fā)生了巨大的變化:①物質(zhì)需求豐富,生活舒適;②可用資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因?yàn)檫@些現(xiàn)象的出現(xiàn),人們開始呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然,那么此時(shí),綠色產(chǎn)品的概念也就應(yīng)運(yùn)而生,這是一個時(shí)代的綠色化趨勢,在這里,機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指:使用時(shí)不破壞生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后還能回收利用。因此,機(jī)電一體化綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的過程中,應(yīng)完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少,資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性,設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品所需要的技術(shù)成本很高,但其具有遠(yuǎn)大的發(fā)展空間。 2.6“生物――軟件”化未來的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,即機(jī)電一體化的人格化,其有兩層含義:①機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用對象是人,怎樣將人的智能、情感、人性賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品顯得越來越重要,尤其是家用機(jī)器人,其最高境界就是人機(jī)一體化;②模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展,機(jī)電一體化裝置對信息的依賴性越來越大,很多時(shí)候類似于活的生物:當(dāng)大腦停止工作時(shí),生物便死亡,而大腦工作時(shí),生物就充滿活力,即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前,在仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu),可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型的機(jī)體,但是如何使這些新型機(jī)體具有生命力還是研究中的一大難題,這一研究領(lǐng)域被稱之為“生物――軟件”或者說“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)正是“肌體(硬件)――大腦(軟件)”一體,不可分割。機(jī)電一體化產(chǎn)品向生物系統(tǒng)化發(fā)展是好,但是目前的技術(shù)與理論還是有很大的差距,因此,還需要更加倍的努力。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì)工程自動化
中圖分類號:TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3791(2012)02(c)-0000-00
進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來,微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,以信息技術(shù)為中心,極大地提高勞動生產(chǎn)率和工作效率為重要目標(biāo)。測量與控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),三者結(jié)合在一起,構(gòu)成完整的信息系統(tǒng)。在這種新技術(shù)革命的影響和沖擊下,機(jī)電業(yè)發(fā)生了深刻的變化。機(jī)電一體化的共性關(guān)鍵技術(shù)是;精密機(jī)械技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、白動控制技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)。但是區(qū)分機(jī)電一體化或非機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng),其核心是計(jì)算機(jī)控制的伺服控制系統(tǒng),其他的都是與此匹配的重要部分現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品的電子化必須采用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)和綜合集成的技巧,使機(jī)械、電子設(shè)備和軟件之間相互適應(yīng)和匹配,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,才能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)產(chǎn)品向自動化方向發(fā)展。
1 機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用
機(jī)電一體化系統(tǒng)的形式多種多樣,其功能也各不相同。一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本要素:機(jī)械本體、動力單元、傳感檢測單元、執(zhí)行單元、驅(qū)動單元、控制及信息處理單元。隨著機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)性能、水平和功能的提高,機(jī)械本體需在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面都應(yīng)適應(yīng)產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能、小型、輕量、美觀等要求。動力單元動力單元的功能是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求,為系統(tǒng)提供能量和動力以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。機(jī)電一體化的顯著特征之一是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。