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“思想是行动的前提基础。”若想充分实现我国机电技术专业一体化教学模式的改革,便需优先转变教学思想,强化一体化教学的思想意识,从教师到学生都能够积极主动的迎合一体化教学的指导思想。教师和学生均要认识到机电技术是一门集理论与实践为一体的课程,无论是理论知识还是社会实践均需要与社会需求进行准确对接,建立学以致用的而教学思想。此外,教师须认识到唯有让学生通过社会实践将理论知识转化成为实际效益才能发挥教学的价值所在,为了能够实现这一教学目标便需将原有的教学模式进行细化改革,并大胆的付出实施[1]。
2构建精准严密的机电专业实践教学体系
在机电技术专业一体化教学改革中,必须将实践教学进行细化分类并付诸实践行动。笔者主要讲其分为基础性实践教学和创新性实践教学,在实践推进过程中要完善专业课程标准和实践标准,让教学工作与各个环节进行合理配置,从而将机电技术一体化改革得以全面推进,让学生在实践的过程中掌握必备的、完整的和系统的技术。2.1完善机电技术工学结合课程标准。工学结合的课程主要包含着案例分析、辩论赛和情境演示等多种形式的课程,其有效贯彻与落实能够极大的影响一体化教学改革的前进步伐,让学生在理论与实践的学习中全面提升自身人文素养和专业技术水平,进而使得学生成为一个以技术水平为基础的复合型人才。值得强调的是,机电技术专业一体化教学在任何教育阶段都要将实践作为教学的关键进行把控,严格规范学生的实操课训练,让工学结合的课程标准得到保重,使得学生在新增的综合性实训中得到锻炼,并在毕业后的企业实践工作中做到“游刃有余”[2]。2.2校、内外的实训标准结合。2.2.1校内实训标准。校内的实训锻炼主要指学生在校内接受的理论与实践相结合的实操课训练,这是机电技术专业一体化教学改革必不可少的环节,学校必须要为学生构建科学、完善的实训教室,并规范实操课的相关规定,让学生能够在最基本的工程技术和操作技能方面得到良好的锻炼。校内实训课的标准制定要符合机电技术现代化社会发展的需要,主要包括设备的使用及保养、生产工艺和技术管理等方面的内容,教师作为教学的组织者和指导者,亦需要在课堂教学中给学生营造出良好的学习氛围,并根据不同学生的实际需求制定与之相对性的教学方案,让每个学生均能都在个人需求上对某一技术活操作进行集中训练,从而扎实的掌握相关技能,并为校外实习奠定坚实的基础。2.2.2校外实训标准。机电技术专业一体化教学必须要让学生接触校外实训,唯有让学生接触企业需求的工作任务才能在最短的时间内提高学生的技能水平,以及学生的对实际技术运用的了解。此外,在校外实训中,尽可能的让学生参加顶岗实习,顶岗实习能够让学生更加系统的了解企业对机电技术运用的实际标准,以及让学生更加明确现代企业设备、生产技术与科学管理方面的现状,并能够将理论知识与之进行融合,从而最高效率提升自己,并为学院的专业建设和教学改革积累宝贵的经验。2.3强化对学生社会实践能力的培养。社会实践能力的培养主要从两个方面进行标准的制定,一方面是深入社会实践中去,另一方面是进行社会调查。社会实践:学生在深入社会实践中时要充分利用本身的理论知识,将理论知识与社会实践训练进行良好的融合,在各个工厂和企业是单位等包含机电技术类工作的岗位进行实际操作,借此来提升个人的才干,以及培养个人的吃苦耐劳的精神。社会调查:学生需要对本地区或家乡的机电产品发展情况进行调查,在调查中对机电技术专业人才需求请款、人民生活水平等多方面进行分析,并做好详细的记录,从而在实践学习中打开眼界,了解机电技术的应用情况和发展前景,从而促进学生更加积极的投身与机电技术的学习中去[3]。
3强化机电技术专业实践教学管理模式
