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[關鍵詞]機械電子工程;技術要點;技術應用
中圖分類號:TH122 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)25-0163-01
機械電子工程是一種代表性的高新技術,是現(xiàn)代科技高速發(fā)展的重要產物。當前世界各國都在大力研究機械電子工程,并投入了大量的資金。機械電子工程在我國也是一項重要的現(xiàn)代化產業(yè),在提升我國綜合國力和國際競爭力上發(fā)揮著重要的作用。因此,我們有必要對機械電子工程的設計問題進行分析。
1、機械電子工程中的技術要點
在機械電子工程設計中,EDA技術是一種新技術,是機械電子工程設計中非常重要的技術。在實際應用過程中,EDA技術的主要載體是能進行大規(guī)模編程的邏輯器件,在進行編程的時候,使用硬件描述語言的表達方式。在 EDA 技術應用的過程中,需要利用計算機和可編程邏輯器件等,作為開發(fā)軟件或試驗軟件,對特定的目標芯片進行適配編譯和邏輯映射,最終形成電子新系統(tǒng)或專用集成芯片。EDA技術的發(fā)展是在電子電路CAD技術上形成的計算機軟件系統(tǒng)。EDA 技術的組成部件是編譯器、綜合器、下載器和適配器,對于綜合器,是用來將設計師的設計文件進行轉換,成為該系統(tǒng)的門級描述,綜合器的作用其實就是能將硬件和軟件進行相互連接[1]。對于適配器,是能生成最終下載文件,并能將其安排到指定對的器件中。
目前,在機械電子工程設計方面,主要的核心技術就是EDA技術,其主要是因為在EDA技術中應用的是HDL高級語言,HDL高級語言可以實現(xiàn)公開利用、描述范圍廣,在進行機械電子設計中,能起到非常多的輔助作用,在進行后期交流、修改和保存的過中也十分方便,且該語言能對現(xiàn)有的已經完成的設計方案進行自動在線升級。另外,EDA技術有著非常高的自動化程度,對一些常規(guī)的仿真、糾錯等工作能夠快速完成。
2、EDA技術在機械電子工程設計中的主要應用
2.1 仿真分析
在確定機械電子工程的設計方案后,就要通過科學的系統(tǒng)仿真或者結構模擬,對設計方案的科學性、合理性以及可行性進行分析和研究。通過分析和研究,才能保證在后續(xù)實踐中,設計方案的順利應用。而在電子設計中應用EDA 技術進行仿真分析能夠為偽真分析提供良好的技術支持,EDA技術進行的仿真分析,是通過各個環(huán)節(jié)當中的傳遞函數進行數學建模來實現(xiàn)的,經過構建和仿真系統(tǒng),能準確驗證一些理論和構思的合理性,能夠很好的對設計方案進行推廣和使用。另外,EDA技術在完成仿真分析后,能夠對各個電路的實際結構、電路結構的正確性以及性能指標進行分析。這種采用EDA技術進行的仿真能夠使我國的機械電子工程設計水平得到很大的提高。
2.2 電路特性優(yōu)化設計
對設計方案進行優(yōu)化,主要目的是保證電子元件在實際應用過程中的穩(wěn)定性和可靠性,而要想實現(xiàn)這一目標就要能夠保證其有最佳的容差和工作環(huán)境溫度。在實際工作中,要對電子元件的實際容差以及環(huán)境溫度進行全面勘測和分析,而傳統(tǒng)的電子工程設計方法是很難實現(xiàn)這一點的,并且還會導致所得到的設計方案存在某些漏洞和誤差,從而不能有效保障電子元件的實際容差和工作環(huán)境溫度。通過EDA技術對電路特性進行優(yōu)化設計能夠有效解決這一問題,其主要原因是EDA技術能夠對溫度進行統(tǒng)計分析,進而根據統(tǒng)計分析結果確定最佳電子元件參數和電路結構圖,并獲得相應的環(huán)境溫度[2]。由此看來,EDA技術對電路特性的優(yōu)化設計,不僅能能對機械電子工程設計方案進行優(yōu)化、完善,還能夠保證電子元件在實際工作環(huán)境中的穩(wěn)定性。
