机电一体化教学系统
《机电一体化》课程标准
《机电一体化系统》课程标准课程名称：机电一体化适用专业：机电技术应用一、前言（一）课程性质《机电一体化系统》是机电一体化技术三年制中职专业设置的核心课程之一，是一门高度“机电”结合的课程，将学生所学“机”与“电”的知识与技能，在微电子的控制手段下高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。
本课程开设一学期，教学时数为64学时，周学时4节。
（二）设计思路本课程的设计思路是：通过实践，强化理论教学，使学生掌握岗位技能。
为此，在教学中主要采取以下方式：1、理论与实践相结合将理论知识与实际应用相结合，每节课的知识点都通过实际应用案例进行讲解，分析应用环境，演示操作方法，再辅导学生练习。
2、理论与实习相结合以小组的形式进行辅导，让学生3-5人为一个学习小组，以小组为单位安排学生到公司和企业去参加实践活动。
3、教学与工程实际相结合利用学校、公司和企业资源，为学生安排岗位培训和训练，使学生的理论知识与实际应用相结合，提高了学生的学习积极性，同时也检验了学生的学习效果。
从近几届毕业生反馈的情况来看，采用以上方式，效果较好，基本上达到了实践教学的设计目的。
二、课程目标1、知识目标（1）了解机电一体化系统所代表的产品范围，分类及发展趋势。
（2）掌握模块化机电一体化产品装配、调试、维护、维修的基本理论和基本方法。
（3）掌握电气设备安装调试的应知、应能的知识和技能。
（4）使学生能够系统地学习与掌握机电一体化产品中相关技术的联系和接口关系，了解产品开发的方法。
2、能力目标（1）具有机电一体化设备拆装、调试和操作的基本技能；（2）了解机电一体化技术的系统思维体系，学会用系统的观点分析问题的能力。
（3）了解机电一体化前沿技术，学会探索性学习和终身学习的方法。
3、素质目标（1）掌握机电一体化技术行业操作规范，具有良好的职业素养；（2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。
三、内容标准与要求序号项目名称课程内容知识目标能力目标教学方法与手段参考学时1 项目一机电一体化概述任务一机电一体化概述任务二校内设备情况简介1、机电一体化系统的基本概念2、机电一体化系统的共性关键技术及功能构成3、机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型4、机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法1、机电一体化系统的共性关键技术及功能构成2、机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型3、机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法教学一体化62 项目二皮带输送机调速安装任务一皮带轮的安装任务二变频器认识任务三皮带输1、学会如何用变频器来实现皮带输送机按不同的速度运行1、机电一体化系统教学一体化1送的调整2、学会如何用 PLC 来实现皮带输送机按不同的速度运行的结构2、拆装皮带输送机3 项目三工件分拣任务一调试工件识别装置任务二工作的分拣1、了解工件分拣设备的工作原理2、学会编写分拣、装配、生产程序3、了解气动元件的基本知识4、学会绘制电气控制原理图1、根据工作流程编写相关的编序2、根据电气控制原理图安装电路3、根据工作过程要求编写 PLC 自动控制程序教学一体化84 项目四机械手动作任务一机械手的安装任务二机械手的动作1、学会气缸活塞的检测2、学会如何拆卸和组装机3、如何连接机械手的气路4、如何连接机械手的控制电路1、学会机械手搬运工件的动作程序的编写与调试2、掌握如何搞到机械手工作效率的方法教学一体化85 项目五供料与机械手搬动任务一料盘的安装与接线任务二供料与搬运1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。
机电一体专业课程体系建设方案
机电一体专业课程体系建设方案职业教育的教学现状迫切需要实施课程体系改革。
一是课程体系的陈旧，造成学校的培养目标、课程结构、教学内容与社会需求脱节，与就业的联系不够紧密，就业市场对中职学校毕业生提出新的要求，学生感觉学不到实用的东西；二是从学生学习现状来看，学生的学习基础普遍比较弱，学习内容脱离学生实际基础，致使学生听不懂，学不会，大部分时间只好在课堂上睡觉，满足不了现代教育理念以人为本的要求。