3.1完善开放性实践教学环境与内容。机电技术专业一体化教学改革必须要建立开放性的实践教学环境,将开放式的运用贯穿于实践规划教学任务中去,让学生能够严格遵循学校的教学工作安排,并全面吸收开放式的规划和设计任务,通过多元化的方式和手段让学校与校外企业进行系统交流,并模拟企业的正常运转模式构建相应的教学环境,让学生在校内亦能够轻松实现社会企业对其岗位的实际要求,以及实现虚拟的“校企联合”,使得学生在开放的学习环境中不断提高自己,成为企事业单位所需求的应用型人才。此外,在开放性实践环境的确立基础上,还应对机电技术专业的实践内容进行细化填充,使实践教学内容与企业的实际工作进行吻合。首先,教师可对实践教学内容进行模块划分、重组和重构,实质形成六个阶段的技能模块,并在不同模块中构建出不同专业的方向选修内容,给学生更多的选择机会和选择内容,实现全方位的教学内容开放。3.2革新实践管理主体,提高管理质量。机电技术专业一体化教学改革必须优先革新实践管理主体,从根本上提高管理质量。为了能够最大限度的提高管理效率,学校可以构建网络管理平台,将教学资源和实践教学资料在网上进行资源共享,通过这种开放性的实践项目能够让学生在网上实现约课和选课等选择,并为学生的学习成绩构建出周密的电子档案[4]。学校亦需要按照实践教学的管理要求开设实践项目,并在网络管理平台中进行,给予学生学习的多样化选择性,在此教学背景下学生的主体性地位得到了突显,对学生日后的实践性学习打下了良好的基础。
4健全机电技术专业一体化教学的保障体系
4.1优化机电技术专业一体化教学环境。强化教学环境的重要性在我国素质教育中早已提出过相关教学标准,良好的教学环境不仅能够激发学生的学习欲望,更能让师生充分发挥个人主观能动性进行学习钻研,无论是对教师的教学工作还是学生的学习质量均起着至关重要的作用。教学环境的主要影响因素主要是教师本身的教学模式,正因如此,在具体的教学环境优化过程中便难以有效的推进,很多教师的教学模式与教学手段已经在多年的教研工作中形成了固定的模式,很难在短时间内形成革新与转变。为此,这不仅需要教师要克服重重困难去完善自己,更要学生们认识到优化一体化教学环境对他们的益处所在,从而让师生之间携手共同努力,为一体化教学环境的优化作出努力。4.2加强师资队伍建设,提高教学质量。师资队伍建设的问题是影响机电技术专业一体化教学得以充分实现的关键因素,师资队伍的整体素养无法得到保证便会直接影响教学质量的提升,高校自身必须要对教师队伍进行整合,优化教师资源,积极创设“双师型”的教师队伍。即教师的理论知识水平与实践操作技术水平协调同步,并能完全满足现代化机电技术专业教学的标准。学校可通过教师资源的“周期交换”实现不同院校教师理论知识水平均衡发展,另一方便,亦可以通过“校企结合”的方式让教师深入企业实践中去,保证教师的实践技术水平能够及时得到更新。唯有如此,才能让机电技术专业教师的教学质量不断提高,推进一体化教学建设的稳步实施。4.3规划教学器材与教材,推进教学的顺利实施。机电技术专业一体化教学改革是一个比较新的事物,当前我国各个高校在该专业的教材设备和器材运用上还未完全跟紧教育的发展步伐,使得众多学校的机电技术专业教学工作没有得到顺利的实施[5]。为了能够满足一体化教学改革的需要,高校必须周期性的对教材进行及时更新,切实完善教材中的理论知识内容,在教材的选择上要尽可能使其他院校进行统一,保证机电技术人才实现均衡发展[6]。此外,笔者认为在教材的编排上应该考虑到学生的个性化特征,在每一章节的理论知识中穿插上一定的实操课训练图形,让学生能够根据自身的学习水平进行针对性的选择,从而保证整体的教学质量。
5结束语
综上所述,社会的高速发展推动着我国机电技术工程的良好发展,在机电技术工程日益成熟的背景下,社会机电技术工程对机电技术专业人才的培养不断提出新的标准。笔者认为,高校要切实推进机电技术专业教学改革,不断探索新的教学发展模式,努力将理论知识与实践技能作出系统的结合,并积极更新教学内容与社会的实际发展需求进行精准对接,培养出社会发展需要的人才。
作者:张帆 单位:无锡商业职业技术学院
参考文献:
[1]王超.技能大赛引领下的机电一体化技术专业教学改革与实践[J].机电技术,2011,34(5):158-160.
[2]张启福,赵红.中职机电技术应用专业一体化实训室设计与实施[J].科学咨询(科技•管理),2014(10):113-114.