2.3 EDA技術對電路特性進行有效分析
對電路特性進行有效分析,是EDA技術中非常重要的部分,其中主要原因是因為在機械電子工程方案設計過程中,基本上所有的理論分析都是在數據測試和特性分析的基礎上來進行的,所以在數據測試和特性分析方面所獲得的數據必須保證其準確性和及時性。而傳統(tǒng)的電子工程設計方法,由于受到多方影響,使得其在數據測試和特性分析等方面存在問題,不能保證電路測試的實際精度,甚至對產品后期使用的穩(wěn)定性有所影響。而EDA技術對電路特性進行分析,能夠對整個系統(tǒng)進行全面的、精確的測試,避免設計方案出現(xiàn)結構性的差異,保證了機械電子工程設計方案的合理性和科學性。
2.4 在機械結構中要防止靜電發(fā)生
近年來,電子產品的發(fā)展主要是以輕薄為發(fā)展趨勢,而愈加縮小的線路和密集的電子元件排列,對靜電的防治有著更高的要求,靜電電流會對電子元件造成致命的毀壞。靜電電場對周邊電荷的吸引力,會導致集成電路的燒毀,所以,在實際工作中,工作人員要做好靜電防護工作,降低靜電發(fā)生的概率。
3、電子工程設計過程中存在的問題
3.1 缺乏特定的人才教育
我國從事機械電子工程行業(yè)的設計人員較多,但是機械電子工程行業(yè)需要設計人員應有廣泛的視野,對于先進的知識清晰了解。我國高校中機械電子工程專業(yè)的學生也較多,造成這些學生無法接受系統(tǒng)型管理,呈現(xiàn)出分散式特點。
3.2 缺乏系統(tǒng)性的未來發(fā)展規(guī)劃
我國機械電子工程企業(yè)在實際建設中都較為獨立,企業(yè)間的溝通交流較少,造成整個機械電子工程行業(yè)并無法將有效信息資源共享,我國機械電子工程企已經長時間保持著這種發(fā)展模式,造成我國機械電子工程設計理念無法更新。
3.3 缺乏對于設計成果的保護
目前,我國機械電子市場存在大量的虛假產品,甚至出現(xiàn)了仿冒他人產品的問題,造成我國機械電子市場出現(xiàn)這種情況的較多,但是主要是我國對于電子設計成果的保護法律較為缺乏,機械電子工程設計人員設計出的成果沒有受到保護,在而就是我國從事機械電子工程設計的人員缺乏成果保護意義,因此經常出現(xiàn)假冒產品的設計。
結語
機械電子工程的發(fā)展極大的推動了我國科技的發(fā)展和進步,當前我國的機械電子工程人員一直在不斷增加,但工程人員的綜合能力和素質還有待提高,并且機械電子技術在應用過程中也存在很多問題。本文通過對機械電子工程的技術要點和應用進行研究,希望可以給機械電子工程的發(fā)展帶來幫助。
參考文獻
畢業(yè)設計是學生在校期間非常重要的一個環(huán)節(jié),對于機電專業(yè)的學生來說更是重要。在之前的學習中,主要以學習理論為主,理論用于實際的時間不多。那么畢業(yè)設計就可以提供這樣一個機會,將理論用于實踐的機會,鍛煉學生自主學習能力的機會。畢業(yè)設計的質量能直接反映一個學生的綜合素質。畢業(yè)設計教學中,要注重提高學生的全面素質,融思想道德素質教育、業(yè)務素質教育、文化素質教育于一體,努力培養(yǎng)學生探求真理、勇于創(chuàng)新的進取精神、勤奮鉆研獨立思考的優(yōu)良學風和嚴肅認真的工作態(tài)度,以達到培養(yǎng)應用型人才的基本要求。