以至于造成学生“学不懂，用不上，留不住”。
教师感觉“课堂秩序难以维持，教学效果难以提高，劳动得不到认同。
”因此要结合实际探索以职业技能为主线，以职业能力分析为切入点，以就业为导向，以“必需、实用、够用”为依据的新型课程体系。
一、课程体系建设的指导思想为了贯彻落实党中央、国务院关于大力发展职业教育，培养高技能型应用人才的战略部署和《国家中长期教育改革和发展的规划纲要（2010—2020）》的具体要求，贯彻以服务为宗旨、以就业为导向的办学方针，遵循“加强实践、注重应用、增强素质、培养能力”的原则，以建设科学规范的管理机制为先导，以抓好教师队伍建设为前提，以课程内容和教材建设为核心，以现代教育技术为手段，以教材和网络教育资源建设为依托，以提高教学效果和人才培养质量为目的，有计划、有目标、分阶段、分层次地开展建设工作，构建“教学目标明确、教学理念先进、学生技能一流”的课程教学体系。
面向市场，面向企业，立足瑞安，服务机电行业，借鉴其它地方课程改革的有效经验，面向社会，整合现有教育资源，形成具有我校特色、充满活力的课程体系，提高我校机电一体化专业教育质量，为“瑞安经济”和“构建和谐社会”服务。
二、课程体系建设的意义和目标意义：职业教育学和工业心理学研究成果表明，工作经验是一线生产、服务人员最重要的知识。
他们工作所需要的知识、技能和处理实际问题的能力，多通过工作实践获得。
这些实践包括操作与维护设备、熟悉生产工艺和业务程序、为顾客服务和与同行交流等。
《机电一体化技术与系统》教学大纲教案
《机电一体化技术与系统》教学大纲教案一、课程背景和目标课程名称：机电一体化技术与系统学时：36学时学分：2学分先修课程：机械原理、电工学基础等课程目标：1.熟悉机电一体化技术的概念、发展历程和应用领域；2.掌握机电一体化系统的组成和工作原理；3.能够分析和设计机电一体化系统的控制策略；4.能够运用机电一体化技术解决实际问题。
二、教学内容和方式教学内容：1.机电一体化技术的概念和发展历程（2学时）-机电一体化技术的定义和特点；-机电一体化技术的发展历程和应用领域。
2.机电一体化系统的组成和工作原理（10学时）-机电一体化系统的概念和分类；-机电一体化系统的组成和各个部分的功能；-机电一体化系统的工作原理和常见问题。
3.机电一体化系统的设计和控制策略（14学时）-机电一体化系统的设计流程和方法；-机电一体化系统的控制策略和方法；-机电一体化系统的故障诊断和维护。
4.机电一体化技术在实际问题中的应用（10学时）-机电一体化技术在工业自动化中的应用；-机电一体化技术在智能交通系统中的应用；-机电一体化技术在生活中的应用。
教学方式：1.理论授课：通过讲解教材内容，介绍机电一体化技术和系统的概念、原理和应用。
2.实践教学：开展机电一体化系统的实验和实际操作，通过实践提高学生的动手能力和实际应用能力。
3.讨论研究：组织学生进行小组讨论，开展机电一体化系统设计和问题解决的研究。
三、教学评估与考核方式教学评估：1.课堂表现：包括积极参与讨论、合理提问和回答问题等。
2.实验操作：根据实验操作的准确性和操作技巧进行评估。
机电一体化教学实验系统设计探析.doc
机电一体化教学实验系统设计探析作者：林若森唐冬雷黄力来源：《教育与职业·理论版》2007年第19期［摘要］针对目前机电一体化专业电类、机电结合类的实验教学相对薄弱的问题，文章提出了基于面向对象的机电一体化实验系统的基本设计思想。
课题组根据机电一体化技术特点和发展现状，就如何构建机电一体化技术训练平台和训练要求进行了探索性的尝试，并取得了较好的教学效果。
［关键词］机电一体化机械本体电气控制［作者简介］林若森（1960- ），男，广东兴宁人，柳州职业技术学院机电工程系系主任，副教授，从事机械制造教学与研究工作；唐冬雷（1964- ），男，广西全州人，柳州职业技术学院电子电气工程系系主任，副教授，从事电力系统及自动化教学与研究工作；黄力（1969- ），男，广西巴马人，柳州职业技术学院副教授，硕士，从事计算机控制教学与研究工作。
（广西柳州 545006）［基金项目］本文系广西教育科学“十五”规划B类重点课题“高职高专产学结合及实验实训一体化模式的研究与实践”的研究成果（课题编号：2005B084，批准文号：桂教科学［2005］1号）。
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）29-0112-02一、机电一体化教学实验设备现状当前社会经济的发展，不仅毕业生要有广博的知识面，而且要求他们具有较强的解决实际问题的能力。