[3]袁建锋.基于中职机电技术应用专业项目一体化教学模式构建的分析[J].广东科技,2014,23(24):170+146.
[4]郝巧梅.机电一体化专业课程改革调研报告及改革建议———进行课程整合、实行理实一体的项目教学[J].科技创新导报,2012(17):165-166.
关键词:机电一体化 实践教学 教学改革
Abstract:Based on the training goal of higher vocational talents,combined with the professional characteristic,put forward to electromechanical integration professional teaching reform suggestions:the curriculum system structure adjust; reasonable arrangements for the teaching link of practice teaching;reform measures.The combining theory teaching with practice teaching,to improve the practical ability of students,to train high-quality talents.
Key words:mechanical and electrical integration practice teaching teaching reform
1、改革课程体系结构
机电一体化专业是一个目标岗位明确的专业,其面对工作任务具体、技术性强、技能要求较高。随着机电技术愈来愈多地应用信息技术、计算机技术和自动化技术等,机电技术的学科结构、研究方向都发生了较大的变化。因此,机电技术专业在一定程度上要进一步拓宽专业口径,新的强电专业的人才必须掌握更多的信息技术、自动化技术和计算机技术。针对机电电气自动化技术的不断发展变化,课堂理论教学内容也应进行适当调整,对专业的课程设置进行调整,删除一些陈旧落后的技术课程,加入一些最新技术和当前应用比较广泛的技术作为课堂教学内容。
2、实践教学的途径和方法
实践教学强调的是实践,本质是教学;实践是实现教学目标的途径。显然,坚持理论与实践结合,知识与能力并重,求同与求异兼顾,求新与求实并举,师生互动,诚信为本,注重实效。
2.1 准确定位,细化目标
通过实践教学的学习,学生应在专业技术能力、方法能力和职业能力等方面综合达到:(1)学会操作。通过校内理论知识学习和实践课专业技能训练,使学生掌握维修保养工艺和进行电梯操作。(2)学会工作。通过课程中技术知识学习和职业素养的形成性培养,使学生能够完成校内高度仿真的工作任务,达到顶岗实习的业务能力要求和职业素质要求。(3)学会学习。通过项目教学、案例教学、讨论式教学、实践教学的教学模式,培养学生的自主学习能力,提高方法能力与交流合作能力,为今后的终身学习奠定基础。(4)学会发展。通过课程中得实践教学模式和顶岗实习,让学生经历由理论教学、模拟教学到真实工作实践的学习过程,以获取工作经验,提高职业认同感,实现职业生涯的自我发展。
2.2 改革教学方法,丰富教学手段
首先确立学生在实践过程中的主体地位,强化教师引导者、辅助者的角色,鼓励学生开展自主式、合作式、研究式的学习,在实践过程中独立思考、独立设计、独立操作。要建立行之有效的开放教学模式与管理机制,使有限的资源向学生全面开放。并要加强中心数字化、网络化建设,在实践教学中引入信息技术、多媒体技术、网络技术,实现教学手段的多元化、现代化。而且要制定科学的考核与成绩评定办法方法,以注重基础、突出能力、鼓励创新为原则,采用笔试、答辩、实际操作和创新成果相结合的形式进行考核,要求学生懂设计和操作,又懂原理和思想。
2.3 行业背景,现场支撑