與一般的同類型機(jī)械裝置相比,機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械部分精度要求更高,結(jié)構(gòu)更簡單,功能更強(qiáng)大,性能更優(yōu)越,同時(shí)還要有更好的可靠性、維護(hù)性和更新穎的結(jié)構(gòu)。零部件要求模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化,還有許多新的課題要加以研究和運(yùn)用,如對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),采用新型復(fù)合材料以使機(jī)械系統(tǒng)既減輕重量、縮小體積,同時(shí)又不降低機(jī)械的靜、動剛度,采用高精度導(dǎo)軌、精密滾珠絲杠、高精度主軸軸承和高精度齒輪等,以提高關(guān)鍵零部件的精度和可靠性;開發(fā)新型復(fù)合材料以提高刀具、磨具的質(zhì)量;通過零部件的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),提高其互換性和維護(hù)性等。因此機(jī)械技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其他高新技術(shù)來更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上以及功能上的變革。
2 信息處理與自動控制技術(shù)及其應(yīng)用
機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要采用丁業(yè)控制機(jī)(包括可編程控制器,單、多回路調(diào)節(jié)器,單片微控制器,總線式丁業(yè)控制機(jī),分布式計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng))進(jìn)行信息處理。計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)已成為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和變革的最重要因素。隨著社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對信息交流的需求越來越大,這就需要信息傳輸,即通信技術(shù),圍繞如何提高傳輸速度、減少誤碼率等進(jìn)行的。為了共享資源、提供分布式功能和集中管理,可通過通信設(shè)備和線路,將不同地理位置具有獨(dú)立處理功能的多個計(jì)算機(jī)連接起來,運(yùn)用功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為信息處理技術(shù)提供了技術(shù)保障。
控制與信息處理單元像是對其他要素和它們之間的連接進(jìn)行有機(jī)的統(tǒng)一控制一樣,其功能是將來自傳感器的信息和各種命令進(jìn)行集中處理,根據(jù)處理結(jié)果,按照一定的規(guī)則發(fā)出相應(yīng)的控制信號,控制各要素或子系統(tǒng)連接成為一個有機(jī)整體,使各個功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動,并達(dá)到預(yù)期的性能,從而形成機(jī)電一體化的系統(tǒng)工程。各子系統(tǒng)之間必須通過控制信息進(jìn)行聯(lián)系才能協(xié)調(diào)統(tǒng)一的運(yùn)動,進(jìn)行有規(guī)則地物質(zhì)和能量的交換和轉(zhuǎn)移。因此,控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元,一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器、數(shù)控裝置以及各種邏輯電路等組成。信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策。自動控制技術(shù)包括高精度位置控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自校正等技術(shù)。自動控制就是依據(jù)自動控制原理對具體控制裝置或系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之后進(jìn)行系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調(diào)試,最后使研制的系統(tǒng)可靠地投入運(yùn)行,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展,使得自動控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合越趨密切,因此自動控制技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。
3 伺服驅(qū)動技術(shù)及其發(fā)展
電動機(jī)伺服驅(qū)動方式在數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)用非常廣泛,交直流伺服電動機(jī)驅(qū)動主要用在閉環(huán)伺服數(shù)控系統(tǒng)中。由于變頻技術(shù)的進(jìn)步,交流伺服電動機(jī)驅(qū)動技術(shù)取得突破性進(jìn)展,為機(jī)電一體化系統(tǒng)提供了高質(zhì)量的伺服驅(qū)動單元,極大地促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動主要用在開環(huán)伺服數(shù)控系統(tǒng)中。對機(jī)電一體化系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能來說,伺服驅(qū)動技術(shù)具有決定性的作用。液壓伺服系統(tǒng)(如液壓馬達(dá)、脈沖液壓缸等)具有工作穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、輸出力矩大等特點(diǎn),特別是在低速運(yùn)行時(shí)其性能更突出,但液壓系統(tǒng)需要增加液壓泵等動力源,設(shè)備復(fù)雜、體積大、維修難及污染環(huán)境;而電氣伺服系統(tǒng)(如步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)等)具有控制靈活、費(fèi)用較小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但低速時(shí)輸出力矩不夠大。由于近年來變頻技術(shù)的進(jìn)步,交流伺服驅(qū)動技術(shù)取得突破性進(jìn)展,為機(jī)電一體化系統(tǒng)提供了高質(zhì)量的伺服驅(qū)動單元,極大地促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
