一體化技術論文模板(10篇)

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篇1

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：

（一）機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

（三）信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四）驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

（五）接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六）軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：

（一）智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二）系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統化方向發展。

（三）微型化

微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

（四）模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。

（五）網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

（六）綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

【參考文獻】：

1、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.

2、芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.

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1.2在飲料行業中的應用機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。

1.3在鋼鐵企業中的應用

1.3.1計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。

1.3.2現場總線技術(FBT)現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。

1.3.3交流傳動技術隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

1.3.4開放式控制系統“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

1.3.5分布式控制系統(DCS)分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2機電一體化技術的發展趨勢

2.1智能化智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

2.2數字化微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。

2.3模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

2.4網絡化網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

2.5自源化自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。

2.6人性化人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。

2.7微型化微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。

2.8綠色化工業發達給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果，所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

3結束語

隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

摘要：隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術的應用進行闡述，并對其發展進行探究。

關鍵詞：機電一體化應用發展

參考文獻：

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一、概述

煤礦機電一體化產品是把各項高新技術融于一體的高科技產品，其主要技術包括：微電子、計算機、自動控制、人工智能、傳感產品可靠性等等，這些都是科技高速發展的熱門技術。在煤礦企業中，開始利用機電一體化技術對煤炭系統進行改造舊設備和開發新產品，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機電一體化技術和產品的發展是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。

二、煤礦機電一體化技術產品的應用

2.1礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統中也得以應用。還有德國自主研發的內裝式交——交變頻調速提升機，它采用機電一體化技術把電機和滾筒做成一體，這樣的融合技術不論在機械結構設計方面還是在電氣控制系統方面在世界上都處于領先地位。

在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統發展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機有1700多臺，其中90%為交流提升機，并且均是采用轉差功率消耗型的轉子串電阻調速，電控系統部分絕大多數仍采用繼電器——接觸器系統，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機多數為發電機拖動，雖有部分可控硅供電系統，也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單，程序設計起來也比較容易，不需要一些復雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強，因此，它能在環境比較惡劣的情況下進行長時間工作。

2.2綜合機械化采煤1970年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置，實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

2.3礦井安全生產監控系統從多數煤礦使用監控系統的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施，但仍然沒有得到預期的效果，因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外，由于計算機網絡軟硬件技術發展很快，運行速度和質量也在不斷提高，傳輸介質由同軸電纜發展到光纜，信息媒體由字符發展到聲像，煤礦的安全監控系統有了很大的發展，他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產監控系統是煤炭行業內部機電一體化技術推廣應用最快的產品，一些高校、科研所和企業正在研究和生產煤礦安全生產監控系統。

三、對我國煤礦機電一體化技術的思考

在20世紀，我國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發展，機電一體化技術應用到了煤礦每個環節，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平，必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發展的動態。:

應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度；以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品，在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠；對于新開發的煤礦機電一體化產品應具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制；煤礦機電一體化產品需要達到智能化發展水平，能判斷機電設備和周圍環境的狀態，使設備能自動適應環境并以最優的狀態工作，同時能快速地對所采集的參數進行分析，從而對故障進行診斷，再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量，并保證其測量準確度，并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能；要關注國內外高新技術的發展，將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品，從而提高煤礦現代化，達到煤礦自動化生產。

四、結束語

煤礦機電一體化技術是煤礦綜合自動化的發展基礎，更是煤礦企業信息化建設的重要支撐技術，煤礦機電一體化技術在采、掘、運、裝備等方面的應用和推廣，大力地推動我國煤礦綜合生產力，同時，為實現安全、高效、潔凈、結構優化的現代化、高科技煤炭工業生產打下了堅實的基礎。

參考文獻：

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2傳感器技術在機電一體化中的應用價值

機電一體化技術包含機械制造技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術以及人工智能技術等多方面內容，在發展過程中直接導致了自動化技術的產生。而從某種程度上說，傳感器技術是機電一體化發展過程中不可缺少的關鍵技術，影響著機電一體化系統的自動化程度，具有非常重要的應用價值。