工科在实践教学中往往由于实验实训条件不足而采取利用社会资源的办法加以解决。以行业为背景,依托企业建立稳定的实训基地,是一条独具特色的实践教学路子。高职教育质量的关键在于切实加强技能性和实践性环节,积极推进产学合作,促进高职教育人才培养模式的改革,大力加强实践性环节的教学。按专业组建实习、实训基地、探索建设教学、科研、生产、培训相结合的多功能实训基地。同时,要建立相对稳定的校外实习、实训基地,在互惠互利的基础上,充分发挥社会教育资源的效益。另外采用双师型教师授课。老师有企业的经验,在理论课辅导中,教师可把讲解书本知识与解决实际问题结合进行,同时将自己的科研成果与学生在生产实际中遇到的问题结合起来讨论、交流,通过师生互动和智慧碰撞,实现“产、学、研”结合。在实践教学中,教师凭借丰富的实践经验,在帮助学生掌握实践技能的同时,还可从解决实际问题入手,促进学生所学理论知识的巩固、深化,实现新的创新。
3、实践教学改革的措施
为提高实践教学在实际工作中的应用,当前应做好以下几个方面的工作:(1)在传统实验教学中,讲授法是教师根据已经积累的实验知识和经验提出问题,并要求学生回答,通过师生间的对话交流,引导学生独立思考,以获得实验课程的知识和巩固知识的方法。信息技术条件下,教师在实验课程进行中的实现形式更加多样,教师可以利用即时通讯软件,实现实验教学的即时评价,也可以进行以班级为单位让学生畅所欲言,以得到更好的实验教学。但更多的是利用邮件形式,与学生进行个别交流。教师还可以将实验谈话的规模加以夸大,让学生通过电子公告板的形式,实现师生间的双流。(2)将实验室建设置于社会大系统中,并按照社会积极的发展全面系统地进行实践教学内容的设计,包括实验堆理论的专业层次和动手层次的要求,力求所选的资料具有代表性、全面性、合理性。改进资源投入方式,已达到控制实验的最优化。(3)加强合作与参与实验教学方式。合作与参与教学方式在今天尤为重要,因为教育是一长期积累和持续发展的过程,通过学校与企业、公司建立合作关系,不仅提高了试验的效率解决了一些资金问题,而且可以指出学校教学中的不足。
参考文献
【关键词】高职高专;机电一体化;实践教学;研究;探索
我国高职教育是以培养学生的技术知识和岗位应用能力为主的学校。因此,高职机电一体化专业实践教学体系必须紧紧围绕着地方市场经济的需求以及在支柱产业的应用,以符合企业的经济发展趋势为教学基础。机电一体化由于从事范围比较广,不受行业和岗位的限制,并且由于企业不停的引进先进的设备和生产线,对机电一体化专业的毕业生需求很大。在这样的背景下,对实践教学体系的研究与探索是有必要的,具体内容如下:
1.高职机电一体化实践教学的现状
高职教育在机电一体化专业中的培养模式和教学手段以及人才培养等方面比较落后,在实际的教学过程中必须摒弃传统的教育模式,建立以市场经济机制为变化的教学观念,真正的做到以人才输送和塑造技术性人才为主,加大对实践教学的重视和鼓舞,以培养具备解决能力和动手能力的综合型人才为主,因此,教师有必要转变思想意识,重视实践教学。
实践教学和理论教学的关系是相互依存以及相互促进的,具体表现在,理论是实践的基础,实践是理论的落实,但是在实际教学过程中,相对于机电一体化专业的理论体系的完整,实践教学体系还未从根本上得到建立或完善,另外在实际教学中,实践教学始终是出于辅助地位,教师对课程的安排和环节以及内容衔接上都没有精心设计,导致没有根据企业的需求进行安排以及学生的兴趣不高。其次是在教学中理论教学与实际教学的教师是分开的,理论教师不能知道实训内容,实训教师的基础概念知识比较薄弱,无法进行课堂教学,这种“双师型”教学方式比较普遍,容易使讲授内容上无法进行紧密联系。最后是没有建立确切可行的实践教学大纲以及实践教学要求和评估体系,真正的建立一个实践教学管理的现代信息化管理系统。
2.高职机电一体化改革的主要方面
2.1实践教学内容体系的合理
高职教育对实践的内容要进行合理与科学的分配,通过实验和社会实习以及课程设计与毕业设计等几方面的配置从而建立与完善实践教学内容体系。整个体系从三大模块进行构建,将实践环节的各个任务进行落实与贯彻,三大模块主要是基础技能与专业技能以及综合应用技能,其中基础技能是后续模块顺利进行的基础以及必备条件;专业技能是对所有岗位要求的关键,特点是与理论知识联系紧密,有利于学生对专业整体的认知和技术的抽象理解;综合应用技能主要是在之前的基础上着力培养学生的应用能力和解决实践中的工作问题,让基础技能和专业技能得以紧密联系和实际应用。另外,教师在展开教学的时候,可以根据市场经济发展的状况以及人才需求的程度,对所学内容课时上进行适当的调整以及拓展一些新的教学内容,让学生所学知识永远是跟随着时代的发展而发展,进步而进步,有利于人才的输送。