1.加強學生管理,重視畢業(yè)設計為了提高畢業(yè)設計質量,應該從平時的學習抓起。經常性舉辦一些關于教育教學、職業(yè)生涯的講座。要學生清楚學習不是分開的,是成一個系統(tǒng)、體系的。平時學習的基礎知識和畢業(yè)設計有很重要的關系;平時養(yǎng)成的學習習慣直接影響學生以后的工作態(tài)度。筆者認為在大學里最重要的一點就是要學會怎么學習,這也是大學里最重要的財富。學生應該由被動學習轉為主動學習,學習不是一種負擔,而是一種“游戲”;考試不是目的,而是表現(xiàn)自我的一種方式。另外,要端正找工作的態(tài)度,找工作固然很重要,但是畢業(yè)設計更重要。學生一定要平衡好找工作和做畢業(yè)設計的時間,這也是學生應該學習的一種能力。
2.加強師資隊伍建設,提高教師的業(yè)務水平教師在畢業(yè)設計期間起著很重要的作用,高水平的指導老師可以通過嚴謹細致的治學態(tài)度、求真務實的科研精神和一絲不茍的工作作風影響學生,并以高尚的道德修養(yǎng)、淵博的專業(yè)知識、扎實的理論功底感染學生,成為學生的表率,從而帶領學生圓滿完成畢業(yè)設計。提高教師業(yè)務水平方法很多,比如可以通過外出進修、在職培訓等方式。教師在假期里可以交流、反思、讀書、籌劃。
3.畢業(yè)設計與企業(yè)生產實際結合畢業(yè)設計選題首先要符合教學的基本要求,并且學生要感興趣,所以在選題時盡量要結合生產實踐。這樣就要求畢業(yè)設計指導老師要走進企業(yè),了解企業(yè)現(xiàn)狀,盡量能找到適合自己研究方向的課題,并且具有一定的實踐性。這樣的題目學生感興趣,并且可以鍛煉學生獨立工作的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新的能力,培養(yǎng)學生的綜合素質和工程實踐的能力,為學生將來走上工作崗位打下堅實的基礎。尤其是機械電子工程專業(yè),具有很強的工程實踐性和實用性。針對此專業(yè)就業(yè)的渠道主要是大中型企業(yè)單位,而現(xiàn)代企業(yè)缺少的人才是能利用所學的專業(yè)知識解決企業(yè)里出現(xiàn)的實際問題的應用型人才。學生培養(yǎng)人才要迎合企業(yè)需要,因此將學生的畢業(yè)設計與企業(yè)生產實踐相結合對學生將來的就業(yè)十分有利。學生的畢業(yè)設計與企業(yè)相結合可以以多種方式來呈現(xiàn)。比如:與用人單位簽訂就業(yè)協(xié)議的學生可以在相應的企業(yè)完成自己的畢業(yè)設計;再比如,部分學生可以在與學校對口的生產實習單位完成畢業(yè)設計;專業(yè)指導教師深入到企業(yè),用與企業(yè)的橫向課題指導學生完成畢業(yè)設計等。學生在企業(yè)做畢業(yè)設計可以充分調動學生的主觀能動性,激發(fā)學生的好奇心,變被動學習為主動學習,使學生把所學的理論知識與生產實際相結合。在向工程人員學習的過程中,學生還可以接觸到用前沿的生產工藝、生產設備去開發(fā)和研制新產品的技術。學校指導老師對這樣的學生應該加強監(jiān)督,把握畢業(yè)設計的方向、難度和進度,注重學生的宏觀指導。學生既能為企業(yè)服務,又能接受生產實際的檢驗。