2.1傳感器技術在機械加工過程中的應用

眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將傳感器技術應用于機械的切削過程和機床運行過程。現階段，在切削方面，傳感器技術主要是對切削過程中的機械設備切削力的變化狀態進行控制，通過分析這個過程當中的相關數據，從而實現對設備運行狀態的了解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產效率，以及降低材料的消耗量。將傳感器技術應用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅動系統、溫度進行檢測，從而保證機床運行的安全性，通過分析得到的相應參數，從而不斷提高機床的運行效率和精度。第二，將傳感器技術應用到工件的生產過程。與切削和機床的運行過程相比，工件的生產過程監視是非常重要，而且研究和應用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工設備和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的剫、力度、扭矩等參數都需要進行自動檢測，以保證加工條件處于最佳狀態，除此之外，對于在這個過程中加入傳感技術的其他目的還在于提高切削過程的生產效率；最后，在加工完成之后還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由于檢查的過程比較繁瑣和復雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，并且可以將檢測結果直接輸入到下一道程序，從而選用合格的產品。

2.2傳感器技術在汽車行業中的應用

近年來，隨著傳感器技術在汽車行業中的廣泛應用，現代汽車不斷朝著智能化、小型化和電子化發展，進入了全新時期。目前，在汽車的制造過程中，為了實現汽車的機電一體化，需要用自動控制系統來代替傳統的機械式控制裝置，將先進的監測和控制技術擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務、減少排氣污染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關的系統或是裝置都離不開傳感器的應用，尤其是在安全報警裝置、信息裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求傳感器能夠適應惡劣的環境，無論是塵土彌漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發動機內的傳感器，需要能夠承受得住發動機在工作時的高溫和高壓環境。

篇5

電子技術類課程著重介紹電子元器件的組成結構、工作原理、功能特性以及應用方面的知識。側重培養學生解決實際問題的能力，能根據電子學原理，運用電子器件設計和制造實現某種特定功能的電路。如果只講理論知識，學生看不見、摸不著實際的器件，聽起來肯定是抽象難懂，枯燥無味。比如電阻這個元件，讓學生親手識別測量要比在課堂上講再多的理論效果要更直接和有效。一體化的教學模式充分調動學生學習的積極性與主動性，使學生學在其中，樂在其中，顯著提高了教學效果。

2、學生順利走向工作崗位的需要

一體化教學的課堂就是學生的實訓室，實訓室就是教學課堂。學生平時就能接觸到各種電子元器件和儀器設備，在模擬的生產環境中進行綜合性的技術訓練，結合理論知識進行實際操作，由易到難、循序漸進，逐步實現從學生到具有專業技能的技術人才的轉變，當學生走向工作崗位時，已經具備了一定的實操能力，幫助他們更好的適應和勝任崗位工作，縮短了學生畢業與就業的距離。

二、一體化教學的實踐改革

1、培養雙師型教師隊伍

一體化教學對教師的理論知識和實踐技能都有很高的要求，需要一批理論知識扎實、經驗豐富、技術熟練的雙師型教師。學校一方面聘用企業的工程人員做兼職教師，帶動本校教師技能的提高。另一方面讓教師到企業培訓或者直接參與項目建設，熟悉實際操作和現代企業對畢業生的要求。

2、教學內容模塊化

電子技術發展日新月異，但是高職院校的教材和實驗內容往往多年沒有更新。教學和實際應用聯系不夠緊密，學生畢業后不能適應現代企業工作崗位的需要。這就要改革課程內容和體系，緊跟電子技術發展，注意理論和實踐并重。根據課程的教學目標，采用任務驅動的模塊化教學，不僅讓學生做驗證性實驗，還要充分發揮學生主體性，做一些設計性實驗，培養學生的創新意識和能力。教學內容不僅符合學生的認知規律，更是將經典理論與先進科技相結合，真正實現教學做一體化。

