机电一体化技术的应用与发展前景
摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。
关键词：机械工业；机电一体化；数控；模块化
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
一、机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。
（一）机械本体技术
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
（二）传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
（三）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（四）驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
（五）接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
（六）软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
二、机电一体化技术的主要应用领域
（一）数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：
1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。
5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
（二）计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
（三）柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
·风力发电电能变换装置的研究
·电流继电器设计
·基于DSP的电力谐波测量装置的研究
·电力现场图像监测系统设计
·电力现场监测系统的设计
·电力电子CAI课件的研制
·电加热炉PLC温度自适应控制系统的研究
·电加热反应釜生产过程控制
·电机自动试验系统设计
·电机起动方法及其软起动的研究
·基于虚拟仪器的电机变频实验系统
·电动汽车驱动电机及控制系统
·电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC)
·低压断路器智能式脱扣器设计
·低压断路器操动机构的设计及优化
·低压动态无功补偿装置的设计
·低压变压器及其继电保护设计
·倒立摆系统控制研究
·倒立摆控制系统开发
其中这些有开题报告
1. 用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计
2. 基于MultiSim 8的高频电路仿真技术
3. 简易数字电压表的设计
4. 虚拟信号发生器设计及远程实现
5. 智能物业管理器的设计
6. 信号高精度测频方法设计
7. 三相电机的保护控制系统的分析与研究
8. 温度监控系统设计
9. 数字式温度计的设计
10. 全自动节水灌溉系统--硬件部分
11. 电子时钟的设计
12. 全自动电压表的设计
13. 脉冲调宽型伺服放大器的设计
14. 基于虚拟仪器技术的数字滤波及频率测试
15. 基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器硬件设计
16. 温度箱模拟控制系统
17. 基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器软件设计
18. 基于微控制器的电容器储能放电系统设计
19. 基于机器视觉的构件表面缺陷特征提取
20. 基于单片机的语音提示测温系统的研究
21. 基于单片机的步进电机的控制
22. 单片机的数字钟设计
23. 基于单片机的数字电压表的设计
24. 基于单片机的交流调功器设计
25. 基于SPI通信方式的多通道信号采集器设计
26. 基于LabVIEW虚拟频谱分析仪的设计
27. 功率因数校正器的设计
28. 高精度电容电感测量系统设计
29. 电表智能管理装置的设计
30. 基于Labview的虚拟数字钟设计
31. 超声波测距语音提示系统的研究
32. 斩控式交流电子调压器设计
33. 基于单片机的脉象信号采集系统设计
34. 基于单片机的简易智能小车设计
35. 基于FPGA的18路智力竞赛电子抢答器设计
36. 基于EDA技术的智力竞赛抢答器的设计
37. 基于EDA技术的数字电子钟设计
38. 基于EDA的计算器的设计
39. 基于DDS的频率特性测试仪设计
40. 基于CPLD直流电机控制系统的设计
41. 单色显示屏的设计
42. 扩音电话机的设计
43. 基于单片机的低频信号发生器设计
44. 35KV变电所及配电线路的设计
45. 10kV变电所及低压配电系统的设计