4.畢業(yè)設計與科研項目相結合畢業(yè)設計是大學最后的綜合性實踐教學環(huán)節(jié),對學生以后的工作、考研都有一定的影響。而科研項目對學術發(fā)展和科技發(fā)展都有促進作用。所以本科畢業(yè)設計應該與科研項目相結合,這樣有利于師生探討,集思廣益。另外,許多指導教師既做科研項目又要帶畢業(yè)設計,時間和精力都跟不上。將畢業(yè)設計和科研項目相結合,老師在做科研項目研究的同時又可以指導學生做畢業(yè)設計,大大節(jié)省老師的時間,又能保證給學生畢業(yè)設計充分的指導時間。學生也可以為科研項目的進一步研究提供一些服務??蒲许椖颗c畢業(yè)設計相結合的方式可以使參加科研項目的學生感到責任的重擔,激起學生對畢業(yè)設計的熱情,培養(yǎng)學生的團隊意識。這對學生以后的工作也有很大的幫助。項目的完成需要團隊的力量。學生在參加科研項目時一般是負責科研項目其中的一個子課題,如果有一個學生進行不順利,也許會影響整個科研項目的進程,這要求學生要有很強的團隊意識。要想順利完成課題,學生必須認真思考、刻苦鉆研,有利于培養(yǎng)學生的團隊意識以及克服困難的意志、毅力。畢業(yè)設計與科研項目相結合,為科研項目服務,這種方式可以將畢業(yè)設計結果運用到科研項目的研究當中,為科研項目奉獻力量。再者,科研項目一般都有一定的資金支持,這使得科研項目的實驗研究條件一般都比較好,研究氛圍也比較濃厚,為提高學生的科研能力和綜合素質提供了保障。
畢業(yè)設計與企業(yè)生產實踐相結合,畢業(yè)設計與科研項目相結合可以使學生真正成為畢業(yè)設計的主體,真正參與進來,而不是指導教師怎樣安排,學生便循規(guī)蹈矩、按部就班完成自己的任務,而且也可以促進學生之間的溝通交流,提高學生的集體合作意識、團隊意識。將科研項目與畢業(yè)設計相結合是全面檢驗學生大學期間所學理論知識運用到實踐中的良好方式,提高了學生的實際工作能力,是從學校學習到社會工作的良好過渡階段。將科研項目與畢業(yè)設計相結合有利于鍛煉學生的創(chuàng)新能力、應對能力、綜合實踐能力,有利于培養(yǎng)學生的責任意識、團隊協(xié)作意識,有利于將本科畢業(yè)設計與實際生產、科研結合。
二、結論
承德興華恒通實業(yè)有限公司河北承德067000
摘要院隨著我們國民經濟的飛速發(fā)展,生產需要的不斷增強,同時也帶動了電氣行業(yè)技術的突飛猛進,人們對機械設備電氣工程自動化的要求也越來越高。電氣工程的自動化技術是一種新的產業(yè),它的應用十分廣泛,滲透到各行各業(yè),對人們的影響也越來越廣泛,越來越多的人已經開始接受電氣工程的自動化。電氣工程的自動化能提高機械設備的生產率,還能節(jié)省人力并提高生產的安全性。在激烈的社會競爭中,機械設備電氣工程自動化技術也需要不斷地進步和創(chuàng)新,才能達到社會發(fā)展的需求。結合筆者的工作實踐,就當前的機械設備電氣工程自動化技術的應用進行簡要的闡述。
關鍵詞 院機械設備;電氣工程自動化技術;數控機床;電力運輸
機械設備中的電氣工程自動化技術就是用各種能自動檢測與控制功能的裝置,對機械的電力系統(tǒng)實行遠程或者就地自動控制、監(jiān)視、調節(jié)與管理,以保證機械電力系統(tǒng)安全運行與供電質量的作用?,F(xiàn)代的機械基本都具有自動化的特征,從而節(jié)約了大量的勞動力,極大地提高了生產的效率,而且電氣工程自動化可以讓采集的數據具有完整性和準確性的特點。更重要的是它可以把很多需要人工操作的通過機械設備的自動化就能完成,危險性大大的降低,提高了生產的安全性。所以,和以前的生產方式相比,機械設備中的電氣工程自動化具有安全性、經濟性、高效性和穩(wěn)定性。
1 電氣工程自動化技術在數控機床設備的應用
