機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)研究

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當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代，很多產(chǎn)品設(shè)計(jì)都利用智能化、自動(dòng)化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工或者單純的機(jī)器。機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電子工程技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、接口技術(shù)以及信號(hào)變換技術(shù)等通過有機(jī)結(jié)合，并且應(yīng)用到實(shí)際中的綜合性技術(shù)。現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎都要用到機(jī)電一體化設(shè)備。由于機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)展生產(chǎn)的重要作用，研究機(jī)電一體化與產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)就成了必然趨勢(shì)。

1機(jī)電一體化基本理論概述

機(jī)電一體化產(chǎn)品就是通過對(duì)多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)的設(shè)備，機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)一體化要著眼于如何讓機(jī)械技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其優(yōu)勢(shì)優(yōu)化其性能，提高精確度和準(zhǔn)確度。機(jī)電一體化生產(chǎn)主要有模型階段、測(cè)試階段和原型階段，系統(tǒng)一般由機(jī)械主體、監(jiān)測(cè)傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源五個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)電一體化要素包括結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、感知組成要素、職能組成要素。五大組成要素內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。

2機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的理論研究現(xiàn)狀與展望

2.1機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

國(guó)際上研究機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的中心在歐洲，德國(guó)研究領(lǐng)域涉及到機(jī)電一體化控制系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)方面；法國(guó)研究為機(jī)電一體化多個(gè)學(xué)科的模型構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，把機(jī)電一體化的基本組成存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用數(shù)據(jù)庫(kù)信息為設(shè)計(jì)人員提供模型單元。另外美國(guó)開發(fā)Saber軟件，可以支持智能化概念設(shè)計(jì)軟件，目前只能作為仿真軟件，并不能夠產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案。目前，我國(guó)的一些研究機(jī)構(gòu)，比如中國(guó)科技大學(xué)、浙江大學(xué)等仍然存在著機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)學(xué)科方面的研究缺失。上世紀(jì)末，上海交通大學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)分析的研究，采用Simulink仿真軟件構(gòu)建面向功能模塊的方法，作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的表達(dá)平臺(tái)。

2.2國(guó)內(nèi)研究機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的改進(jìn)策略

2.2.1重視人才培養(yǎng)，不斷提高技術(shù)人員綜合素質(zhì)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)離不開技術(shù)人員的技術(shù)貢獻(xiàn)，培養(yǎng)一批綜合素質(zhì)強(qiáng)的技術(shù)人才是保證機(jī)電一體化產(chǎn)品研發(fā)和改善的重要保障。對(duì)于技術(shù)人員的選拔和使用，建議擇優(yōu)錄取，實(shí)踐考核，培訓(xùn)加強(qiáng)。在新人才的培養(yǎng)和老技術(shù)人員的技術(shù)提升方面一定要有清晰的計(jì)劃，保證技術(shù)人員的重組和研發(fā)進(jìn)度的順利。

2.2.2實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

可持續(xù)發(fā)展是任何一個(gè)行業(yè)或者產(chǎn)品都應(yīng)該值得注意的，我們?cè)谏a(chǎn)的同時(shí)一定要注意環(huán)境的保護(hù)，高效利用利用資源，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

2.2.3擴(kuò)大市場(chǎng)，增加競(jìng)爭(zhēng)力

市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力是促進(jìn)機(jī)電一體化發(fā)展的動(dòng)力，在當(dāng)前激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境之下，全球已經(jīng)共同認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化在未來發(fā)展的重要性，在競(jìng)爭(zhēng)力的驅(qū)逐之下，有助于機(jī)電一體化產(chǎn)品向更好的方向發(fā)展，為社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造更多的價(jià)值。

2.3發(fā)展展望

關(guān)于未來機(jī)電一體化的發(fā)展主要有六個(gè)值得關(guān)注的方向，分別是智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化和系統(tǒng)化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向，因此，人工智能在研究機(jī)電一體化技術(shù)中變得日益重要，機(jī)器人控制數(shù)控機(jī)床的智能化應(yīng)用不但可以減少勞動(dòng)力，降低生產(chǎn)成本，而且能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。因此研究高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品富有人工智能，是社會(huì)發(fā)展的需要。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研究機(jī)電一體化技術(shù)模塊化就成為一件非常重要的事。機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)模塊化管理可以使企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，有效加速新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)，促進(jìn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化和企業(yè)機(jī)電一體化的規(guī)模化發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)最突出的成就就是網(wǎng)絡(luò)科技，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有利于企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)全球化，而完成機(jī)電一體化過程必須依靠網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。電子設(shè)備的大小決定了其占用的空間和使用的方便性，為了機(jī)電一體化的普及和應(yīng)用，就要求以后的機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展，幾何尺寸不超過1cm3的微型機(jī)電一體化產(chǎn)品是以后發(fā)展的趨勢(shì)。在工業(yè)高度發(fā)展的今天，人們除了利用機(jī)電一體化創(chuàng)造高能的價(jià)值以外,最不可忽視的就是環(huán)境問題，研發(fā)符合環(huán)境保護(hù)規(guī)定和不損害人類健康的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是時(shí)展的需要，也是我們最關(guān)切的，只有綠色高效的機(jī)電一體化產(chǎn)品才能在當(dāng)今社會(huì)擁有長(zhǎng)久生存的空間。系統(tǒng)化的表現(xiàn)之一是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化總線機(jī)構(gòu)，表現(xiàn)之二是通用性功能大大加強(qiáng)，最高境界就是人機(jī)一體化。

3結(jié)語(yǔ)

總而言之，機(jī)電一體化產(chǎn)品在未來?yè)碛袠O大的發(fā)展空間，我國(guó)要大力加強(qiáng)機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。相信在不久的未來，機(jī)電一體化一定能促進(jìn)中國(guó)工業(yè)走向巔峰，引起世界矚目。