46. 6Kv变电所及低压配电系统的设计
47. 多功能充电器的硬件开发
48. 镍镉电池智能充电器的设计
49. 基于MCS-51单片机的变色灯控制系统设计与实现
50. 智能住宅的功能设计与实现原理研究
51. 用IC卡实现门禁管理系统
52. 变电站综合自动化系统研究
53. 单片机步进电机转速控制器的设计
54. 无刷直流电机数字控制系统的研究与设计
55. 液位控制系统研究与设计
56. 智能红外遥控暖风机设计
57. 基于单片机的多点无线温度监控系统
58. 蔬菜公司恒温库微机监控系统
59. 数字触发提升机控制系统
60. 仓储用多点温湿度测量系统
61. 矿井提升机装置的设计
62. 中频电源的设计
63. 数字PWM直流调速系统的设计
64. 基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计
65. 锅炉控制系统的研究与设计
66. 动力电池充电系统设计
67. 多电量采集系统的设计与实现
68. PWM及单片机在按摩机中的应用
69. IC卡预付费煤气表的设计
70. 基于单片机的电子音乐门铃的设计
71. 新型出租车计价器控制电路的设计
72. 单片机太阳能热水器测控仪的设计
73. LED点阵显示屏-软件设计
74. 双容液位串级控制系统的设计与研究
75. 三电平Buck直流变换器主电路的研究
76. 基于PROTEUS软件的实验板仿真
77. 基于16位单片机的串口数据采集
78. 电机学课程CAI课件开发
79. 单片机教学实验板——软件设计
80. 63A三极交流接触器设计
81. 总线式智能PID控制仪
82. 自动售报机的设计
83. 断路器的设计
84. 基于MATLAB的水轮发电机调速系统仿真
85. 数控缠绕机树脂含量自控系统的设计
86. 软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）
87. 空调温度控制单元的设计
88. 基于人工神经网络对谐波鉴幅
89. 基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计
90. 锅炉汽包水位控制系统
91. 基于单片机的玻璃管加热控制系统设计
92. 基于AT89C51单片机的号音自动播放器设计
93. 基于单片机的普通铣床数控化设计
94. 基于AT89C51单片机的电源切换控制器的设计
95. 基于51单片机的液晶显示器设计
96. 超声波测距仪的设计及其在倒车技术上的应用
97. 智能多路数据采集系统设计
98. 公交车报站系统的设计
99. 基于RS485总线的远程双向数据通信系统的设计
100. 宾馆客房环境检测系统
101. 智能充电器的设计与制作
102. 基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计
103. 基于单片机的乳粉包装称重控制系统设计
104. 基于单片机的定量物料自动配比系统
105. 基于单片机的液位检测
106. 基于单片机的水位控制系统设计
107. 基于VDMOS调速实验系统主电路模板的设计与开发
108. 基于IGBT-IPM的调速实验系统驱动模板的设计与开发
109. HEF4752为核心的交流调速系统控制电路模板的设计与开发
110. 基于87C196MC交流调速实验系统软件的设计与开发
111. 87C196MC单片机最小系统单板电路模板的设计与开发
112. 电子密码锁控制电路设计
113. 基于单片机的数字式温度计设计
114. 列车测速报警系统
115. 基于单片机的步进电机控制系统
116. 语音控制小汽车控制系统设计
117. 智能型客车超载检测系统的设计
118. 直流机组电动机设计
119. 单片机控制交通灯设计
120. 中型电弧炉单片机控制系统设计
121. 中频淬火电气控制系统设计
122. 新型洗浴器设计
123. 新型电磁开水炉设计
124. 基于电流型逆变器的中频冶炼电气设计
125. 6KW电磁采暖炉电气设计
126. 基于CD4017电平显示器
127. 多路智力抢答器设计
128. 智能型充电器的电源和显示的设计
129. 基于单片机的温度测量系统的设计
130. 龙门刨床的可逆直流调速系统的设计
131. 音频信号分析仪
132. 基于单片机的机械通风控制器设计
133. 论电气设计中低压交流接触器的使用
134. 论人工智能的现状与发展方向
135. 浅论配电系统的保护与选择
136. 浅论扬州帝一电器的供电系统
137. 浅谈光纤光缆和通信电缆
138. 浅谈数据通信及其应用前景
139. 浅谈塑料光纤传光原理
140. 浅析数字信号的载波传输
141. 浅析通信原理中的增量控制
142. 太阳能热水器水温水位测控仪分析
143. 电气设备的漏电保护及接地
144. 论“人工智能”中的知识获取技术
145. 论PLC应用及使用中应注意的问题
146. 论传感器使用中的抗干扰技术
147. 论电测技术中的抗干扰问题