當前的機床設備上主要用的是多電機的驅動系統(tǒng),多用橫向安置。裝機容量也隨著工廠生產規(guī)模的擴大而不斷增大,由原來的1000kW 功率擴大到現(xiàn)在常見的1500kW。另外交流式電牽大量使用引電機,提高了機械設備在生產中的工作效率,增強了設備運轉的穩(wěn)定性,提高了抗污能力,機械維護的勞動強度也得到減輕,生產大型的機床企業(yè)就特別的愿意購買這種設備。這種設備的核心技術就是計算機技術,還可以幫助診斷故障,這種機床的設備在自動化程度上得到了進一步提高,變得更有效率、更精確和穩(wěn)定。數控機床的發(fā)展帶動了其他各種設備也向著重承載與多樣化的方向發(fā)展。雙速電機在很多的發(fā)達國家早已開始使用,這種雙速電機可以用計算機技術來全程監(jiān)控機床的生產過程。使整個生產的過程更加的高效精準和智能。而且在故障預警和電力的切除等方面都有了很大程度的提高,變得更加的具有可控性。在液壓支架上使用計算機技術,實現(xiàn)了電液控制的自動化進行高壓大流量的供液,大大提高了生產機床的功率與效率,機床生產的可靠性得到了保障。我國的電牽引機目前還在研發(fā)階段,還很少使用在生產實踐中。輸送機的連接強度也較差,運輸能力也比較低下,整體上效率低,一些核心的技術我國還沒有完全掌握,一些微控和電液控制系統(tǒng)還依賴從發(fā)達國家的進口,國內還不能生產。
2 電氣工程自動化技術在運輸機械設備中的應用
自改革開放以來,我國的運輸業(yè)飛速增長,種類和數量都出現(xiàn)了迅猛趨勢,使得運輸過程中的質量、數量和安全變得非常重要,為了解決這一系列問題,就出現(xiàn)了大型的運輸機械設備。這樣不僅節(jié)省了人力和財力,而且還大大地提高了工作的效率。使運輸的數量大大增強、周轉時間大幅的縮減,節(jié)約了人力和成本。但是由于運輸壓力的增大和人們對商品流通的時間有了更迫切的需求,傳統(tǒng)的運輸方式已不能滿足現(xiàn)代社會飛速發(fā)展的需求,這就要求電氣工程自動化應用到運輸機械的設備上。通過計算機的遠程控制和自動化運行來提高機械的運輸性能。把自動化運輸的過程與電氣工程結合在運輸機械上,就集合了綜合技術、DCS 結構、監(jiān)控技術和數字技術等很多如今已非常成熟的技術,賦予了工藝、行程、回路等多項控制以及智能化和自動化等多種功能。不僅讓運輸機械的設備的性能得到了提升,而且還極大地提高了運輸的效率以及自動化水平,使商品的流通時間和生產成本大幅度的下降。這就為運輸行業(yè)在各種相關的工領域的目標得以順利實現(xiàn)打下了很牢固、很扎實的基礎。
3 電氣工程自動化技術在電力機械設備中的應用
電力機械設備是一整套電力系統(tǒng)與設備的統(tǒng)稱。其中成套保護設備和后臺計算機是電氣工程自動化技術應用的關鍵領域。它們通過后臺計算機系統(tǒng),對電力機械設備進行監(jiān)控和自動化管理,再收集和整理數據,數據信息的監(jiān)控進行分析和加工,而且在機械設備出現(xiàn)故障時還可以及時地做出相應的預警和指示動作。
3.1 電力機械設備自動化技術在成套保護設備中的應用要實現(xiàn)后備保護與差動保護或者綜合監(jiān)控就必須以成套機械的保護設備和裝置為基礎,可以預防機械設備出現(xiàn)溫度高、接地故障、短路等問題。出現(xiàn)特殊情況時,電力機械能夠自動保護裝置,保證電力機械設備安全與穩(wěn)定。部分自動化機械設備能夠用PT 切換器與低壓保護器兩種組合起來,進行母線測量,把PT 功能轉化在單雙母線結構中得到實現(xiàn),當電力設備絕緣、切換或者閉合時,它都能夠自動化的控制和監(jiān)視,從而保障、維護和預防電力設備的性能和安全等。
3.2 電力機械設備后臺計算機系統(tǒng)的自動化技術應用電力機械設備可以通過計算機的后臺系統(tǒng)進行監(jiān)控和自動化管理,這樣就可以實現(xiàn)電力機械的自動化的目標,這一目標的實現(xiàn)要以計算機的后臺為中心,為電力機械設備實現(xiàn)自動化的運行奠定體系基礎。通過計算機的后臺系統(tǒng),我們還可以運用隔層的設計工藝、數據通信以及交換中心對數據信息進行監(jiān)控,從能保障了數據的上傳和下行等功能。我們還應建立對現(xiàn)場信息進行收集和整理系統(tǒng),對采集的數據通過計算機的后臺系統(tǒng)進行分析和加工,這樣就可以及時的做出相應的預警和指示動作,從而保障電力機械的自動化目標的實現(xiàn)。