4 結(jié)論與展望
機(jī)電一體化技術(shù)需要很多部門、產(chǎn)業(yè)的配合和支持,才能取得滿意的結(jié)果。我們不僅要對機(jī)電一體化的各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面深入的了解,還要能從系統(tǒng)工程的概念人手,通過系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)來使各個相關(guān)技術(shù)形成有機(jī)的結(jié)合,并且要注意研究和解決技術(shù)融合過程中所產(chǎn)生的新問題,只有這樣才能滿足機(jī)電一體化高速發(fā)展的需要。機(jī)電一體化概論都很好,如果整個系統(tǒng)不能很好地協(xié)調(diào),則它仍然不可能可靠地正常運(yùn)行。隨著科技的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)正在不斷地深人到各個領(lǐng)域,并且迅猛地向前推進(jìn),特別是制造工業(yè)對機(jī)電一體化技術(shù)提出了許多新的更高的要求。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢應(yīng)為:在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發(fā)展;在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展;在層次上向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。
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論文摘要 針對傳統(tǒng)的機(jī)電一體化類課程在教學(xué)過程中重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)狀,本論文對高等院校機(jī)電一體化類課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了探討與研究,分析了我國高等院校當(dāng)前機(jī)電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀,并指出了其原因,在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討了高等院校機(jī)電一體化類課程實(shí)踐教學(xué)的改革策略與教學(xué)方法,從充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段、改革實(shí)踐教學(xué)考核方式及加強(qiáng)實(shí)踐設(shè)備及基地建設(shè)三個方面詳細(xì)論述了機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法的改革,對于進(jìn)一步提高我國高等院校機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平和教學(xué)效果具有較好的指導(dǎo)和借鑒意義。
0 引言
“機(jī)電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”,它是取Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分拼合而成的。由于機(jī)電一體化技術(shù)是其他高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),其發(fā)展依賴于其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,因此很多高校都開展了機(jī)電一體化這門課程的課堂教學(xué)。機(jī)電一體化是一門綜合性實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,涉及知識面廣、容量大,這門課的教與學(xué)都不容易。
傳統(tǒng)的教學(xué)方法都是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)構(gòu)成,將機(jī)電一體化系統(tǒng)分為若干個功能結(jié)構(gòu)模塊,逐一進(jìn)行講解,例如分別講解機(jī)械本體功能模塊,傳感檢測功能模塊,中央控制功能模塊等等,這樣的教學(xué)方法易于學(xué)生理解,但是在無形中割裂了機(jī)電一體化系統(tǒng)各個功能模塊之間的有機(jī)聯(lián)系,為此必須結(jié)合機(jī)電一體化這門學(xué)科本身的特點(diǎn),對其教學(xué)方法和教學(xué)策略進(jìn)行改革與嘗試,以期從中能夠找到有效的復(fù)合機(jī)電一體化課程特點(diǎn)的教學(xué)方法與教學(xué)策略。
1 我國當(dāng)前機(jī)電一體化類課程教學(xué)現(xiàn)狀及其原因分析
結(jié)合我國目前高等教育的現(xiàn)狀,造成當(dāng)前機(jī)電一體化類課程理論講不透、實(shí)驗(yàn)做不好、學(xué)得不扎實(shí)的原因主要有以下幾個方面:
1.1 師生思想上都不夠重視
從目前的高等院校的教學(xué)現(xiàn)狀來看,重視理論教學(xué)輕視實(shí)踐教學(xué)一直是我國高等院校理工科教學(xué)的傳統(tǒng)方法,在這樣的教學(xué)模式下,尤其是像機(jī)電一體化這樣的課程,理論課本來就比較晦澀難懂,加之實(shí)踐實(shí)訓(xùn)比較少,學(xué)生學(xué)到最后完全沒有系統(tǒng)的概念和知識體系,對于機(jī)電一體化的理解只是停留在表面層次,因此必須要逐步加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)。從體制上來說,師生自身對該課程的重視程度不夠也是十分重要的原因,教師認(rèn)為對于機(jī)電一體化課程教學(xué)任務(wù)重,往往疲于應(yīng)付授課;而學(xué)生對于機(jī)電一體化課程知識的理解比較吃力,往往興趣不大,加之實(shí)踐實(shí)驗(yàn)時(shí)間較少,最后將實(shí)踐實(shí)訓(xùn)流于形式,因此,師生在思想上不夠重視是目前高等院校機(jī)電一體化課程教學(xué)的一個基本現(xiàn)狀。
