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【摘 要】 随着当前信息技术的发展,大大推动了机械工程的发展,特别是电子信息工程的建立,更是加速了两者的结合统一。机械电子工程由传统的能量连接、动能连接开始逐渐向智能化的方向发展,转而向信息连接的方向上发展,从而使其具有了人工智能化的特点。
【关键词】 机械电子工程;应用;发展
一、机械电子工程的产生
随着科学技术的不断更新与发展,人们生活方式的逐渐改变,促进了机械电子工程这一新型产业的建立与发展。它的建立与发展经历了一系列的复杂发展变化,其最早源自于机械工业的发展,随着人们对于机械发展的要求越来越高,电子计算机产品的出现,这就在一定程度上为其发展打下了坚实的基础。在传统经济社会发展模式下,主要是以手工机械为主进行生产生活活动,但是随着社会的不断变革与深化,这种生活方式已经很难再适应时代社会发展的需要,故此为了改变传统的机械生产模式,在信息技术出现的大背景下,逐渐将机械与电子信息技术相结合,这就促进了机械电子工程的发展,严格意义上来讲,信息时代的到来正是加快了机械电子化的发展,没有信息技术就不可能产生机械电子工程。
二、机械电子工程的特点
机械电子工程,顾名思义与传统的机械工程相比较有着明显的特点:第一,主要是具有明显的电子信息技术特征。无论是机械结构本身还是外在设计都充满了时代的气息,计算机信息技术完全被充分的体现出来,将更多地现代化元素融入机械设计当中,使其机械设计不仅仅是单纯的机械工程,可以从多个角度进行机械设计,从而更加能适应时代社会发展的需要,更好的促进经济建设与发展。第二,机械电子工程在产品设计上更加简单便捷,操作起来更加容易。但是往往对于设计要求上更加严格,与传统机械相比较而言,设计必须具有一定的可操作性和创新性。设计产品的创新是为了更好的适应时代社会的进步,同时也是为了更好的符合人们简单操作的实际需要,对此引起了社会各界广大消费者的关注。同时对于机械工程师而言也提出了更高的要求,设计者在进行机械设计的同时必须考虑到它的实用性以及大众的可接受性,在一定程度上设计的创新还可以推动机械行业的广泛发展,很多传统的机械设计之所以不能适应时代发展的需要就是因为在技术上难以突破创新,将其主要功能不能很好的被充分发挥出来,设计过于简单化,机械难以操作。很多设计者并不能完全掌握机械的使用方法与原理,这样在很大程度上还增加了机械事故的发生,为了避免这种现象的发生,必须加强对其设计理念的创新,不断引入新的元素,真正意义上促进机械设计的发展。
三、机械电子工程及其相关技术的联系与区别
(一)机械电子工程与人工智能
人工智能是一门综合了控制论、信息论、计算机科学、神经生理学、心理学、语言学、哲学等多门学科的边缘性学科。人工智能就是研究如何使得计算机或者机器设备具有人类的某些特定的功能。从广义角度来看,机械电子工程与人工智能的结合是双向的,机械电子工程可以给人工智能提供一个强大的平台;而人工智能则可以使得机电产品和机电系统向着高级化、人性化和智能化发展。例如在描述机械电子系统的输入输出关系上,人工智能就能给机械电子工程很大程度的帮助。
(二)机械电子工程与机器人技术
机器人技术一直以来都是人们最为关注的科学技术之一。随着科技的不断发展,机器人技术也逐渐走向成熟,其种类日趋增多、性能持续提高。工程机械等诸多传统学科面临很多发展问题,其解决的途径就是实现不同程度机械电子化或机器人化。因此,机器人技术与机械电子工程的紧密结合终将能够彻底实现机器人融入人类生活,与人类一起协同工作,并且能够从事人类无法进行的工作,以更大的灵活性给人类社会带来更多的价值。
(三)机械电子工程与电子机械工程
电子机械工程主要研究电子组装、电子设备的标准化、电子设备能量传递的媒介、电子系统与机械结构的研究等等。