148. 论高频电路的频谱线性搬移
149. 论高频反馈控制电路
150. 论工厂导线和电缆截面的选择
151. 论工厂供电系统的运行及管理
152. 论供电系统的防雷、接地保护及电气安全
153. 论交流变频调速系统
154. 论人工智能中的知识表示技术
155. 论双闭环无静差调速系统
156. 论特殊应用类型的传感器
157. 论无损探伤的特点
158. 论在线检测
159. 论专家系统
160. 论自动测试系统设计的几个问题
161. 浅析时分复用的基本原理
162. 试论配电系统设计方案的比较
163. 试论特殊条件下交流接触器的选用
164. 自动选台立体声调频收音机
165. 基于立体声调频收音机的研究
166. 基于环绕立体声转接器的设计
167. 基于红外线报警系统的研究
168. 多种变化彩灯
169. 单片机音乐演奏控制器设计
170. 单目视觉车道偏离报警系统
171. 基于单片机的波形发生器设计
172. 智能毫伏表的设计
173. 微机型高压电网继电保护系统的设计
174. 基于单片机mega16L的煤气报警器的设计
175. 串行显示的步进电机单片机控制系统
176. 编码发射与接收报警系统设计：看护机
177. 编码发射接收报警设计：爱情鸟
178. 红外快速检测人体温度装置的设计与研制
179. 用单片机控制的多功能门铃
180. 电气控制线路的设计原则
181. 电气设备的选择与校验
182. 浅论10KV供电系统的继电保护的设计方案
183. 智能编码电控锁设计
184. 自行车里程,速度计的设计
185. 等精度频率计的设计
186. 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的硬件与人机界面设计
187. 数字电子钟的设计与制作
188. 温度报警器的电路设计与制作
189. 数字电子钟的电路设计
190. 鸡舍电子智能补光器的设计
191. 电子密码锁的电路设计与制作
192. 单片机控制电梯系统的设计
193. 常用电器维修方法综述
194. 控制式智能计热表的设计
195. 无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计
196. 基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计
197. 基于ADE7758的电能监测系统的设计
198. 基于单片机的水温控制系统
199. 基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计
200. 自动存包柜的设计
201. 空调器微电脑控制系统
202. 全自动洗衣机控制器
203. 小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计
204. 智能温度巡检仪的研制
205. 保险箱遥控密码锁
206. 基于蓝牙技术的心电动态监护系统的研究
207. 低成本智能住宅监控系统的设计
208. 大型发电厂的继电保护配置
209. 直流操作电源监控系统的研究
210. 悬挂运动控制系统
211. 气体泄漏超声检测系统的设计
212. FC-TCR型无功补偿装置控制器的设计
213. 150MHz频段窄带调频无线接收机
214. 数字显示式电子体温计
215. 基于单片机的病床呼叫控制系统
216. 基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器
217. 基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器
218. 交通信号灯控制电路的设计
219. 单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文
220. 单片机脉搏测量仪
221. 红外报警器设计与实现
摘 要
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率[1]。
本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由软件实现系统的功能，取代传统的双闭环调速系统。系统用一台单片机及外部扩展设备代替原模拟系统中速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等，从而使直流调速系统实现数字化[2]。
浅析机电专业实验实训研究
【摘要】当前我国机电专业实验实训存在着一系列的问题，实验教学对高等学校的人才培养质量起着至关重要的作用。本文分析了高职高专机电专业现状对于机电专业骨干课程职业能力训练的要求，探讨了高职机电专业实验实训体系改革的内容和方法。
【关键词】高职，机电，课程体系，改革