1.1不同的設計方法
與傳統(tǒng)的機械工程相比,機械電子工程已經超越了單一的學科,顯而易見,機械電子工程是一個交叉學科,它充分的融合機械技術與信息技術,這就要求其在進行設計的過程之中必須充分考慮和應用自己的設計方法,在實際的設計過程之中,設計人員往往采用自上而下的設計方法,這種設計方法是機械電子工程設計之有的方法。
1.2產品上的差異
機械電子工程的另一個特點就是其產品上的與眾不同,與一般的產品不同,機械電子產品的結構看似簡單,但是在實際的設計與開發(fā)過程之中卻融入了很多先進的技術與理念,這就遠遠的超越了傳統(tǒng)的機械,這就是產品的外觀更加的輕盈小巧,同時可以實現(xiàn)更加的智能化與現(xiàn)代化,是生產力飛躍的具體體現(xiàn)。
2.機械電子工程的發(fā)展過程
前文已經講過,機械電子工程并不是一個簡單的孤立學科,它是一個涉及機械與信息技術的交叉學科,又受到人工智能理念的影響,因此是一個典型的交叉學科。正是由于該學科的復雜性造成該學科在形成的過程之中并不是一蹴而就的,相反,該學科在形成的過程之中經過了很多階段,經過相關的發(fā)展才最終形成現(xiàn)階段的機械電子工程:
2.1機械電子工程學的開端
機械電子工程學的起步階段是傳統(tǒng)的手工生產,在這個階段,機械電子工程學的發(fā)展十分的緩慢,這是由于此社會的平均勞動生產率相對較為低下,勞動力資源相對也較為匱乏,生產力的發(fā)展與進步比較緩慢,但是在一次次的嘗試之中,機械電子工程還是逐步的發(fā)展起來了。
2.2機械電子工程學的高速發(fā)展階段
機械電子工程學的高速發(fā)展階段主要是流水線生產線的成功應用,這一時期的生產過程已經具有了相應的標準,在很大程度上促進了生產力的發(fā)展與進步,并不斷的拓展機械電子工程產品的種類,逐步滿足社會的發(fā)展與需求。
2.3機械電子工程的成熟階段
進入21世紀,機械電子工程逐步走入其成熟階段,逐步的形成了其特有的生產體系與發(fā)展體系,并實現(xiàn)了與現(xiàn)代信息技術與人工智能技術的完美融合,進入了現(xiàn)代機械電子工程的成熟階段,不斷的促進現(xiàn)代生產的發(fā)展與社會的進步。
3.人工智能的發(fā)展史
3.1萌芽階段
人工智能的萌芽階段起源于法國,當時法國科學家首先研制出了第一部計算器,從此世界開始了人工智能的研究之路,直至馮諾依曼發(fā)明第一臺計算機。人工智能在其萌芽階段和其他技術一樣,發(fā)展打偶較為緩慢,但是卻為后來的發(fā)展積累了豐富的經驗,為之后的發(fā)展奠定了堅實的基礎。
3.2第一個發(fā)展階段
1956年美國人第一次提出“人工智能”的命題,并進行了相關的研究,這是引起人工智能第一發(fā)展高峰期的標志。這一階段的人工智能屬于較為簡單的發(fā)展階段,主要針對的的任務是:博弈、計算以及證明等任務。在這一階段的確取得了一定的成就,這一階段的主要貢獻是大大的解放了人們的思想,使人們認識并了解了人工智能的可行性,對人工智能后期的發(fā)展起到了巨大的促進作用。
3.3第二個發(fā)展階段