機械电子工程与电子机械工程的联系较为紧密,可相互借鉴,在某些领域中甚至可以相互取代。但它们是两个不同的学科,机械电子工程是机械的电子化,就是以机械为基础而引入电子,而电子机械工程则相反;它们的产生背景也不同,电子机械工程是二次世界大战以后,有人提出雷达和通信中的机械工程这个名字,苏联称之为无线电设备的结构与工艺,在我国有关院校中曾建立过同名专业。
(四)机械电子工程与电子信息工程
电子信息工程主要研究信息的获取与处理,电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成等。电子信息工程的主要研究方向偏向于电子电路,以及信息系统在电子电路上的应用。与之相比,机械电子工程的综合性更强。
四、机械电子工程的发展趋势
机械电子工程不断向着智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化等方向发展。随着科技的进步,机械电子工程所涉及的领域将持续扩大,理论和方法将更加完备,技术将更加精湛,多元化程度将越来越高。
(1)智能化。智能化是当今科学技术发展的主要潮流之一。在各科学领域实现人工智能控制将会给人类带来前所未有的便利。机械电子的智能化是对机电设备或机电系统行为的描述。在很多领域中,当机械电子工程联系了智能化,就会为系统和设备增添控制中枢,使之拥有更强大的实用能力。例如,智能机器人处理系统。在超市、垃圾站等地点,机器人可以用来智能地进行判断是哪一类商品或者垃圾,从而可按要求分类。这不仅节省了劳动力,更加大了工作效率,从根本上体现了智能机电系统的优越性。
(2)模块化。由于机械电子工程是一门综合性学科,其知识架构庞大,内容繁多,模块化是其发展的必然趋势。模块化就是将机械电子工程中的各个单元进行分别整理和研制。它能够简化系统结构,更具有可读性和可操作性,进一步方便了与其他领域信息的交互和移植。例如港珠澳大桥的修建就体现了模块化的应用价值,从总体上将工程分为桥梁、海中隧道以及海中人工岛3大部分。各部分分时同步进行,既能够保证工程的进度,也能够确保工程质量。 (3)网络化。随着当代计算机技术的迅猛发展,各专业与计算机技术的结合度日益密切。网络化能够大大提升信息的输入、变换、和输出。对于机械电子工程而言,网路化能够增强系统的可控性,提高工作效率。例如新型智能空调,可以通过蓝牙、GPRS、手机信号等网络手段对其实施随时随地的控制。人们可以在工作或外出时通过网络信号提前设定空调的温度及开关时间等。
(4)微型化。近年来,各科学技术纷纷向着微型化领域迈进,出现了微型车、特微型计算机、微型传感器甚至微型企业等等一系列新兴概念。机械电子产品也迅速向着小型化和微型化发展,并以大爆炸的形式进入人们的生活。例如手机马达、微型芯片等等。机械电子的微型化不仅使得机械电子产品的结构更加紧凑、能源分配更加合理,同时也加强了机械系统的逻辑性。可以预见,微型化的发展必将引领机械电子工程进入“纳米级”时代。
(5)绿色化。绿色化发展已然是当今全球科技发展的主题。绿色化发展是建立在资源承载力的条件下,将科技的发展提升至环境保护的发展模式。绿色化发展对于机械电子产品的设计和开发具有很重要的意义。
五、机械电子工程的发展对工程的影响和作用