3、建設多功能一體化教室

以往理論課和實訓課單獨教學，造成理論和實踐脫節，學生理論課聽得枯燥、抽象，實訓課對電路工作原理又知之甚微。而建設多媒體、實驗器材、實物一體化的教室，真正融理論教學與實踐教學于一體，激發了學生學習興趣，提高了操作技能。

（1）教師結合多媒體和仿真軟件進行教學，生動直觀。例如在講解二極管的單向導電性、三極管的電流放大作用等比較難理解的內容時，借助FLASH動畫將抽象的內容直觀的表現出來。

（2）向學生展示實物，學生通過直觀感知和實際操作，學習專業知識不再抽象。例如在講解電動機控制時，通過展示各種低壓電器來介紹其工作原理，學生較容易接受和理解。

（3）教室配備各種實驗器材，隨時進行電路仿真設計和設計性實驗，例如收音機、自熄開關的組裝、直流穩壓電源的設計等，為培養學生的創造能力創設了良好環境。

4、改進教學方法

以往教學只停留在口頭說教和機械模仿操作的層面，學生的實際應用能力欠缺。一體化教學模式注重學生實踐技能和創新能力的提升。作為教師要改變傳統的以教師為主體、講授為主的教學模式，實行以學生為主體、探究實踐為主的啟發式教學方法。靈活采用項目教學、案例教學、現場教學等方式，給學生創造個性化、創新化的學習空間。對不同層次的學生采用分層教學，分配不同的任務，使每個學生都能在自己的最近發展區內享受到摘到桃子的喜悅。對綜合性問題以分組討論的形式學習，在生生討論、師生討論的活躍課堂氛圍中，拓寬學生眼界，完成知識的積累，技能的提升。

5、改革評價考核方式

傳統課程考核中，以期末考試成績占70%、平時課堂表現和作業占30%的方法來計算總評成績，忽略了平時的階段性測試，不利于調動學生的學習積極性。一體化教學模式中，增加階段性測試，以綜合性實驗和設計性實驗為主，注重考核學生的實驗技能水平，并計入總評成績的50%（綜合性實驗30%，設計性實驗20%，期末成績30%，課堂表現和作業20%）以此讓學生對實訓引起一定的重視，激勵學生提高實踐操作能力，同時便于教師隨時掌握學生學習情況，調整教學方法和教學進度。

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2提高教學質量提高教學效果

理論教師注重理論知識講解，實驗教師注重實際訓練，但在操作前還是要講解相關的理論知識，理論教學與實踐教學脫節，不但給學生的學習造成很大困難，也造成重復教學和資源浪費，更影響了教學質量的提高和應用性、技能型人才的培養。為了使理論與實踐更好地銜接，將理論教學和實踐教學融為一體，開展一體化教學模式。即從以教師為中心如何“教給”學生，向以學生為中心如何“教會”學生轉變，從以教材為中心向教學大綱的培養目標為中心轉變，從以課堂為中心向以實訓為中心轉變。由此可見，變頻技術一體化課程教學對教師的要求更高了，教師的壓力、工作量大了，同時也鍛煉、培養了教師，促使教師努力鉆研業務，苦練操作技能，提高教學水平，能做到理論與實操互補。在教學過程中，加深學生的感性認識和理性認識，做到理論聯系實際。作為職業教育自動化專業新興學科，變頻技術一體化課程教學也必須與時俱進，不斷充實、不斷完善，才能發揮其積極作用，培養出適應社會需要的高素質、高標準人才。

3變頻技術一體化課程教學的實施過程

變頻技術是以自動化專業為主的新課程，在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術交叉學科課程。對于學生而言，由于變頻技術課程綜合多門學科，因此，所涉及的概念、專業名詞較多，并且內容抽象，學生很難在有限課時內完全掌握。而對于從事該門課程教學的教師，由于課程涉及知識面廣、容量大、課前需要做相當充分的準備，一是要準備大量案例，二是要將深奧的道理通俗化，尤其是一些新的概念、思想和技術。因為過于抽象，學生理解具有一定難度。針對以上教學中存在的普遍問題，在變頻技術一體化課程教學中從教材定位、教師要求、教學方法、教學手段、教學安排、考核方式等方面嘗試進行改革。