1.2 機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)計(jì)不合理
機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的課程內(nèi)容包括很多技術(shù)內(nèi)容,目前,絕大多數(shù)高等院校的機(jī)電專業(yè)課程體系受傳統(tǒng)教育思想的影響,課程的內(nèi)容過多過深奧,理論課時(shí)數(shù)太大,實(shí)踐技能教學(xué)課時(shí)不足,而且內(nèi)容陳舊。還有些學(xué)校脫離實(shí)際情況過高地制定了課程標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)踐相背離。現(xiàn)在學(xué)校里學(xué)習(xí)的知識和社會上用到的知識相差很遠(yuǎn),很多學(xué)生學(xué)習(xí)了很多知識,可到了社會上去無從下手。相關(guān)機(jī)電行業(yè)和企業(yè)很少參與機(jī)電類專業(yè)實(shí)踐課程的制定,這也是導(dǎo)致高等院校機(jī)電專業(yè)的實(shí)踐課程體系設(shè)置不合理的原因。
1.3 實(shí)踐教學(xué)條件不完善
由于機(jī)電一體化類課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn),往往實(shí)驗(yàn)設(shè)備體積比較龐大,集成度較高,價(jià)格昂貴,因此很多院校對于機(jī)電一體化課程實(shí)驗(yàn)所配置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是很簡單的,目前很多高等院校也在進(jìn)行教學(xué)改革,增大實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程量,但是相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容仍然或多或少的存留著傳統(tǒng)教學(xué)模式的影子,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐條件差,硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊,很多實(shí)驗(yàn)臺或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是演示性實(shí)驗(yàn),整個實(shí)驗(yàn)過程都是老師在做實(shí)驗(yàn),學(xué)生只負(fù)責(zé)看,即使動手也是按照老師調(diào)試好的實(shí)驗(yàn)按照老師實(shí)驗(yàn)的順序重復(fù)一遍,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果比較差,這使得整個實(shí)驗(yàn)就流于形式化。
(2)缺乏綜合性的創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)臺供學(xué)生動手實(shí)踐,目前機(jī)電一體化類的課程實(shí)驗(yàn)都只是簡單的重復(fù)性的實(shí)驗(yàn),缺乏激勵學(xué)生創(chuàng)新動手能力的綜合性實(shí)驗(yàn),這使得機(jī)電一體化類的實(shí)驗(yàn)無法激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力,無法提高學(xué)生動手實(shí)踐能力。
(3)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐評價(jià)機(jī)制不夠健全,很多實(shí)驗(yàn)實(shí)踐流于形式,這導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)重視程度不夠,多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告依靠抄襲完成,老師對學(xué)生沒有印象,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績僅僅憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐評價(jià)機(jī)制的缺失使得機(jī)電一體化類的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐失去了價(jià)值。
2 機(jī)電一體化類課程的教學(xué)改革策略探討
2.1 充實(shí)機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和完善教學(xué)手段
在對機(jī)電一體化課程專業(yè)實(shí)踐課程進(jìn)行教學(xué)改革的時(shí)候,我們提倡應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個院校各個專業(yè)自身的專業(yè)特色進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革,添加符合專業(yè)特色的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,不斷完善實(shí)踐教學(xué)條件和教學(xué)手段,盡量弱化傳統(tǒng)實(shí)踐模式中的演示性的或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),加大動手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并和理論課程對應(yīng)起來,使得學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐實(shí)驗(yàn),這樣更容易掌握機(jī)電專業(yè)知識和技能。
2.2 重視機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核