近年来,随着机械电子工程的不断发展,工程机械的自动化水平和人性化程度也在不断提高,工程机械可能涉及机、电、液和计算机等多个领域的学科知识。现代化的施工要求施工企业在绿色环保和安全便捷上提出了新的要求,这也对工程机械的改进和研发提出了新的发展方向。随着机械电子工程的发展,工程机械的机电一体化水平不断提高,就意味着它的科技含量也越来越高,所以对工程机械的管理和维护人员的专业素质的要求也越来越高,需要培养一批具有高素质的机电一体化专业技能人才,能够利用现代设备检测机械故障,排除故障。由于现在生产工程机械的厂家较多,并且每一种机械又都有不同的型号。工程机械本身的结构复杂,涉及多个学科的知识,各个厂家生产的机械又各有差异,这为工程机械的维修保养增加了难度,不但需要机械的维护管理人员的技术水平高,而且需要维护管理人员有较强的学习能力,不断学习新的机型的维护管理的知识。同时,使用工程机械的操作员大都文化水平较低,不了解机械的操作规程,用人单位也缺乏相应的技术培训。工人在使用工程机械操作时不注重方式方法,甚至违规操作,不仅导致机械设备磨损老化,而且可能发生机械故障,影响工期。另外,项目结束后,工程机械也不能正常的保养,缩短机械的使用寿命。
因此,随着机械电子工程的不断发展,施工单位要培养一批专业的机械設备的管理和维护人员,并对机械设备的操作人员和管理维护人员定期进行培训。培养机械设备的操作人员有良好的操作习惯,严格按照操作规程操作,并且要了解机械的性能和基本机构;培养管理和维护人员保养修理机械设备的技能,通过培训维护人员要做到在机械设备发生故障时能快速准确的判断故障原因并能及时修理。另外,对于工程机械的管理维护人员要定期对其进行技术考核,组织技术比武等技能比赛,培养技术人员的自主学习能力。
六、结束语
科技的不断创新与发展,从某种意义上来讲,促进了机械电子行业的发展。但是随着当前市场化竞争趋势的不断加强,对于机械电子工程而言,又将会面临一场新的挑战,对此必须引起足够的重视。同时机械电子工程的发展还需要我们一起努力,加强对科学知识的学习,才会对机械电子工程的研究更加的深入,我们相信,通过我们的共同努力,我国的机械电子工程一定会蓬勃发展。
参考文献:
[1]王琪.机械电子工程与人工智能的关系探究[J].科技传播,2012,01:114-115.
[2]张桂荣.探究“机电一体化”技术与机械电子工程专业[J].硅谷,2013,05:163-164.
[3]张长弓.浅谈机械电子工程与人工智能的整合思路构建[J].神州,2014,03:41.
【关键词】 机械电子工程;应用;发展
一、机械电子工程的产生
随着科学技术的不断更新与发展,人们生活方式的逐渐改变,促进了机械电子工程这一新型产业的建立与发展。它的建立与发展经历了一系列的复杂发展变化,其最早源自于机械工业的发展,随着人们对于机械发展的要求越来越高,电子计算机产品的出现,这就在一定程度上为其发展打下了坚实的基础。在传统经济社会发展模式下,主要是以手工机械为主进行生产生活活动,但是随着社会的不断变革与深化,这种生活方式已经很难再适应时代社会发展的需要,故此为了改变传统的机械生产模式,在信息技术出现的大背景下,逐渐将机械与电子信息技术相结合,这就促进了机械电子工程的发展,严格意义上来讲,信息时代的到来正是加快了机械电子化的发展,没有信息技术就不可能产生机械电子工程。
二、机械电子工程的特点
机械电子工程,顾名思义与传统的机械工程相比较有着明显的特点:第一,主要是具有明显的电子信息技术特征。无论是机械结构本身还是外在设计都充满了时代的气息,计算机信息技术完全被充分的体现出来,将更多地现代化元素融入机械设计当中,使其机械设计不仅仅是单纯的机械工程,可以从多个角度进行机械设计,从而更加能适应时代社会发展的需要,更好的促进经济建设与发展。第二,机械电子工程在产品设计上更加简单便捷,操作起来更加容易。但是往往对于设计要求上更加严格,与传统机械相比较而言,设计必须具有一定的可操作性和创新性。设计产品的创新是为了更好的适应时代社会的进步,同时也是为了更好的符合人们简单操作的实际需要,对此引起了社会各界广大消费者的关注。同时对于机械工程师而言也提出了更高的要求,设计者在进行机械设计的同时必须考虑到它的实用性以及大众的可接受性,在一定程度上设计的创新还可以推动机械行业的广泛发展,很多传统的机械设计之所以不能适应时代发展的需要就是因为在技术上难以突破创新,将其主要功能不能很好的被充分发挥出来,设计过于简单化,机械难以操作。很多设计者并不能完全掌握机械的使用方法与原理,这样在很大程度上还增加了机械事故的发生,为了避免这种现象的发生,必须加强对其设计理念的创新,不断引入新的元素,真正意义上促进机械设计的发展。