3.1教材的定位

現有的變頻技術課程教材重視理論知識，缺乏學生動手實操訓練，而對于多數學生來說他們只希望動手，不喜歡理論。多數落后生學習差的主要原因在于基礎差，變頻器自動化程度高，理解相對困難。為此教師必須下大力氣，給他們更多的輔導與幫助，在鼓足他們勇氣的同時，為他們的進步創造條件。調動一切有效手段，針對本校學生的學習情況和進度，開發變頻技術一體化課程教學校本教材、工作頁等，變化教學方法、采用圖文并茂的講解方法，有效地促進學生整體素質的全面提高。

3.2教師要求

通過調查，一些學生反映，部分教師課上教授的變頻技術只講授原理、公式等，學習內容比較枯燥，學生不愛聽，所以教學效果不好。而多數學生卻只希望動手實踐操作，不喜歡煩瑣的公式理論，所以建設一支既能勝任理論教學又能指導實踐操作的“雙師型”教師隊伍是實施變頻技術一體化課程教學的關鍵。一體化教學要求教師不僅有豐富的專業知識講授先進的專業理論課，而且有熟練的操作技能指導學生實踐操作完成任務，成為能“文”能“武”的“雙師型”教師。作為從事一體化教學的教師應該不斷地進行“充電”，因為“學然后知不足，教然后知因”。

3.3教學方法

在變頻技術一體化課程教學中，還要根據學生的特點，具體情況具體分析。我們在授課中，全面地考慮到各類學生，設計的問題隨學生的層次的不同而有所區別。對于班級中基礎較好、動手能力較強的優秀學生，我們在實施中設計的起點高一些，問題難度大一些，使他們的聰明才智得到充分的發揮，從而享受到挑戰的快樂。對于班里中等學生，則按照教學大綱要求，以學生達到相應要求為目的，使學生掌握一些最基本的知識和技能，這種方法適用于班里大部分學生學習。對于班里較差的學生，我們在教學過程中，問題設計的起點低一些，問題的難度小一點，思維的步驟鋪墊得細一些，使他們感受到成功的快樂，從而提高學習興趣。除了在課堂上完成理論教學外，還要重視教學過程中實踐環節的輔助教學，采用開放式的實踐形式，引導學生充分利用課余時間完成一些生活中常見的變頻機電產品的調研任務，這樣既可以將課堂內容延伸到課堂外，強化學生觀察能力和獨立分析問題、解決問題的能力，同時又可以彌補課時的限制，保證后續課堂教學的正常進行。讓學生將問題帶進課堂，大家一起討論，分析，帶著問題學習。在教學中，為了檢驗學生對變頻技術的認識程度，要求學生以常見變頻產品設備為例，讓學生參與講課，然后一起進行小組討論，學生在討論過程中，列舉了生活中常見的變頻機電產品，例如：變頻空調、變頻洗衣機、變頻冰箱等，通過討論，發現學生對變頻技術原理、接線、設計、產品可靠性、安全性都具有了一定認識并提出一些相應的改善意見。實踐表明：在一體化課程教學中，讓學生參與講課，分組進行討論這種體驗型互動教學方法，提高了學生綜合能力，達到了較好的教學效果。

3.4教學過程安排

授課時間上的安排分為3個階段，第一階段為知識了解階段，學生主要學習理論知識，教師把變頻技術理論知識講解給學生，讓學生掌握一定的理論基礎。第二階段為技能訓練階段，重點是學生的動手能力訓練，學生把在理論課中學到的知識與課題任務進行實際操作，學生操作時，教師加以指導和深入的講解糾正，并回答學生隨時提出的問題。第三階段為提高階段，讓學生將所學的理論與實踐技能有機結合，檢查學生課題任務的完成情況，并加以評價，以達到鞏固知識的目的。