2.2实践教学信息管理的完善
科学的实践教学体系的建立必须要构建在系统以及规范的实验室综合信息管理系统的完善。教师在实践教学过程中可以采用结构化的方法以及利用网络与数据库管理技术的支持,实行实践教学整个环节的掌控。例如是基础数据的管理,对机电一体化各班级学生和教师的资料管理和实验室教学和机械设备的管理提示,让师生在实践中重视管理制度和设备保护的意识,信息管理可以通过绩效评估方式以及综合查询等信息管理,客观评价学生的掌握能力以及教师的教学效率,有利于学校对学术整体知识的把握和对人才数量的明确,有利于学校有指标有目的的进行人才输送的工作。另外,实验室综合信息管理系统是实践教学管理组成的一部分,不仅是对学生的资料以及选课和成绩查询以及其他信息查询的功能,也是对实验室内的设备和易消耗品的一个资产管理与保护的过程,完善实践教学信息管理有利于对学生和教师的综合把握,在开放式的管理模式中加强师生关系。
2.3实践指导教师素质的提高
实践指导教师素质的高低直接影响着教学质量以及学生的实际应用水平以及实验室的管理水平和实验器材的利用率与使用率。因此,提高实践指导教师的专业素质必须满足两个方面的需求,首先是必须具备组织能力,在实际教学中可以有效的对实验室制度的贯彻、执行和实验器材的维护以及对学生分配、组织和管理的能力。其次是不仅有着实践教学的基础,对专业理论教学也有着一定的素养,在教学过程中可以很好的将两者进行总结。学校可以通过激励机制对教师结构进行一定的整合,培养教师的竞争意识和努力提高自身专业水平的竞争观念,对在实践教学中有所创新和落实贯彻的教师实行优先晋升或者是奖金给予的方式,另外也可以通过内部培训和学术交流或者是进修的方式鼓励教师进行再次深造,学校对用人岗位上必须通过岗位内容和实际需要,有计划和有组织的让教师在第一生产线上进行实践教育。
3.总结
综上所述,高职机电一体化专业实践教学体系是有利于贯彻和实行高职院校教育目的和人才目标的培养。重视实践教学体系的建立,有利于根据市场经济行情去塑造相关产业的人才,培养学生岗位的应用能力,达到岗位与理论的相一致,在实际工作管理过程中,认识实践教学体系现状的基础上可以适当的进行实践内容和实践信息以及教师的专业素养等三方面进行完善,真正的丰富和完善体系的教学系统,打造机电一体化专业的独有实践教学体系。
【参考文献】
[1]王瑞兰,严振,欧阳蒲月,许峰.高职院校实践教学体系的构建与实施探索[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2008(04).
【关键词】建筑机电;一体化技术;发展趋势
前言
建筑施工机电一体化技术就是由机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合利用各种技术的产品,也是高科技中微电子技术向传统建筑施工机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。建筑机电一体化技术顺应了高科技发展的规律,显示了高科技领域在建筑施工机电一体化中强大的生命力。由于建筑施工生产需要将数以百万吨的建筑材料在平地上建筑高楼大厦。,通过建筑动力机械将建筑材料运送到指定位置上,需要利用大量的建筑施工机电设备联合工作才能完成这一目的,而建筑施工机电一体化的建筑施工机电产品则是实现高产量、高效率的最佳选择。建筑施工机电一体化是将传统的机械设备与高科技的电子技术融为一体,使建筑施工机电在物流、能流、信息流融为一体,成为适应建筑生产的最佳工具。
1 建筑施工与机电一体化的应用