三、机械电子工程及其相关技术的联系与区别
(一)机械电子工程与人工智能
人工智能是一门综合了控制论、信息论、计算机科学、神经生理学、心理学、语言学、哲学等多门学科的边缘性学科。人工智能就是研究如何使得计算机或者机器设备具有人类的某些特定的功能。从广义角度来看,机械电子工程与人工智能的结合是双向的,机械电子工程可以给人工智能提供一个强大的平台;而人工智能则可以使得机电产品和机电系统向着高级化、人性化和智能化发展。例如在描述机械电子系统的输入输出关系上,人工智能就能给机械电子工程很大程度的帮助。
(二)机械电子工程与机器人技术
机器人技术一直以来都是人们最为关注的科学技术之一。随着科技的不断发展,机器人技术也逐渐走向成熟,其种类日趋增多、性能持续提高。工程机械等诸多传统学科面临很多发展问题,其解决的途径就是实现不同程度机械电子化或机器人化。因此,机器人技术与机械电子工程的紧密结合终将能够彻底实现机器人融入人类生活,与人类一起协同工作,并且能够从事人类无法进行的工作,以更大的灵活性给人类社会带来更多的价值。
(三)机械电子工程与电子机械工程
电子机械工程主要研究电子组装、电子设备的标准化、电子设备能量传递的媒介、电子系统与机械结构的研究等等。
機械电子工程与电子机械工程的联系较为紧密,可相互借鉴,在某些领域中甚至可以相互取代。但它们是两个不同的学科,机械电子工程是机械的电子化,就是以机械为基础而引入电子,而电子机械工程则相反;它们的产生背景也不同,电子机械工程是二次世界大战以后,有人提出雷达和通信中的机械工程这个名字,苏联称之为无线电设备的结构与工艺,在我国有关院校中曾建立过同名专业。
(四)机械电子工程与电子信息工程
电子信息工程主要研究信息的获取与处理,电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成等。电子信息工程的主要研究方向偏向于电子电路,以及信息系统在电子电路上的应用。与之相比,机械电子工程的综合性更强。
四、机械电子工程的发展趋势
机械电子工程不断向着智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化等方向发展。随着科技的进步,机械电子工程所涉及的领域将持续扩大,理论和方法将更加完备,技术将更加精湛,多元化程度将越来越高。
(1)智能化。智能化是当今科学技术发展的主要潮流之一。在各科学领域实现人工智能控制将会给人类带来前所未有的便利。机械电子的智能化是对机电设备或机电系统行为的描述。在很多领域中,当机械电子工程联系了智能化,就会为系统和设备增添控制中枢,使之拥有更强大的实用能力。例如,智能机器人处理系统。在超市、垃圾站等地点,机器人可以用来智能地进行判断是哪一类商品或者垃圾,从而可按要求分类。这不仅节省了劳动力,更加大了工作效率,从根本上体现了智能机电系统的优越性。