实验实训作为实践性教学的一个重要环节，在培养学生形成科学的思维方法和运用实验手段去发现、观察、分析和解决问题的能力方面的作用，是其他课程所难以取代的。实验实训不仅在于帮助学生进一步理解、验证和巩固所学的理论知识，更在于作为能力培养的载体，在学生综合能力的培养、素质的提高和工程意识的形成方面具有独特的作用。正确认识实验教学对人才培养的作用，充分肯定实验实训教学在整个高职高专教育教学工作中的地位，将对高等学校提高人才培养质量起到至关重要的作用。
近年来，由于客观和主观上的原因，实验实训教学改革严重滞后于理论教学改革，已明显不能适应当前形势下人才培养的需要。应该尽快把实验教学改革融入整体教学改革之中，逐步对学生进行知识、能力、素质的综合培养。
一、现状分析
目前，高职高专机电专业教学计划中绝大多数专业基础课和专业课均开设一定数量的实验，大多属于演示、验证性实验。众所周知，很多高职毕业生，实践操作能力很差，毕业工作后很长时间不能独立顶岗，给用人单位带来很大负担，学生的实践操作能力不能适应市场的需求，实践教学已成为高职教育发展的瓶颈。加强实践环节教学，加强学生实践技能的培养，是提高职业教育教学质量的关键。
除了实验仪器陈旧、设备台套数不足、教学手段比较落后、实验教师数量不足、教学观念尚未切实转变等原因之外，还存在以下问题：
1.重理论轻实践
由于实验教学从属于理论教学，实验学时分散在各门课程之中，数量较少，因而在课程的成绩考核中所占的比例极小，且不少实验缺乏完善的考核办法，导致学生对实验课很不重视。重理论轻实践的思想依然大量存在。
2.理论与实践教学脱节
机电技术发展迅猛，出现了许多新技术、新工艺，理论教学中已及时增加了这些新的内容，而实验教学却严重滞后，实验内容长期不变，造成理论与实践教学的脱节。
3.专业特色不明显
各科实验之间的关联性较差，未形成有机的联系，尤其是机、电两方面缺少综合，无法形成专业特色。实验教学缺乏相对的独立性与整体优化，专业实验的工程特征不明显。
二、改革设想
专科教育的目标是培养适应社会需求、具有良好的专业技能和工程意识的一线技术人员，学习理论知识不是目的，而是为了在实践中加以应用。因此，必须彻底转变重理论轻实践的思想，充分认识实验教学在工程教育中的重要性，把培养人才的综合素质和能力作为教学的出发点和归宿，对现行的实验教学进行改革。
1、机械基础系列实验
本实验在学生完成了公共课后的专业基础课程学习阶段进行，主要包含工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计等课程中的有关实验内容。通过掌握一些本专业基本的实验手段与实验方法，进一步加深对专业基础课的理解，为后续课程的学习打下良好的基础。
2、电工电子系列实验
本实验主要包含电工技术、电子技术等课程的有关实验内容，1学分，可安排在第三学期。通过实验，使学生获得模拟电子、数字电子、电机等方面的基本实验技能和初步的电路分析能力。
3、测试与控制系列实验
本实验主要包含测试技术、单片机、电气控制与PLC、液压传动等方面的内容。培养学生在测试与控制方面的能力，通过实验，要求学生了解现代测试仪器的使用方法和利用计算机进行数据处理，初步掌握单片机、PLC控制、液压传动方面的基本实验技能，从而锻炼学生的分析、解决问题的能力。
4、机电技术综合实验
为了培养学生综合能力与创新能力，根据现有的实验条件，初步列出若干综合性实验项目(如表1)，今后可适当增加。让学生结合自己的毕业设计课题选做1～2个大型实验，并在教师的指导下独立完成实验的所有环节，从而得到一个全过程的完整锻炼。该实验为1学分，安排在最后学期。
三、配套措施
要保证基本设想的实现，并能稳步提高实验教学质量，必须改变实验室的现有模式，合并分散的同类实验室，尽快建立面向全院开设专业基础实验的实验中心，组建特色鲜明的机电工程中心。这样既有利于合理配置资源，又可改善实验学科单一、设备台套数欠缺的状况，也便于系列实验课程的开设。同时，必须对相关的教学环节加以改革和完善。
(一)改革教学方法与手段
改变传统实验教学方法，建立以学生为主体、以教师为主导的实验教学新模式。让学生变被动为主动，变消极为积极，使实验课程成为学生自主学习、培养创造性思维和创新能力、掌握科学技术与研究科学理论的有效途径。将现代技术引入实验室，推动实验教学手段现代化，丰富实验教学内容，扩大信息量，提高实验教学质量和效果。使学生在校期间接受较为完整的知识与操作技能的训练，为毕业后尽快适应专业工作打下坚实的基础。
(二) 加强校内实训设施的完善
学院在大规模基本建设的同时，为适应机电专业实践教学的需要共投入980万元，使校内实训设施进一步完善。现有机械制图实训室，CAD／CAM实训室，电工电子实训室，高性能模拟电子实训室，高性能数字电子实训室，电力拖动实训室，材料力学实验室，可编程控制器实训室，单片机实训室、钳工维修实训室等30多个。金工实训中心占地3000多平方米，有新式数控机床13台，普通机床37台，车、铣、刨、磨、线切割等种类齐全，另有电气焊实训室2个，交直流电弧焊机、氩弧焊机、气焊设备等50多台套，。机电专业的实验实训基本上能在校内完成，各实训室同时配有电脑和黑板，现场教学增强了教学的直观性，提高学生的理解能力和动手能力。