因此，在教学中，我们不仅要注重知识的积累，而且要加强对学生思维能力、实践能力、开拓创新能力的培养。
落实到实验教学上，如何把学生推到实验主体的位置上，充分挖掘和发挥学生的主动性、创造性，引导他们向自己的未知领域迈进是至关重要的。
在实验平台的设计上，既要体现实验的系统性、综合性、实践性，又要体现分层次、可扩展的特点，以利于学生创新思维的培养。
从机电一体化专业实验教学的实际情况来看，机械类课程无论在基础实验和应用实验上都比较完善，而电类、机电结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化特色的实验教学平台，学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以掌握解决实际问题的能力。
SX-815Q机电一体化综合实训考核系统
SX-815Q机电一体化综合实训考核系统介绍SX-815Q Mechatronics Training & Testing Composite System广东三向教学仪器制造有限公司Guangdong Sanxiang Teaching Apparatus Co. , LTD一、系统概述System Summarize机电一体化（Mechatronics）技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。
伴随经济全球化，我国制造业成为国民经济的核心，而机电一体化成为制造业发展的“发动机”，机电一体化技术人才的需求量也因此大幅度提高，相关院校培养机电一体化类专业的毕业生就业范围很广，主要从事设备的安装、调试、维修、销售及管理，是社会需要的复合型高新技术人才。
该套系统是基于《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》对经济社会发展重点领域急需紧缺专门人才及创新型科技人才的培养要求，依据国家相关职业工种培养及鉴定标准，结合中国当前制造业的岗位需求，接轨世界技能竞赛（World skills）相关标准及规程开发设计而成。
该套系统由“工作站”(Working Station）形式综合体现，“工作站”包含机电一体化“工作岛”（Working Islands），电气装配台，机械装配台，工具、资料柜及其他附属工作设施，不但让操作者在工作中实习训练了机电专业技能，同时也体验到职业素养中的社会能力与方法能力。
“工作站”的核心是“工作岛”，由MPS模块化生产线设备组成，共分为液体混合灌装、组装加工、检测判别、机器人和智能仓储五个工作岛设备组成，工作岛由PLC、变频器、伺服驱动、步进驱动、气动元件、触摸屏等工业控制器件构成，操作者需要具备机械装调、电气管路连接、程序设计、机器人操作、传感器装调、检修排故、触摸屏组态等现代制造业岗位必要的技能，设备技术涵盖面广，定位具有前瞻性，是机电一体化专业教学实习、技能鉴定和技能竞赛的绝佳载体。
机电一体化系统教程
二、传感器组成 传感器一般由敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分组成
三、传感器的分类 1、按被测物理量分类 按被测物理量，可分为温度、压力、流 量、物位、位移、加速度、磁场、光通量等传感器。 2、按传感器工作原理分类 按工作原理，可分为电阻传感器、 热敏传感器、光敏传感器、电容传感器、自感 传感器、磁电传感器 等 3、按传感器转换能量供给形式分类 按转换能量供给形式，分 为能量变换型（发电型）和能量控制型（参量型）两种 。 4、按传感器工作机理分类 按工作机理，可分为结构型传感器 和物性型传感器。 习惯上常把工作原理和用途结合起来命名传感器，如电容式压力传 感器、电感式位移传感器等。
构成机电一体化系统的五大组成要素之间必须遵循结构耦合、运动传 递、信息控制与能量转换四大原则。
其涉及的技术 领域有：
1 机械技术 2 计算机与信息技术 3 系统技术 4 自动控制技术 5 传感检测技术 6 伺服传动技术
六）、发展方向：
复合化；小型化和轻型化；高速化和精确化；智能化；系统化；绿色化和网络 化
二）、主要特征： 1、多项技术的合成 2、一个系统中不同子系统在空间上的集成 3、柔性化、智能化和自动化 4、内部运行是隐蔽的 5、由于有微处理器，所以其潜在功能可以扩大 三）、研究的重要意义 1、产品加工精度、质量提高；柔性增加 2、提高生产率、降低成本 3、简化结构、节约能源 4、提高现代制造业的装备水平（如机器人、数控机床等）