任何課程都需設(shè)置考核環(huán)節(jié),同樣的,機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)也需要考核,考核環(huán)節(jié)也是學(xué)生最為敏感的環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的機(jī)電專業(yè)實(shí)踐課程考核的方式是出勤考查、實(shí)驗(yàn)報(bào)考考查以及最后實(shí)驗(yàn)考查成績相結(jié)合的方式,這種考查考核方式不能夠考查出學(xué)生的完全實(shí)踐能力,只能夠從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況給學(xué)生考核打分,因此傳統(tǒng)的考核方式并不合理,就需要對傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行改革。
結(jié)合機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn),對于機(jī)電一體化實(shí)踐課程的考核不應(yīng)該有一個統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn),而是應(yīng)該結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的方式和手段靈活的設(shè)定考核方式,采取定量結(jié)合定性的方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)考核。簡單的演示性或者驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),應(yīng)當(dāng)減小考核的比重,而對于綜合實(shí)驗(yàn)及動手考查較為全面的實(shí)驗(yàn),考核比重就應(yīng)當(dāng)加大;另一方面,還可以靈活的采取口試筆試、現(xiàn)場提問、課程設(shè)計(jì)、綜合課程實(shí)驗(yàn)等多種形式進(jìn)行考核,重點(diǎn)不是考查學(xué)生的知識理解程度,而是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考核學(xué)生對于實(shí)踐技能的掌握和應(yīng)用能力。
2.3 加大機(jī)電專業(yè)校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的力度
對于機(jī)電一體化這樣的實(shí)踐要求較高的課程,實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)就顯得十分有必要了。實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)力度直接關(guān)系到機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)的效果與成果,而學(xué)生實(shí)踐能力的掌握也取決于實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè),以及實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和安排。各院校要想真正提高機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)的效果,就必須加大對實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)力度。另一方面,機(jī)電專業(yè)校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)踐項(xiàng)目的開設(shè)依賴于實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地,而目前多數(shù)機(jī)電專業(yè)課程依賴于金工實(shí)習(xí)的相關(guān)設(shè)備,因此對于機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐,必須要加強(qiáng)具有機(jī)電一體化特色的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地及其相關(guān)設(shè)備的投資建設(shè)力度,為機(jī)電一體化類課程及其專業(yè)的學(xué)生提供足夠豐富的實(shí)習(xí)實(shí)踐動手機(jī)會,以真正提高機(jī)電一體化類課程的專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐能力水平。
3 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,教育的方法和手段應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展的需要,傳統(tǒng)的純理論教學(xué)已不能適應(yīng)新的教育目標(biāo),加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機(jī)電一體化類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及其教學(xué)改革策略的應(yīng)用研究,是結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)高等院校機(jī)電一體化類課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀而提出來的,能夠有效地提高機(jī)電一體化類課程的教學(xué)效果,對于這一類的理論知識多且深、動手實(shí)踐能力要求高的課程而言,必須要不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的份量,而本論文也是重點(diǎn)探討如何開展實(shí)踐動手能力的訓(xùn)練,對于進(jìn)一步提高機(jī)電一體化類課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果無論是在理論方面還是在實(shí)踐方面都具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。
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【論文摘 要】機(jī)械電子工程是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動控制等技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù),常被稱為機(jī)電一體化技術(shù),它代表著機(jī)械工程技術(shù)革命的前沿方向。其發(fā)展基礎(chǔ)是要有