1977年全球召開了第五屆人工智能會議,這是人工智能發(fā)展的第二個階段的開始,由此之后,人們認識到知識工程對于人工智能領域的重要意義與價值,并不斷的進行相關的發(fā)展與研究,促使人工智能與實際生產相結合,逐步的推進了人工智能的快速發(fā)展與進步。也正是在這個階段,人工智能獲得了巨大的飛躍,并表現(xiàn)出廣闊的市場前景,在不確定推理、分布式人工智能、常識性知識表示方式等關鍵性技術問題和專家系統(tǒng)、計算機視覺、自然語言理解、智能機器人等實際應用問題上取得了長足的發(fā)展。
4.機械電子工程與人工智能的關系
機械電子系統(tǒng)具有不穩(wěn)定性,這就使得機械電子系統(tǒng)在輸入與輸出關系的處理上比較困難。推導數學方程的方、建設規(guī)則庫的方法以及學習并生成知識的傳統(tǒng)方法,雖然在解析數學方面具有精密性,但是這些傳統(tǒng)的方法還只能適用于一些相對簡單的系統(tǒng)。然而現(xiàn)代社會所需求的系統(tǒng)是紛繁復雜的,往往會需要一個系統(tǒng)能夠處理多種信息類型。人工智能建立系統(tǒng)所采取的方法中,主要使用的是神經網絡系統(tǒng)和模糊推理系統(tǒng)。神經網絡系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對人腦結構的模擬人,能夠分析數字信號并給出參考數值。而模糊推理系統(tǒng)則是通過模擬人腦的功能,來實現(xiàn)對語言信號的有效分析。在處理輸入輸出的關系上,這兩種方法既有共同之處,也存在各自的差異性。神經網絡系統(tǒng)在信息的儲存上是采用分布式的方式,而模糊推理系統(tǒng)則采用規(guī)則方式實現(xiàn)信息的儲存。神經網絡系統(tǒng)輸入時由于每個神經元之間都有固定聯(lián)系所以計算量一般都很大,而模糊推理系統(tǒng)的連接是不固定的,所以其計算量相對較小。人工智能系統(tǒng)的建立于發(fā)展在很大程度上促進了現(xiàn)代機械電子工程發(fā)展與進步。在實際的機械電子工程的設計工作之中,我們必須依靠相應的人工智能技術植入,只有這樣才能更好的促進機械電子工程的發(fā)展,與此同時最大限度的促進人工智能功能的實現(xiàn)。很顯然這個過程相互促進的過程,只有在發(fā)展之中充分的考慮兩只之間的相互結合,不斷的開拓出全新的技術,促進兩者之間的更好的融合才能不斷的促進兩者的共同發(fā)展,不斷的促進其進步,實現(xiàn)機械電子工程的不斷發(fā)展,推進人工智能的持續(xù)進步。
5.結束語
高等工程教育在機械電子工程專業(yè)實施的可行性
山東理工大學機械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革是在深入探索CDIO教育理念的基礎上提出的,同時也充分考慮了機電系現(xiàn)有的師資力量、設備條件等客觀因素。從本質看,CDIO考慮了現(xiàn)代工業(yè)產品從構思研發(fā)到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程,其工程教育理念就是要以此全過程為載體培養(yǎng)學生的工程能力,此能力不僅包括個人的學術知識,而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌握能力。依據CDIO培養(yǎng)模式的這一核心思想,首要解決的問題就是選定機械電子工程專業(yè)進行CDIO試點的項目對象。由于目前現(xiàn)有的機電一體化產品多數面向工程應用,因此一般不能長期反復拆裝,內部結構也不便于學生觀察、測繪,因此很難直接應用于現(xiàn)場教學。而多數教學產品則更多地側重于產品原理的教學,因此在產品的真實感、形象性方面也存在欠缺。