学习任务二：学习常用传感器
一、电阻应变片式传感器 电阻应变式传感器主要由电阻应变片及 测量转换电路等组成。
悬臂梁测量的应变片的机械变形
图3.12 各式箔式电阻应变片
图3.11 金属丝电阻应变片的结构
—半导体敏感条；2—基底；3—引线；4—引线联接片；5—内引线 图3.13 半导体应变片
国家开放大学《机电体化系统》形考任务-参考答案(一)
国家开放大学《机电体化系统》形考任务-参考答案(一)国家开放大学是一所知名的远程教育高校，旨在为广大学习升学的人群提供优质的教育教学服务，满足社会发展的需要。
其中《机电体化系统》是一门综合性的课程，通过学习，能够使学员掌握机电一体化的基本概念、设计原理及运作方式，并能独立完成机电系统的设计与调试工作。
而在学习过程中，形考任务是重要的学习评价方式之一，针对其相关题目，本文将提供参考答案，希望能够帮助广大学生更好地完成任务。
一、机电体化系统的基本概念和设计原理1. 机电一体化系统的基本概念是什么？答：机电一体化系统是指由机械结构、电子控制和传感器等组成的综合性系统。
机电一体化系统相对于传统机械系统和纯电子系统而言，能够更好地满足工业和日常生活中对系统精度、速度和可靠性等方面的要求。
2. 机电一体化系统的设计原理是什么？答：机电一体化系统的设计原理是通过对机械结构、电子控制和传感器等方面的综合分析和优化，实现机电一体化系统的高效运作和性能优化。
二、机电体化系统的运作方式和调试工作1. 机电一体化系统的运作方式是什么？答：机电一体化系统的运作方式是通过机械结构的运动来驱动电子控制和传感器等组件协同运作，从而实现系统的设计要求。
2. 机电一体化系统的调试工作有哪些？答：机电一体化系统调试工作包括如下几个方面：(1) 机械结构调试：主要是对机械结构的设计、制造和安装等方面进行调试，确保机械结构能够稳定运作。
(2) 电子控制调试：主要是对电子控制器的编程和控制算法进行调试，确保控制器能够准确、灵活地控制机械结构。
(3) 传感器调试：主要是对传感器的参数设定、安装位置以及数据采集与分析进行调试，确保传感器能够获取到准确可靠的信息。
以上就是本文对于国家开放大学《机电体化系统》形考任务-参考答案的介绍。
希望通过本文的介绍，能够帮助广大学生更好地理解机电体化系统的相关知识，提高学习效率，不断提升自己的专业技能。
基于FMS的机电一体化教学培训系统开发
在这个综合实验室 中， 我们开发 了一套完全接近于
生产实际 的模块 化柔 性制造 系统 ， 由省部共 同投 资。实验室的开放性主要体现在两个方 面： 一是 系
统 组成 具有开 放性 ， 系统 中不 同 生产 厂 家 的设 备 可
设置检测开关 ， 通过 Ｐ Ｃ采集至计算 机， Ｌ 判断托盘
中图分类 号 ： Ｈ１５ Ｔ ６ 文 献标识 码 ： Ａ
・
——
卜 一—卜 ”＋ ”—卜 ” — ”＋ — — — 卜
” ＋
”—卜 “— ”＋ — — 卜
” — ”＋ ” ＋ 一＋ ＋ —卜
为使机械设计 制造及其 自动化专业学 生在学
习过程 中 ， 机会 将所 学 到 的 各 门专 业 课 的知 识综 有
上相应位置是否存在零件 。自动上料机器人 将待 加工物料送至加工位置后 ， 系统驱动锁 紧装置进行 物料定位 固定 ， 上位机按指定程序控制 六 自由度并
联 机器人 ， 进行 零 件 前序 的 加工 。在 主 界 面 中点 击
相互兼容， 于以后 扩展； 便 二是实验 室资源具有开 放性 ， 实验室可面向校 内外各种层次 的学生或培训 学员 ， 做到资源共享 ， 扩大受益面。
Ｇ代码 ， 然后通过计算机 的串口将 Ｇ代码传到雕刻 机 ， 刻机 执行 Ｇ代码 。 雕
零件前序加工完毕后 ， 计算机控 制零件搬运机
站） 三 自由度数控雕刻机及其控制系统 、 、 四自由度
收稿 日期 ：０６０ —６ ２ ０ －２２
作者简介 ： 贾育秦 （９ ４一） 男 ， １５ ， 教授 ， 研究 方向为 Ｃ Ｄ Ｃ Ｐ ／ Ａ 系统集成 、 Ａ ／ Ａ ＰＣ Ｍ ， 进入数控雕 刻机控制 界面 ，
任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索
任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索机电一体化系统设计是一门综合性强的学科，需要学生具有扎实的理论基础和丰富的实践经验。