1.創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵和要求
所謂創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,是指在新的教育思想和新的教育理論指導(dǎo)下,以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的全面發(fā)展復(fù)合型人才為基本取向的教育教學(xué)內(nèi)容和方法體系的總稱。按照人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式在培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)設(shè)置、課程體系、教學(xué)方法等方面有其特有的要求。
1.1培養(yǎng)目標(biāo)要求
培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的高級專門人才,重點(diǎn)突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
1.2專業(yè)設(shè)置要求
按照“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”的要求,厚實(shí)公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、人文社會科學(xué)基礎(chǔ),設(shè)置大學(xué)科、寬口徑的專業(yè),從根本上改變傳統(tǒng)的專業(yè)面過窄的局面。
1.3課程體系要求
按照“拓寬基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、增強(qiáng)實(shí)踐”的要求,辯證地處理好基礎(chǔ)課、專業(yè)課、實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系,重視學(xué)生實(shí)踐能力和研究能力的提高。與此同時(shí),要增開跨學(xué)科、跨專業(yè)的課程,拓寬學(xué)生知識面,開闊學(xué)生視野,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高創(chuàng)新能力。
1.4教學(xué)方法要求
著力體現(xiàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新,確立學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性,發(fā)展學(xué)生的個性。
2.機(jī)械電子工程創(chuàng)新教育的現(xiàn)狀分析
首先,從學(xué)生的角度看,參加創(chuàng)新活動常常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象,剛開始參與時(shí)一哄而上,人數(shù)眾多,且熱情高漲,但往往善始者繁,克終者寡,五分鐘熱血的情況屢見不鮮。也有很多機(jī)電類學(xué)生從事課外科技活動粗枝大葉的多,小打小鬧的多,起點(diǎn)較低。大多數(shù)學(xué)生參加課外科技活動僅是靠短時(shí)間的突擊來完成,追求短、平、快,缺少明確的學(xué)習(xí)目的和端正態(tài)度,達(dá)不到知識的積累和實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的目的。這顯示了我國創(chuàng)新教育的差距。創(chuàng)新理念遠(yuǎn)未能得到有效的貫徹,學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的目標(biāo)和動力,說明高校在創(chuàng)新理念的貫徹與培養(yǎng)上還是欠缺力度,做得還是不夠。
其次,從參與創(chuàng)新活動的學(xué)生所具備的基礎(chǔ)知識與實(shí)踐能力上看,當(dāng)前機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)有下降的趨勢,主要體現(xiàn)在以下方面:一是設(shè)計(jì)與繪圖能力不足。學(xué)生基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)盲目,導(dǎo)致基本功底不扎實(shí),同時(shí)對傳統(tǒng)機(jī)械方面的知識有排斥心理,一味地崇尚電子、控制、軟件等所謂的流行專業(yè);二是新技術(shù)、新手段、新方法應(yīng)用不夠。學(xué)生往往只知道那些教科書或老師講授過經(jīng)典的設(shè)計(jì)方法與案例,相關(guān)領(lǐng)域新的思想與理念很淡薄;三是學(xué)生動手能力較弱,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^差。
還有,教師和學(xué)生是創(chuàng)新教育的兩個主體,而教育體制是創(chuàng)新教育的基礎(chǔ)。近些年老師壓力陡增,大都面臨著科研、教學(xué)雙重任務(wù),面對教學(xué)評估、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)任務(wù)等已經(jīng)焦頭爛額,而指導(dǎo)學(xué)生的工作量評價(jià)較低,這導(dǎo)致指導(dǎo)學(xué)生在一定程度上成為了老師的負(fù)擔(dān);對學(xué)生而言,舊有的教學(xué)模式,重書本重理論,輕實(shí)踐輕動手,導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)上浮躁,基本功和實(shí)踐能力差;面臨越來越大的競爭和就業(yè)的壓力,也顯得無所適從。一個良好的體制環(huán)境是創(chuàng)新教育朝著健康方向發(fā)展的土壤。
3.機(jī)械電子工程人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新
近年來,通過廣泛調(diào)研就業(yè)崗位群工作范圍和技術(shù)領(lǐng)域,分析人才知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu),以社會人才市場現(xiàn)實(shí)與未來發(fā)展對人才的有效需求為導(dǎo)向、以職業(yè)崗位(群)能力需求為依據(jù),從而確定畢業(yè)生綜合技術(shù)應(yīng)用能力結(jié)構(gòu)和應(yīng)有的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu),形成了“四層兩段一貫穿”的課程結(jié)構(gòu)體系,構(gòu)建了“相互平行、融合交叉的理論和實(shí)踐教學(xué)體系”,創(chuàng)建了“核心技術(shù)一體化”的教學(xué)模式。
