机电一体化技术专业的教学探讨

2022-09-10

1 机电一体化专业简介

机电一体化专业是精密机械、电子技术、计算机技术等多门学科交叉融合的产物, 它是先进制造技术的主要组成部分。它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代, 是产品向高、精、快迅速迈进, 使劳动生产率提高。机电一体化专业包含数控加工技术、精密机械加工, 机械手、机器人和加工中心的运动控制和加工编程, 计算机辅助设计和计算机辅助制造, 生产自动线的数控加工与在线自动检测等。它的核心技术还包括:可编程程序控制、生产自动控制器、数字信号处理器、集散控制系统以及计算机网络技术等新技术的应用。

2 机电一体化技术的发展

机电一体化专业是精密机械、电子技术、计算机技术等多门学科交叉融合的产物, 它的发展与相关学科的发展相互促进和相互依存。因此, 机电一体化技术的主要发展如下。

2.1 光机电一体化

光机电一体化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向及必然趋势。是在微电子技术的基础上, 以当代光纤技术为先导、以先进制造技术为基础, 融合传感系统、人工智能系统、资源系统、信息处理系统、机械结构等而形成的综合性高新技术, 是当今信息业与制造业的最佳结合点和发展方向。因此, 引进光纤技术, 发挥光纤技术的优点, 使其能有效地改进机电一体化系统的传感系统、人工智能系统、资源系统和信息处理系统。随着光、机、电的一体化发展进程, 机电一体化专业具有广阔的发展前景。

2.2 机电微型化

微型化技术起源于上世纪80年代, 指的是机电一体化向微观领域发展, 并使机电产品发展成为微机械电子系统。随着科学技术的飞速发展, 微米、纳米材料的问世, 届时机械和电子完全可以融合, 机械系统、执行系统、传感系统、信息处理系统等可集成在一起, 发展成为微加工型产品, 成为体积小、耗能少、运动灵活的产品。

2.3 网络模块化

计算机网络技术的发展, 给社会带来了巨大的变革。随着网络的普及, 网络技术已渗透到社会的各个领域, 基本上进入了千家万户, 而基于网络技术的各种远程控制的终端设备本身就是属于机电一体化产品。

由于近几年科技发展突飞猛进, 机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、智能仪表信号源、控制终端的机电一体化产品单元是这项工作任重而道远。随着全球经济一体化的迅猛发展, 世界制造技术相互促进的同时又相互渗透, 为了节省资源, 更好地提高劳动生产率, 很多大企业通过强强联合, 技术共享的原则, 已经开发出集减速、智能调频、调速电机及多功能的伺服系统于一体的动力单元, 具有人工智能的图像处理、识别等功能的控制单元, 以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品, 以便各部件、单元的匹配和接口, 极大地提高了企业扩大再生产的能力。因为机械产品已经有完善的标准, 且国内、国际及一些发达国家的标准可以互换、互相对照, 所以从电气产品的标准化、系列化, 各控制元件及各个接口的模块化无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业, 都会产生巨大的效益。因此, 机电一体化产品无疑朝着网络模块化方向发展。

2.4 仿生物系统化

今后的机电一体化装置的发展很大程度依赖于信息技术的发展。生物工程的发展对机电一体化的影响日益得到重视, 机器人的产生、数控机床的发展及实现人机对话等功能就是很重要的应用。在控制理论的基础上, 我们可以把控制系统比做成生物的大脑, 使产品充满活力。我们可研究一些生物体优良的机构, 使其为机电一体化装置具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力的产品。要使机电一体化装置成为高性能、高速的微控制处理系统的高智能产品, 朝着仿生物系统化的方向发展, 还需要一个漫长的发展过程。

3 机电一体化课程的学习

由于机电一体化专业是精密机械、电子技术、计算机技术等多门学科交叉融合的产物, 因此学生在校期间, 要学习:电工技术、电子技术、电气CAD、机械制图、机械原理、机械CAD/CAM、材料科学、计算机语言与程序设计、微型计算机 (含单片机) 原理及应用、公差与技术测量、电气控制、机械制造基础、自动控制系统、数控加工技术、数控机床与数控系统, 还得进行必要的实验和实习训练:如电工技术、电子技术、上机操作, 机械CAD/CAM软件应用 (上机操作) 、微机、电气控制、自动控制系统、技术测量 (含公差) , 钳工实习、车工实习、电工实习、电子实习、生产实习等, 学会最基本的仪表操作、数控车床加工与编程、和网络技术应用等。并且能活学活用, 有机地把这些专业融合在一起, 发现其中的必然联系。

4 机电一体化课程的教学实施

以知识的应用为重点, 精简教学内容理论教学, 加强实践性教学。授课计划要严格按照教学大纲制订, 授课教师要做好课程之间的衔接。对复杂的理论推导、求证, 尽可能略讲。改革教学方法, 调动学生学习积极性实施“模仿操作法”、“项目式教学法”、“现场教学法”等, 打破传统分隔式教学模式。我们在教学中探索使用现场教学法和模仿教学法。对于可编程控制器课程实践性非常强, 而指令和编程抽象的专业课。我们采取综合实验的办法。在实验室边讲边练习, 激发了学生的学习积极性。培养了学生的动手操作能力。又如《数控机床的故障诊断与维修》课的教师在探索“项目教学法”时, 让学生到生产车间或上网调查收集有关“项目”的资料, 根据“项目”要求编写维修工艺流程和实际的操作过程, 分析故障现象写出维修报告, 使教学成为一个人人参与的创造性实践活动。教学方法的改革大大提高了学生学习的主动性和积极性。也提高了学生的实践能力和综合运用的能力。

5 结语

由于机电一体技术涉及多学科的集成, 而且实践性很强, 除了具备必要的基础课知识 (如机械、电工、电子、计算机以及控制等) 以外, 同时, 必须理论密切联系实际, 安排好课程要求的实践环节。学生必须做好相关的实验和课程设计, 或参加相关的技术改造任务和研究开发课题。只有这样才能培养适应市场需求的高素质、高技能人才。

摘要：本文简述机电一体化技术专业的基本概念和发展, 机电一体化课程的学习, 机电一体化课程的教学实施, 运用国内外机电一体化技术, 培养适应市场需求的高素质、高技能人才。

关键词：机电一体化,信息技术,制造技术