在机电一体化系统设计教学中，任务驱动教学法在培养学生实践能力、创新能力和解决问题能力方面具有独特的优势。
本文将分为三个部分，分别介绍任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索。
一、任务驱动教学法的基本原理与特点任务驱动教学法是一种基于任务的学习方法，它的基本原理是通过模拟实际情境，让学生参与到具体的任务中去，从而引导学生建立知识结构和解决问题的能力。
任务驱动教学法具有以下特点：1.以任务为中心：任务驱动教学法是以任务为中心的教学法，任务不仅是学习的目标，而且是学习的手段和方法。
任务可以是实际的问题、案例或者模拟环境中的任务。
2.以情境为背景：任务驱动教学法是以情境为背景的教学法，通过模拟实际情境，让学生在具体的情境中进行学习和探究，从而提高学习效果。
3.以合作为方式：任务驱动教学法是以合作学习为方式的教学法，学生需要在小组或者团队中进行任务合作，发挥各自的优势，互相合作，共同完成任务。
二、任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践机电一体化系统设计课程是一门综合性较强的课程，需要学生具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。
在机电一体化系统设计教学中，任务驱动教学法具有独特的优势，可以有效的提高学生的实践能力和解决问题的能力。
1.课程设计任务：在机电一体化系统设计课程中，通过设置实际的课程设计任务，让学生参与到具体的设计中去。
例如，设计一个智能家居控制系统，让学生在小组内进行合作设计，包括需求分析、系统架构设计、电路设计、软件编写等各个环节。
2.实验任务：在机电一体化系统设计课程中，通过设置实验任务，让学生在具体的实验操作中掌握相关的理论知识和实践技能。
例如，设计一个机械手臂，让学生在实际操作中掌握电机控制、传感器应用等相关知识。
3.项目任务：在机电一体化系统设计课程中，通过开展实际项目任务，让学生参与到实际项目中去，从而提高他们的实践能力和创新能力。
《机电一体化系统设计》课程教学改革的实践
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章绪论1.1 课题研究背景机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。
今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更新日新月异。
机电一体化教学系统是一套完整、灵活、模块化易扩展的教学实训系统，根据教学和生产需要研发并制造,从简单到复杂，从零部件到整机。
利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统，系统展现了实际生产中的典型部分，如：电气控制系统，各种传感器的应用和现代生产中的组态控制、工业总线控制等[1]。
学生可以借助该系统，学习机械传动技术、液压与气动技术、电气传动与控制技术、工业现场总线、PLC控制技术、过程控制技术、传感器技术及计算机技术等及各种技术的综合应用。
(1)实训所能涵盖课程。
电工电子技术、机床电气与PLC、机械设计基础，自动检测技术、液压与气动技术、数控原理与数控机床、机电一体化技术和现代制造技术、过程控制技术等课程[2]。
实训装置特点，体现以自动化的物料传输和加工装置为对象，体现常用的控制方法，机械传动原理的应用，驱动装置的选择、各个模块的调试和系统统调及利用PLC软件进行编程、在线监控、故障的诊断与维修等。
电一体化(Mechatronics) 一词，最早起源于日本，是由机械学“mechanics”与电子学“electronics”结合而成的拼缀词，意思为机械电子学，在我国则称之为机电一体化。
自提出机电一体化(Mechatronics) 这一概念以来，机电一体化经历了30多年的发展，其内涵随科技的发展不断更新，不断丰富[3]。
特别是人类进入21世机电一体化产品的输出柔性、工作性能及可靠性等方面提出了越来越高的要求。
而相关学科，如A I 技术、计算机技术、传感技术、网络技术、信息技术等的发展，为机电一体化系统开辟了更加广阔的应用前景。
尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的发展, 使产品结构发生了革命性的变化。