(1)“四層兩段一貫穿”的課程結(jié)構(gòu)機(jī)械電子學(xué)科是基于機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的新學(xué)科,所以加強(qiáng)理論體系和教學(xué)體系的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。課程結(jié)構(gòu)體系分為基礎(chǔ)教學(xué)、專業(yè)教學(xué)、專長教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與專業(yè)實(shí)習(xí)四個層面;基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和主體學(xué)習(xí)兩個階段。在整個三年教學(xué)時(shí)問內(nèi),專業(yè)技能實(shí)踐培訓(xùn)模塊貫穿始終。以機(jī)電一體化專業(yè)為例,“四層兩段一貫穿”的課程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段為第一、二兩個學(xué)期,學(xué)生除進(jìn)行公共課學(xué)習(xí)之外,主要學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論課程。專長學(xué)習(xí)是專業(yè)能力培養(yǎng)的深化,學(xué)生將學(xué)習(xí)到該專業(yè)中最新、最具特色的專業(yè)知識和技能。專業(yè)學(xué)習(xí)和專長學(xué)習(xí)中,學(xué)生將利用相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行專門化技能實(shí)訓(xùn)模塊的培訓(xùn),這些模塊包含了機(jī)電一體化領(lǐng)域內(nèi)的最新應(yīng)用技術(shù),大量采用“實(shí)例”和“真實(shí)環(huán)境”方式培訓(xùn)。學(xué)生動手、動腦相結(jié)合,專業(yè)能力培養(yǎng)和素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合,獨(dú)立思考、獨(dú)立探索能力培養(yǎng)同集體協(xié)作、共同交流能力培養(yǎng)相結(jié)合。
(2)相互平行、融合交叉的理論和實(shí)踐教學(xué)體系開展課外制作活動是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的最佳實(shí)踐活動之一,特別是對機(jī)電專業(yè)學(xué)生來說,是開展專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練的最佳平臺。"。將課程進(jìn)行有機(jī)整合,形成了上下貫通的理論和實(shí)踐教學(xué)體系,兩個教學(xué)體系相互平行,融合交叉,把技術(shù)的綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為交叉點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)。相互平行,是指兩套體系的教學(xué)計(jì)劃相互平行,課程流程相互平行;相互融合,是指課程知識內(nèi)容與技術(shù)、技能培養(yǎng)相互融合,理論和實(shí)踐教學(xué)場所相互融合;相互交叉,是指兩套體系的功能相互交叉,知識、技術(shù)和技能培養(yǎng)的落腳點(diǎn)相互交叉。
(3)“核心技術(shù)一體化”教學(xué)模式“是以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為中心,以核心技術(shù)綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)為重點(diǎn),將理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,以課堂與實(shí)驗(yàn)(實(shí)訓(xùn))室、實(shí)習(xí)車間、工廠車間四點(diǎn)為交叉網(wǎng)絡(luò)的一體化教學(xué)模式。在本專業(yè)的課程體系中,嘗試構(gòu)建“可編程控制技術(shù)”、“驅(qū)動技術(shù)”、“傳感技術(shù)”等核心技術(shù)。為了突出對學(xué)生在這些反映工業(yè)自動化技術(shù)最具代表性和先進(jìn)性的技術(shù)綜合應(yīng)用能力培養(yǎng),我們構(gòu)建了針對這些核心技術(shù)的一體化教學(xué)模式。理論教學(xué)與學(xué)生上機(jī)編程、調(diào)試相結(jié)合,動腦與動手相結(jié)合,使學(xué)生能夠較完整地掌握PLC的基本原理、程序編制、程序操作和故障診斷技術(shù)。該課程設(shè)置使學(xué)生既掌握了PLC基本知識和程序操作,同時(shí)在相關(guān)專業(yè)課中又涉及到PLC在不同場合的應(yīng)用,而在相關(guān)實(shí)訓(xùn)模塊課中學(xué)生將PLC技術(shù)綜合應(yīng)用到各種不同的生產(chǎn)環(huán)境中去。在每個實(shí)訓(xùn)室都有一種主要技術(shù)單元,同時(shí),還有其它技術(shù)單元出現(xiàn),賓主相擁,多次重復(fù),但角度不同,強(qiáng)調(diào)的應(yīng)用領(lǐng)域和水平不同。
4.結(jié)語
機(jī)電一體化技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所急需的優(yōu)勢學(xué)科方向。要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢,準(zhǔn)確定位,嚴(yán)謹(jǐn)制定人才培養(yǎng)計(jì)劃,使教學(xué)緊跟機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展變化的趨勢,為培養(yǎng)出符合機(jī)電一體化技術(shù)崗位實(shí)際需要的、高素質(zhì)、強(qiáng)能力的合格人才而不懈努力。
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