3.5考核方式

考試是對學生進行課程考核的手段，通常都采用閉卷或開卷的考試形式。但由于該課程涉及的概念、理論方法及系統設計需要查閱大量資料，如采用常規考試方法，一是受時間限制，學生在很短的時間內難以對系統的設計給出完善的解答。二難以體現出學生真正掌握知識的程度。針對變頻技術一體化課程特點，采取閉卷和開卷的形式都不是很適合，因此，本課程的考核依據平時課后作業和最后綜合典型課題任務報告完成情況進行考核。幫助學生樹立課題概念、設計思維、流程導向及解決問題的能力，讓學生明顯感覺到平時學習的知識學有所用，也是為理論學習和實踐操作有機結合進行一個探索。

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2構建思路

機電一體化專業課程體系構建是基于學生未來職業要求和技術技能型質量要求的，要充分考慮職業資格考試和技能大賽對教學引領作用，在課程體系中集中體現技術、技能屬性。考慮現有機電一體化專業教學模式，將機電一體化專業課程體系構建為“階段+模塊”、“理論+實踐”的互補體系。機電一體化專業教學課程階段主要包括職業基礎能力培養階段、職業專門技術能力培養階段、職業關鍵能力培養階段和職業拓展能力培養階段四個階段，對學生在未來職業中所需技術技能進行培養，全面提升學生綜合專業能力。機電一體化專業教學課程模塊主要包括基礎課程、技術課程、實訓課程和選項課程四大模塊，其中基礎課程模塊就學生在未來職業中的職業素質和基礎能力進行開發培養，切實提高學生職業綜合素養；技術課程模塊就學生在未來職業中的專業技術能力進行開發培養，主要設置職業技術性課程；實訓課程模塊就學生在職業技術性課程中所學進行實訓教學；選項課程模塊就學生在未來職業中具體工作崗位所需設置的課程，具有較強的專業性和技術技能導向性。

3課程體系總體設計

高校機電一體化專業課程體系的總體設計框架是基于機械工程行業需求，強化學生技術、技能基礎，拓寬機電專業能力，突出未來職業能力，提高綜合專業素質，全面職業發展的課程結構，是面向多方向工作崗位需求，設計大類模塊化課程的體系。機電一體化專業課程體系的總體設計包括集“自然科學+人文社會科學+專業思想教育”在內的基礎課程教育（一個基礎），包括集“電工電子基礎平臺+機械基礎平臺+計算機控制技術基礎平臺”在內的平臺課程教育（三個平臺），包括集“自動生產線方向+機電一體化設備+模具設計和制造+數控技術應用+計算機輔助機械設計”等多模塊課程教育（多模塊）。

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2煤礦機電一體化技術發展現狀

2.1電牽引采煤機在機電一體化設備中，電牽引采煤機屬于較為新型的一種。將電牽引采煤機與傳統的液壓式牽引設備進行對比，其在應用過程中所具有的優勢主要為：（1）自身具有較強的牽引特性；（2）應用范圍包括存在較大傾度角的煤層區域；（3）應用過程中的靈活度及動態型的特性也較為優良，因此能夠在整體系統運行時對其內部的各項參數值進行科學合理的調整優化，以防出現超載運行的情況；（4）運用過程中的磨損度較小，因此使用壽命也較長；（5）設備結構較為簡潔明了，工作效率及水平均能得到有效提升。國內現有的采煤設備無法真正達到一個全面自動化的水平，且尚未擁有集中式的監控功能。大部分的國內采煤設備通常采用的控制系統為微機式，相應的傳感設備偏少，與國外發達國家相比，所能獲取到的信息數據也相對較少。

因此，我國如果想要在電牽引采煤機領域獲取到較為優良的研究發展成果，則應注重以下幾點的加強提升：（1）對裝機自身的功率進行合理的加強增大，并將其相應的性能參數值進行提升；（2）積極采用一種集中化的高壓供電方式；（3）對監控系統實行科技智能化的應用；（4）將電牽引采煤設備系統進行科學的改進，促使其發展方向為交流調速式。