随着信息、传感等技术与传统机械产品的融合，传统机械产品正向着智能化、网络化、模块化、柔性化、微型化、自动化等机电一体化新阶段迈进[4]。
机电一体化技术已成为一门新兴的交叉学科技术，它涉及到机械制造技术、信息处理技术、传感器技术、伺服驱动技术、接口技术、自动控制技术等关键技术[5]。
技术的更新，带动机电一体化产品向更高层次方向发展，以满足人们不断丰富和发展的物质、文化和精神上的需求。
机电一体化技术在21 世纪机械产品的设计和开发中将发挥重要作用，其产品是机电一体化技术的载体和体现者，通过机电一体化产品来实现和反映当今的机电一体化技术的发展水平，因此，为机电一体化产品的设计师，不但要掌握先进的机电一体化技术，而且更重要地是掌握如何在产品设计中充分展现现代机电一体化技术的最新成果。
机电一体化系统所具有的学科交叉性、多技术性、集成性、融合性、复杂性给产品设计师提出了更高的要求[11]。
机电一体化产品概念设计的研究主要集中在欧洲。
主要研究机构有：德国Darm stadt 大学，英国Lancaster 大学工程设计中心，荷兰Twente 大学，比利时Leuven 大学，挪威科技大学，丹麦技术大学和芬兰VTT 研究中心等[9]。
另外，在美国，与机电一体化系统有关的概念设计工作大多集中在MIT 大学，Carnegie Mellon 大学，Michigan 大学Standford 大学[19]。
在日本东京大学的Yoshikawa和Tomyama 两位学者的研究工作涉及到了一般的机电一体化系统的概念设[12]。
德国Darmstadt 大学的R.Iserrmann，H. J. Herpel，M. Held,M. Glesner等人，对机电一体化产品设计进行了较深入的研究，他们的研究领域主要集中在机电一体化的控制系统的设计方法学上，提出了机电一体化系统的能量流和信息流模型，并将控制系统按层次划分为管理层、监视层、控制层和处理层四个层次。
从他们的观点来看，机电一体化的驱动器、传感器及机械部分都是作为控制系统设计的外界环境而存在的，而控制系统设计是机电一体化的主体。
因此在他们的设计中，较少考虑到机械部分的特性、传感器的特性及驱动器的特性，也没有考虑到几个部分之间的融合设计问题，该观点不能全面反映以实现运动执行功能为主的机电一体化产品概念设计的实质[10-12]。
德国Heinz N ixdo rf 大学的Jurgen Gausemeier，Martin F lath，Stefan Mohringer 等人于2001年构建了机电一体化系统开发的V 型模型，指出在概念设计的早期阶段，需要有一种共同的功能描述语言来描述所涉及的不同学科的知识，给出了一种适用于机电一体化产品概念设计的集成方法，即用半规则式说明语言进行功能原理建模，将该方法已成功用于汽车导航驱动系统的概念设计过程中[14]。
目前，国内一些研究单位，如浙江大学、华中科技大学等单位，在机械产品概念设计及计算机辅助创新设计方面进行了研究，但对机电一体化产品概念设计方面的问题基本没有进行研究。
上海交通大学从1996 年开始，对机电一体化产品概念设计的理论与方法进行了较为深入的研究，并取得了初步的研究成果。
从现代机构的角度出发，将机电一体化系统划分为广义执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理及控制子系统，称为“三子系统论”，并由此建立机电一体化系统概念设计的框架体系，有利于机电一体化产品的创新设计，以实现运动功能为主功能的一大类机电一体化产品(如电脑型多功能缝纫机等)为研究对象，对机电一体化产品概念设计的核心问题广义执行机构子系统的概念设计进行了系统研究，提出了由总功能进行基本工艺动作过程的构思；由基本工艺动作过程，实现动作分解，得到独立的执行动作；确定各执行动作的创新机构及其机构系统的组合的框架模型，即归纳为：Process Action Mechanism 的PAM 功能求解模型。
该模型能将概念设计与机构及其系统设计很好地结合起来，更具有可操作性，更易于实现创新设计，更利于计算机辅助概念设计的实现。
由于机电一体化系统是一个复杂的动态系统，只有在了解了其动态性能的基础上才能进行恰当的评价，因此机电一体化产品的建模与仿真问题显得更为重要。
概念设计阶段仿真的目的是检验系统是否能够完成给定的功能，以及实现功能所附带的约束条件。