建筑业在我国四化建设中有举足轻重的地位,目前从业人员以干万计,但绝大多数的施工作业仍以手工为主,至多不过是再配上一些原始的机械设备,因此,效率低下,施工危险,环境恶劣,质量难以提高等问题,长期困扰和制约着建筑业的发展。本文作者在参与主持“高技术在建筑施工领域中的应用与发展”的软课题调研中,占有国内外大量的资料和信息,在此基础上,从我国国情出发,探讨了我国建筑业高技术发展的方向,可供有关方面参考。关于机电一体化,在“高技术在建筑施工领域的应用与发展”课题调研中曾提出过,它与电r讨一算机在施工管理中的应用、建筑机器人、自动测量和检测技术以及施工自动化等均应视为建筑施工领域的高技术。但在这当中,机电一体化是核心,它代表了施工机械的主要发展方向,而施工机械的机电一体化、机器人化同其他高技术的综合应用又开辟了建筑施工高度机械化、自动化的发展前景。
2 建筑施工的机电一体化是发展方向
根据1992年4月在德国慕尼黑举办的第23届国际建筑机械和建材机械博览会的分析得出,目前建筑机械领域的技术进步不是表现在具有革命性的发明创造上,而是表现在进一步演变与发展之中。
2.1 建筑施工的机电一体化机械的发展趋势:
2.1.1 建筑机械微电子技术与机电一体化。
微电子技术是在传统的电子技术基础上发展起来的渗透性最强、影响面最广的高技术。微电子技术,讨一算机技术与施工机械相结合促进了施工机械自动化、机器人化的发展。
2.1.2 建筑机械的自动化与建筑机器人的实用。
目前已出现采用程序控制起重臂运动的液压挖掘机;系统控制混凝土布料杆的自动化混凝上输送泵;用于喷涂各种涂料的移动式多关节机械手;在施工现场进行混凝上地面磨光、建筑物立面检修,以及钢结构防火涂料喷涂等作业的建筑机器人等。
2.1.3 节约能源和环境保护,实现人类与自然的和谐。
从高技术在建筑施工领域的应用和发展的角度来看,施工机械的机电一体化是一个核心问题。虽然自80年代以来国内相继研制开发出多种机电一体化的建筑机械产品,但从整体看,建筑施工机械的技术进步仍然表现在从手工操作到采用机械,经半机械化到机械化的发展演变过程;而从世界范围看则表现为建筑机械向机电一体化、自动化发展并以此为基础,进一步向施工自动化方向发展的趋势。这样做可以节约资源,保护环境,实现人类与自然的和谐。
3 建筑机械机电一体化设备的分类
施工机械机电一体化、自动化的发展可以分为四代:第一代是为了解决石油危机的节能年代;第二代是了解决易于人工操纵的电子控制年代;第三代是为进行某种固定作业的半自动化操作的年代;第四代试图进行全自动化操纵的年代。目前先进的工业国生产的施工机械基本上属于第三代。
3.1 建筑机械机电一体化设备分类:
3.1.1 机电一体化监控设备通过微电子技术控制机械自身或外界情况,把机械的状态量显示在电子盘或数字盘上,必要时能发出声音或使机械停止。这种监控装置广泛应用于推土机、挖掘机、装载机上。起重机上装的力矩限制器也是起监控作用的。更为先进的有能够测量本身位置的施工机械,以及能够测定工作对象的状态,并把它作为图象信息传递的各种机器人施工机械得到广泛的应用。
3.1.2 机电一体化遥控设备 在工作环境恶劣,尤其是存在危险时(如强烈噪声、剧振、高温、水下、地下、有滚石危险等情况)操作者都可以通过遥控器在远距离操纵机械。
3.1.3 机电一体化半自动设备不同的施工机械,其实行自动化的部分也不相同。有的是压力、速度、流量等控制的自动化;有的是作业装置的自动化;有的是行走机构的自动化。为使操纵技术易于掌握,往往需要对操纵技术要求高的部分实现自动化。
3.1.4 机电一体化全自动设备即操作者不用驾驶机械,只需操纵起动开关施工机械即能根据所给定的施工要求自己判断和自行作业。但到目前为止世界上还没有完全不用人的施工机械。
3.2 建筑机械机电一体化的发展情况。
3.2.1 机电一体化的土方机械 目前国外液压挖掘机已基本实现自控,应用了电子控制的负荷传感系统。它不仅能够对发动机和油泵进行电子控制,而且整个机械的动力系统也全部由电子控制。推土机装有“作业方式自动选择系统”,如履带板滑动控制系统,能不断检测滑动率、发动机输出功率和牵引力,当滑动率超过一定值时.可自动改变推上机牵引特性,保持最佳牵引力。翻斗车继应用电子控制传动机构,微电子监视系统之后,于80年代中期又出现了机电一体化的发动机系统和悬架系统(根据感觉行走状态改变缓冲系统,提高操纵的舒适性)。目前国外已出现无人驾驶翻斗汽车。
