機(jī)電一體化和自動(dòng)化工程新興領(lǐng)域
機(jī)電一體化一詞是由日本工程師Ko Kikuchi于1969年發(fā)明的。它是術(shù)語(yǔ)“機(jī)械”(“mecha”的意思是機(jī)制,即“移動(dòng)”機(jī)器)和“電子”的組合。該術(shù)語(yǔ)反映了該領(lǐng)域的基本性質(zhì),將電氣和機(jī)械系統(tǒng)集成到單個(gè)設(shè)備中。
機(jī)電一體化是一個(gè)多學(xué)科的工程領(lǐng)域,包括機(jī)械工程、機(jī)器人、電子、計(jì)算機(jī)工程、電信工程、系統(tǒng)工程和控制工程的組合。機(jī)電一體化專注于設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)具有機(jī)械和電子元件的產(chǎn)品。
機(jī)電一體化可以通過多種方式定義。這里有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
(1)將電子融入機(jī)構(gòu)
(2)機(jī)械與電子相結(jié)合,計(jì)算機(jī)智能控制
(3)利用機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的協(xié)同集成,生產(chǎn)增強(qiáng)型產(chǎn)品或系統(tǒng)
(4)復(fù)雜決策在物理系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用
(5)為機(jī)械設(shè)計(jì)添加智能或用智能電子解決方案替代機(jī)械設(shè)計(jì)
(6)機(jī)械工程、電子工程、軟件工程的協(xié)同組合
機(jī)電一體化的最終目標(biāo)是開發(fā)有用的產(chǎn)品和更經(jīng)濟(jì)、可靠和通用的系統(tǒng)。例如,機(jī)電一體化系統(tǒng)包括機(jī)器人、安全氣囊系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)和飛機(jī)巡航控制。
機(jī)電一體化也被稱為機(jī)電工程:
機(jī)電工程是一個(gè)新興領(lǐng)域,但它已經(jīng)以一種或另一種形式存在了一段時(shí)間。機(jī)電工程師巧妙地偽裝成以下許多人:自動(dòng)化工程師、控制系統(tǒng)工程師、數(shù)據(jù)記錄工程師、儀器工程師、項(xiàng)目工程師、軟件工程師、系統(tǒng)工程師和服務(wù)工程師。
機(jī)電一體化、機(jī)器人和自動(dòng)化工程重疊:
機(jī)器人技術(shù)被認(rèn)為是機(jī)電一體化的一個(gè)子集,因?yàn)閹缀跛袡C(jī)器人都是機(jī)電一體化,但并非所有機(jī)電一體化系統(tǒng)都是機(jī)器人。
機(jī)器人是機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)很好的例子。大多數(shù)機(jī)器人以協(xié)作的方式集成軟件、電子和機(jī)械設(shè)計(jì)(意味著各個(gè)組件以這樣一種方式協(xié)同工作,即組合效果強(qiáng)于每個(gè)組件的單個(gè)效果之和)。
機(jī)電一體化的其他例子是數(shù)字恒溫器和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。兩者最初都是作為機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,后來通過與電子控制和數(shù)字計(jì)算組件的集成進(jìn)行了改進(jìn)。
與機(jī)電一體化工程一樣,機(jī)械與自動(dòng)化工程的結(jié)合是將機(jī)械系統(tǒng)與電子、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的跨學(xué)科領(lǐng)域的一個(gè)例子。此外,在機(jī)械和自動(dòng)化工程中,除了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析外,還側(cè)重于過程控制、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)接口和軟件。
機(jī)械和自動(dòng)化工程課程的一些例子是機(jī)械和材料、熱流體、動(dòng)力學(xué)和控制、電子學(xué)、機(jī)器人學(xué)、設(shè)計(jì)和制造。
機(jī)電一體化領(lǐng)域的需求性:
在當(dāng)今世界,很難找到完全屬于電子、電氣或機(jī)械性質(zhì)的產(chǎn)品。這意味著今天的產(chǎn)品融合了不同的工程學(xué)科。機(jī)電一體化工程是不同工程學(xué)科的融合,因此對(duì)機(jī)電一體化工程師的需求越來越大。
機(jī)電一體化已成為現(xiàn)代全球經(jīng)濟(jì)的核心。根據(jù)美國(guó)國(guó)家儀器公司的一項(xiàng)研究,世界各地的機(jī)器制造商報(bào)告說他們必須制造越來越復(fù)雜的機(jī)器,但將這些機(jī)器推向市場(chǎng)的時(shí)間越來越少。為了應(yīng)對(duì)這種壓力,大多數(shù)設(shè)計(jì)公司和制造商越來越依賴機(jī)電一體化。最成功的公司是那些使用機(jī)電一體化或類似協(xié)作流程的公司。
大多數(shù)面向工程的商業(yè)和工業(yè)部門現(xiàn)在都專注于機(jī)電一體化工程,因?yàn)樗谶@些領(lǐng)域有多種應(yīng)用。隨著這些行業(yè)越來越傾向于先進(jìn)技術(shù),不僅大型跨國(guó)公司而且小型創(chuàng)新公司都在招聘機(jī)電一體化工程師。
機(jī)電一體化工程專業(yè)的畢業(yè)生可以在機(jī)器人、納米技術(shù)、自動(dòng)化、飛機(jī)工程、海洋學(xué)、石油和天然氣、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)找到就業(yè)機(jī)會(huì)。機(jī)電一體化在工業(yè)任務(wù)的自動(dòng)化中非常有用。
機(jī)電一體化工程師采用尖端技術(shù)設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)和管理工程系統(tǒng)。機(jī)電一體化工程在設(shè)計(jì)、研發(fā)、銷售、生產(chǎn)管理、安全和質(zhì)量等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
今天的機(jī)械設(shè)備由電氣、軟件和機(jī)械部件組成。這些類型的設(shè)備由機(jī)電一體化工程師設(shè)計(jì)和制造。機(jī)電一體化產(chǎn)品的同義詞是智能產(chǎn)品,是電氣、電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程相結(jié)合的產(chǎn)物。