2.2液壓支架控制系統液壓支架控制型系統主要是指將現有的計算機核心技術與液壓控制系統進行完美的融合，從而實現一種自動式的移架，以此減小對頂板等部分造成的沖擊力。對于此項技術的相關發展研究，國外諸多發達國家已獲取到了較為優良的研究成果，并進行了技術的廣泛應用。液壓支架型控制技術在其應用過程中主要采取的是一種微機式的監控技術，在其應用過程中能夠對所出現的故障進行查詢、保護以及控制等一系列的工作。對液壓支架型控制系統進行科學合理的應用，能夠將煤礦生產工作的整體效率進一步提升，并對其相應的工作環境進行改善，真正實現安全型生產。與發達國家相比，我國對于液壓支架控制系統的研究工作開展較晚，但經過科研人員多年不懈的努力，我國對于液壓支架的研究已與國外水準并無太大差距，但相應的支架閥技術在研究過程中的水平卻較為落后。在液壓支架的使用過程中，支架閥是其中較為重要且關鍵的一部分，由于其水平的落后使得我國的液壓支架電液控制系統未能得到較為廣泛的推廣應用。

2.3其余的煤礦機電一體化設備這里所提到的其余的煤礦機電一體化設備主要是指煤礦供電型設備。煤礦供電具有其自身較為獨立性的特色，即安全可靠性需加強，整體質量需保持在正常標準之上，并且能夠對各大功率設備的運行需求進行充分的滿足。針對此種特點，應積極進行節能降耗型設備產品的推廣應用。高壓式的開關柜設備所采用的開關維護量偏小，且相應的使用年限較長。運用集中及就地式的補償方式能夠將設備內部的功率因數進行科學的提升，對其無功型電流量進行有效控制，從而對無功型功率的損耗量進行合理減少。在當前，無論是高還是低開關柜所采用的均是微機式保護模式，自身具備較強的網絡型功能，能夠在較長距離內進行各項遙控、遙信工作。

3煤礦機電一體化技術的發展趨勢

3.1從供電等級及其布局方面進行考量現如今，隨著社會的逐步前進與發展，供電等級也在逐步提升，地面式的特高供電等級已由原先的35kV調整為60kV，數值幾乎翻了一倍。3kV的供電綜采工作面現已開始全面實行，而相應的10kV供電設備也已開始進行應用。供電活動自身存在的環節較多，而其內部的控制型設備也相對較多，網絡的分布狀況也在不斷地進行變化。另外，移動式的供電設備現已得到了較為廣泛的應用。

3.2從單體設備電功率方面進行考量現有的煤礦機電一體化技術已開始廣泛采用功率及效率水平均偏高的重型機電設備，相應的采煤設備功率保持在2000kW左右，而相應的刮板輸送機功率也已達到了2250kW的水平。在對某煤礦開采工作進行煤礦機電一體化技術的科學合理應用后，整體功率為1000kW、730kW的采煤設備均得到了實踐應用，與原先的采煤設備功率相比，其工作效率已增加了一倍，而其配套類設備的功率也得以增強提升。

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2整合教學目標，促進理論知識與實踐操作融為一體

打破傳統重視理論知識教授的教學模式，重新對課堂教學目標進行定位，確立以職業崗位能力要求作為主要導向，將知識、能力、態度三個目標進行融合的課堂教學目標。例如在“訂單”培訓中，教學活動以企業的人才類型需要、人才知識技能、人才規格等要求作為實施教學活動的目標。根據教學目標對課程設置進行調整，并確定相應的教學效果評估方法。這種教學模式根據就業崗位需要著重對學生的知識應用能力進行培養。在教學活動中制定明確的教學目標，可使學生在學習過程中明確學習目標，然后進行有針對性加強學習。根據具體的學習目標，學生可明確自己的學習方向，然后對學習資源進行尋找，提高學生學習的主動性和積極性。同時，在這樣的學習過程中，學生更容易發現問題，激發起探索知識的求知欲。在教學過程中，教師需要密切聯系技能訓練與實際生產間存在的聯系，提高學生實際生產能力，促進學生畢業后能盡快順利進行相應的工作。