3.2.2 机电一体化的起重机械 经济发达国家正致力于智能型起重机的研究开发。智能型起重机装有微电脑,红外线和超声波传感器,能探测施工现场是否有人及其他障碍物。移动式起重机,采用电子控制式全自动传动装置,变速操作自动化,自动检测外伸液压支腿的伸出宽度,防止倾倒。现代的各类起重机均装有电子力矩限制器,当吊重与.吊臂的合成力矩达到额定值的90%时,会及时发出警报;达到100%时,发出强警报,同时自动停止工作。在大型工地上同时使用多台塔吊施工时,为防止吊臂相互碰撞,每台塔吊均装有防碰装置,操作者通过电视监视器可看到与相邻塔吊的三维图像,遇有碰撞危险时能立即发出警报井自动减速和停止。
4 结束语
改革开放以来,随着高科技的发展,微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展,信息流成为机电一体化的主要特色。建筑机械机电一体化的产品实现了自动化、数字化、智能化,在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此,建筑机械机电一体化技术是建筑业信息化的重要高新技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在建筑采、掘、运装备的应用和推广方面极大地提升了我国建筑生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的建筑工业生产打下了扎实的基础。
参考文献
关键词:机电一体化;执行元件;方案设计
机电一体化技术的迅速发展使得机构在实现原理和组成内容等方面有了突破性的进展,发展成为具有更广泛意义的广义执行机构。广义执行机构是由是驱动元件与执行件(或执行机构)组成的可控执行机构,是机电一体化系统的核心。广义执行机构最主要的特点就是可控性,它的输出运动是由机构参数和输入函数共同决定的,改变控制程序就可使同一机构系统实现不同需要的输出运动或改进机构的运动和动力参数,因此广义执行机构具有传统机构无可比拟的优越性和更大的设计空间。电动机是将电能转化为机械能的装置,可以说是现在世界上使用最普遍的装置,如果没有电机这样的装置,我们甚至无法想象我们这个世界会是什么样子。但原始的电机的功能却是单一的,就是接受电流以后转动,转数是恒定的,然而,人们对生产、生活的速度要求却是多种多样的,由它带动的机械对转数的要求也是多种多样化。
一、总体方案设计思路
1.总体设计要求
盖板能够实现可靠的打开及关闭是实现远程操控系统在各种恶劣环境下可靠地执行勤务和值守任务的保障,也是远程操控系统实现从勤务状态到戒备值守状态快捷、可靠、准确转换的关键。因此,为使此机电一体化执行元件在远程操控的各种工作状况下均能可靠地工作,其总体设计应满足如下要求:(1)应保证盖板在关闭状态下,密封可靠.具有防雨、防潮、防盐雾侵入等功能,并且使关闭后的盖板结构牢同,具有防盗、防撬和防撞击功能。保证此机电一体化执行元件在承受较大的外力撞击后,仍能正常可靠地工作,盖板仍能正常、轻松地开启。(2)盖板的开启和关闭应平稳、可靠、快捷,并可同时实现自动扁闭和应急人工手动启闭。具有机电联动互锁功能,保证自动启闭可靠、准确,手动扁闭轻松、方便,不误动,不锁死。(3)此机电一体化执行元件结构应尽量紧凑、体积小、重量轻,以便于在整个系统中的结构布置。(4)所控制的盖板在开启位置同样应保持锁定状态,并能保证在承受高频、强冲击载荷作用下不致松脱,从而造成误关闭的现象。
根据以上总体设计的要求,初步设想盖板采用骨架式蒙皮结构,为防止盗撬并适应各种恶劣的工作环境,盖板的启闭门轴以及启闭用机电器件在盖板关闭的状态下均应藏在平台本体的内侧。盖板关闭的锁定装置考虑采用具有防盗撬功能,能同时承受纵横向载荷的卡板式机械电子双控互锁式门锁,要求门锁在盖板承受较大的撞击后,仍不失效且能正常开启。另外,卡锁装置应与盖板自动启闭驱动和传动装置实现联动。当采用电子开锁时,应在开锁同时,接通驱动电机和电磁离合器,使盖板自动启闭。而当采用机械开锁时,则应切断驱动电源并使离合器分离。