(2)模块化。由于机械电子工程是一门综合性学科,其知识架构庞大,内容繁多,模块化是其发展的必然趋势。模块化就是将机械电子工程中的各个单元进行分别整理和研制。它能够简化系统结构,更具有可读性和可操作性,进一步方便了与其他领域信息的交互和移植。例如港珠澳大桥的修建就体现了模块化的应用价值,从总体上将工程分为桥梁、海中隧道以及海中人工岛3大部分。各部分分时同步进行,既能够保证工程的进度,也能够确保工程质量。 (3)网络化。随着当代计算机技术的迅猛发展,各专业与计算机技术的结合度日益密切。网络化能够大大提升信息的输入、变换、和输出。对于机械电子工程而言,网路化能够增强系统的可控性,提高工作效率。例如新型智能空调,可以通过蓝牙、GPRS、手机信号等网络手段对其实施随时随地的控制。人们可以在工作或外出时通过网络信号提前设定空调的温度及开关时间等。
(4)微型化。近年来,各科学技术纷纷向着微型化领域迈进,出现了微型车、特微型计算机、微型传感器甚至微型企业等等一系列新兴概念。机械电子产品也迅速向着小型化和微型化发展,并以大爆炸的形式进入人们的生活。例如手机马达、微型芯片等等。机械电子的微型化不仅使得机械电子产品的结构更加紧凑、能源分配更加合理,同时也加强了机械系统的逻辑性。可以预见,微型化的发展必将引领机械电子工程进入“纳米级”时代。
(5)绿色化。绿色化发展已然是当今全球科技发展的主题。绿色化发展是建立在资源承载力的条件下,将科技的发展提升至环境保护的发展模式。绿色化发展对于机械电子产品的设计和开发具有很重要的意义。
五、机械电子工程的发展对工程的影响和作用
近年来,随着机械电子工程的不断发展,工程机械的自动化水平和人性化程度也在不断提高,工程机械可能涉及机、电、液和计算机等多个领域的学科知识。现代化的施工要求施工企业在绿色环保和安全便捷上提出了新的要求,这也对工程机械的改进和研发提出了新的发展方向。随着机械电子工程的发展,工程机械的机电一体化水平不断提高,就意味着它的科技含量也越来越高,所以对工程机械的管理和维护人员的专业素质的要求也越来越高,需要培养一批具有高素质的机电一体化专业技能人才,能够利用现代设备检测机械故障,排除故障。由于现在生产工程机械的厂家较多,并且每一种机械又都有不同的型号。工程机械本身的结构复杂,涉及多个学科的知识,各个厂家生产的机械又各有差异,这为工程机械的维修保养增加了难度,不但需要机械的维护管理人员的技术水平高,而且需要维护管理人员有较强的学习能力,不断学习新的机型的维护管理的知识。同时,使用工程机械的操作员大都文化水平较低,不了解机械的操作规程,用人单位也缺乏相应的技术培训。工人在使用工程机械操作时不注重方式方法,甚至违规操作,不仅导致机械设备磨损老化,而且可能发生机械故障,影响工期。另外,项目结束后,工程机械也不能正常的保养,缩短机械的使用寿命。
因此,随着机械电子工程的不断发展,施工单位要培养一批专业的机械設备的管理和维护人员,并对机械设备的操作人员和管理维护人员定期进行培训。培养机械设备的操作人员有良好的操作习惯,严格按照操作规程操作,并且要了解机械的性能和基本机构;培养管理和维护人员保养修理机械设备的技能,通过培训维护人员要做到在机械设备发生故障时能快速准确的判断故障原因并能及时修理。另外,对于工程机械的管理维护人员要定期对其进行技术考核,组织技术比武等技能比赛,培养技术人员的自主学习能力。
六、结束语
科技的不断创新与发展,从某种意义上来讲,促进了机械电子行业的发展。但是随着当前市场化竞争趋势的不断加强,对于机械电子工程而言,又将会面临一场新的挑战,对此必须引起足够的重视。同时机械电子工程的发展还需要我们一起努力,加强对科学知识的学习,才会对机械电子工程的研究更加的深入,我们相信,通过我们的共同努力,我国的机械电子工程一定会蓬勃发展。
参考文献:
[1]王琪.机械电子工程与人工智能的关系探究[J].科技传播,2012,01:114-115.
[2]张桂荣.探究“机电一体化”技术与机械电子工程专业[J].硅谷,2013,05:163-164.
[3]张长弓.浅谈机械电子工程与人工智能的整合思路构建[J].神州,2014,03:41.