3整合教師隊伍，促進教學任務融為一體

在傳統中職教學活動中，專業課程通常分為理論與實踐教學兩大部分。在任課教師的分配上也存在理論課教師和實踐課教師之分。理論課教師和實踐課教師在進行教學活動時各種有相應教育體系，二者幾乎完全獨立，不存在任何聯系。這種教學模式的存在導致理論知識和實際操作的教學與學生相互脫節，嚴重制約教師的教學效果，進而影響到學生的學習質量。因此，在機電專業教學中，必須對教師隊伍進行整合，將理論知識教學與實際操作教學密切結合起來，使學生在學習過程中真正能夠做到理論與實踐密切結合。例如將《電工技術基礎》、《電工技能》、《電子技術基礎》、《電子技能》四門基礎課程整合成《電工技能與實訓》、《電子技能與實訓》兩門課程。將分離開的電工及電子技術理論基礎與電工、電子技術實際操作相融合進行教學。教學過程中安排一個任課老師同時教授理論知識與操作實習。這樣的教學活動可更好的實現理論與實踐相互結合進行教學，更有利與學生對知識的掌握和運用。摘要：在中職院校的教學活動中，實踐教學是核心內容。中職教育的主要目的是為社會提供技術型人才。因此，在教學活動中必須高度重視理論與實踐相結合，在提高學生理論知識的同時促進學生的實際操作能力。就中職機電技術應用專業項目一體化教學模式進行分析，旨在為項目一體化教學的有效進行提高可靠參考依據。關鍵詞：中職；機電技術應用專業；項目一體化；教學模式。

4整合教學與實習，促進學生理論知識與操作技能融為一體

在機電專業教學中，應高度重視理論與實踐相結合，只有充分將理論知識與實際操作結合進行教學，才能真正提高學生的技術應用水平。經過理論教學后，及時讓學生到相應的工作崗位進行實習，讓學生更加深刻的理解理論知識，熟悉應用相關技能。在實習過程中，學生可將課堂上學生的理論知識充分應用到工作過程中，進而獲取更高等的操作技能。同時，應用課堂上所學到的理論知識，學生可在實踐中更加有效的探索實際問題，積極思考解決問題的有效方法，促進自身能力得到全面提高。在一體化教學中，教師應及時發現學生存在的問題，并在課堂上對學生進行巡回指導，引導學生探索問題、解決問題，指導學生形成獨立思考問題、處理問題的能力。教學過程中的巡回指導與教學結束時的結束性指導，對教學質量的提高具有重要意義，這個過程中均涉及到理論知識和實踐。例如在《電力拖動》教學過程中，可將理論知識與實際操作結合進行教學，具體教學設計如表1所示。

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1)機械技術。是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。

2)計算機與信息技術。信息交換、存取、運算、判斷與決策，人工智能技術，專家系統技術，神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3)系統技術。即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4)自動控制技術。其范圍很廣，在控制理論指導下進行系統設計，設計后的系統仿真、現場調試、控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5)傳感檢測技術。是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程度就越高。

6)伺服傳動技術。包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件，對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化技術的主要發展趨勢

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，未來機電一體化技術將朝著智能化、高性能化、網絡化、微型化、模塊化、綠色化等多方向發展。

2.1智能化

人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。例如，在智能化房屋建設上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

2.2高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU結構，以多總線連接，進行高速數據傳遞，采有精簡指令集機，實時多任務操作系統并進行處理。設置多重緩沖器，故障診斷，自動檢錯、糾錯，系統自動恢復等技術保證該機電一體化產品具有高性能。

2.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事情。例如，研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品，也可以擴大生產規模。這就需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業，還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子(MEMS)技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。機電一體化是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。

2.4網絡化

網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。

2.5微型化

微型機電一體化產品向微米、納米級發展，體積小、耗能小、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優越性。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。

2.6人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。未來的機電一體化將會加速它們與生命機體的相似性，更加注重產品與人的關系(人一機的協調)并與人共生(人一系統一一體化)，更關注適宜人的使用與操作、人的可靠性及安個性問題。

2.7綠色化