2.机电一体化执行元件组成和接口
本文所研究的机电一体化执行元件主要分为三个部分:机械部分、电驱动执行部分、信号检测及控制部分,机械部分主要包括盖板、滑轨、减速器、丝杠等构件。电驱动执行部分主要包括驱动电机、电磁离合器以及卡锁电磁铁等构件。信号检测及控制部分主要有单片机、各传感器及数据传输总线组成。机械部分和电驱动执行部分完成整个过程巾的运动和能屠传递,信号检测及控制部分负责监测和接收盖板的状态信号,对数据和信息进行存储、变换等处理,并发送指令给驱动电路,以完成规定动作。
二、各组成部分方案设计
1.机械传动部分设计
本机电一体化执行元件的传动机构主要由电机、减速机构、离合器和丝杠等组成。通过驱动电机,经减速器带动丝杠转动,然后再通过与之配合的螺母把丝杠的旋转运动转变为盖板的平行运动,从而控制盖板的打开与关闭。减速器采用齿轮减速,主要是考虑其体积小,重量轻,传递转矩大,并且启动时转动惯量较小。采用滚珠丝杠主要是考虑其传动比大,轴向推力大,可使盖板肩闭轻松方便,另外,滚珠丝杠为非自锁丝柙,其传动具有可逆性,当位于减速器与滚珠丝杠之间的离合器脱离时,盖板町采用手动启闭,而不会由于传动链逆向自锁而卡死。
2.机电一体化执行元件工作流程分析
此机电一体化执行元件要实现远程控制,通过操作上位机发出指令来控制远程的电机正反转以及停转来控制盖板的打开和关闭。并通过检测装置检测盖板的位置和工作情况,并把盖板的工作状态反馈给上位机。在本机电一体化执行元件中主要是对盖板打开以及闭合的控制、卡销电磁铁和电磁离合器的控制。经过各方面的考虑,其中包括成本的考虑,选择采用位置控制的方式。通过对被控对象位置的检测达到系统控制的目的。盖板开启至工作位置时的锁定可采用常闭式电磁铁控制锁定销的运动来实现。在开启位置卡锁电磁铁断电将盖板锁定。而要将盖板关闭时,电磁铁工作,盖板解锁,即可在动力驱动下关闭。盖板的锁定机构要同时具有手工解锁功能,以备手动启闭盖板之需。
三、信号检测与控制部分方案设计
在盖板平台的控制系统中,单片机控制器通过CAN总线可以从上位机获得控制指令和运动数据,控制器输出的控制信号,经电机驱动器处理后控制直流电动机,从而控制盖板的运动。主控模块作为控制系统的核心部分对此机电一体化执行元件进行统一安排和调度,它通过分析监控平台传送的控制指令、系统状态和全局环境信息,规划盖板运动的轨迹并完成相应的运动控制。控制部分实现的功能:(1)实现盖板的开关动作:在单片机的作用下,控制电机实现盖板的开关动作。(2)实现微机软件控制盖板:利用计算机的软件实现单片机与上位机的通信,完成盖板的开关动作。其中系统的主要部分就是单片机控制外部电机的转动以及单片机和上位计算机的通信。这两个功能正是单片机系统中常用的关键技术,本论文在后面的章节中将会着重介绍这两个方面的功能。此系统具有以下特点:(1)使用方便:体积小,重量轻,不占用太多的空间。(2)操作简单:操作人员通过远程计算机实现盖板的开关动作。(3)程序简单:无论是计算机还是单片机的程序都很简单,不占用太多的程序空间。(4)成本低:使用最为简单的控制方案。本系统对盖板的控制更加智能化,开关过程更加可控化,可以利用一个单片机控制多个盖板的开关动作。甚至可以通过微机和单片机的连接,在用户的可视化窗口上随时控制盖板的开关,从而形成一个较为智能的盖板控制系统。基于单片机的盖板检测与控制系统可以分为:(1)微机及控制软件:提供用户微机程序界面,并将用户对盖板的操控转化为控制指令发送到下位机。(2)单片机控制单元:监测和接收外部状态信号,并发送指令给驱动电路,控制盖板的开关。(3)驱动电路:驱动盖板的电机动作,带动传动机构实现盖板的开关。(4)检测部分:利用传感器检测各器件的状态,并进行反馈。
总之,随着科学技术的飞速发展,特别是机电一体化技术在诸多领域的应用,促使系统的智能化程度越来越高,并日益成为此类执行元件发展的一大趋势。
参考文献:
[1]李慧君,张青,田志斌.机电一体化系统概念设计过程模型的研究.机械设计与研究。2002,11―12
[2](日)曲泽真渊.电动机的选择和使用方法.上海科学技术文献出版社.2006(03)