通过分析比较目前通用的各种建模技术(如键合图、方框图、信号流图、原理图等) 及各种仿真软件的优缺点，采用Simulink 仿真软件构造了一个面向功能模块建模方法的，表达机电一体化产品中广义执行机构的概念设计的系统仿真平台。
这一平台的构建，为机电一体化产品概念设计的整体仿真平台的建立奠定了基础。
1.2 课题研究现状及趋势机械手是一种模拟人手操作的自动机械。
它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。
应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手主要由手部和运动机构组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
发展前景及方向：1、复高精度精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度, 它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。
重复精度是指如果动作重复多次, 机械手到达同样位置的精确程度。
重复精度比精度更重要, 如果一个机器人定位不够精确, 通常会显示一个固定的误差, 这个误差是可以预测的, 因此可以通过编程予以校正。
重复精度限定的是一个随机误差的范围, 它通过一定次数地重复运行机器人来测定。
随着微电子技术和现代控制技术的发展,机械手的重复精度将越来越高, 它的应用领域也将更广阔, 如核工业和军事工业等[19]。
2、模块化有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术, 而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术[21]。
模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。
它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置, 使机械手运动自如。
模块化机械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能, 扩大了机械手的应用范围, 是机械手的一个重要的发展方向。
3、无给油化为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。
随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长[17]。
4、机电一体化由“可编程序控制器- 传感器- 液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件, 使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”省配线的复合集成系统,不仅减少配线、配管和元件, 而且拆装简单, 大大提高了系统的可靠性。
而今，电磁阀的线圈功率越来越小,而PLC的输出功率在增大, 由PLC直接控制线圈变得越来越可能。
随着科学与技术的发展,机械手的应用领域也不断扩大。
目前，机械手不仅应用于传统制造业如采矿,冶金,石油,化学,船舶等领域,同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁，医疗康复等服务业领域中。
如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都是机械手应用的典型。
机械手广泛应用于各行各业。
而且,随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。
PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。
PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。
以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架（CPU母板）上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板；如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板；另一种方法是配备远程I/O从站等[15]。