CDIO培養(yǎng)模式要求學生在掌握基本專業(yè)知識的基礎上,更側重于工程設計能力的培訓,因此,在教學中要求盡量保持產品原有的外形、功能特點,如何選擇與設計研究對象成為首要解決的問題,針對機電系的實際情況主要考慮了如下幾個因素:(1)機械電子工程專業(yè)已初步選定機器人技術作為重點發(fā)展方向之一。機器人技術是一門迅速發(fā)展的綜合性前沿學科,是現(xiàn)代科學技術高度集成和交融的產物,它涉及機械、控制、電子、傳感器、計算機、人工智能、知識庫系統(tǒng)以及認識科學等眾多學科領域,是當代最具代表性的機電一體化技術之一。經過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)代機器人技術在工業(yè)、農業(yè)、國防、航空航天、商業(yè)、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務等諸多領域獲得了越來越普遍的應用。掌握機器人技術基礎知識和工程應用方法,能夠觸類旁通地應用于現(xiàn)代機械、機電工程、現(xiàn)代制造業(yè)等各大領域。(2)機器人能夠激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造力。機器人從產生開始,就承載了人類的諸多夢想,對于充滿活力的大學生而言更是如此。目前多數高校都擁有機器人愛好者協(xié)會等類似的組織,而各種機器人創(chuàng)作、競賽等活動更是如火如荼的開展,足以反映了學生對機器人技術的關切和向往。興趣是學習最大的原動力,將機器人設為項目對象,讓學生了解機器人的具體結構和控制方法,必將取得事半功倍的教學效果。(3)機電系具有較強的機器人技術研發(fā)實力和實踐教學經驗。在創(chuàng)新實踐方面充分發(fā)揮機電學科機電一體化的優(yōu)勢,培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐精神,積極參與到科技創(chuàng)新活動中,多次參與全國性和省級機器人競賽并獲獎。
機械電子工程專業(yè)的工程教育教學實踐案例
作為人才培養(yǎng)模式最重要的組成部分,引入機電系統(tǒng)設計與制造I、機電系統(tǒng)設計與制造II、機電系統(tǒng)設計與制造III三個一級項目。分別設置在不同的教學時期,每個一級項目都是對學生某一方面知識和能力的鍛煉和考核,往往涉及到多門核心課程,下面是詳細描述。
機械電子工程專業(yè)學生培養(yǎng)過程中的首次一級項目訓練,開設在第四學期,時間安排2周。學生在教師指導下通過對機器人這一典型機電一體化產品的解剖,了解其各個關鍵部件(包括機械系統(tǒng)組件和控制系統(tǒng)組件)的具體結構和連接方式,從而提前了解本專業(yè)核心內容與實際產品的關系,以工程師的角度去面對即將開始的專業(yè)課程學習。通過早期項目的構思和設計,激發(fā)學生興趣,進行初步的創(chuàng)新思維與產品構思訓練,并在一定程度上建立起與專業(yè)相關的整體概念。要求學生在工程制圖、3D工程設計等相關課程理論學習的基礎上,進一步將理論應用于具體的機電類產品。要求學生針對特定的機器人對象,實際測繪整個機器人關鍵部件的尺寸,并通過3D軟件重新造型設計,完成機械圖紙的繪制。傳統(tǒng)的機械制圖測繪環(huán)節(jié)以減速箱作為測繪對象,研究對象脫離了具體產品,沒有專業(yè)針對性,也不利于提高學生興趣。該一級項目以機器人為載體,將機械制圖的理論知識融合到項目實施中,在加深學生對基礎理論掌握的同時,能夠加深學生對機器人及相關機電產品整體認識,為第六學期的設計制造奠定必要的基礎。