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机械电子工程

机械电子工程专业俗称机电一体化,是机械工程与自动化的一种。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法,计算机软硬件应用能力,能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。机械电子工程是科技高速发展以及学科相互链接的产物,它打破了传统的学科分类,集诸多技术特点于一体。它的出现代表着新技术、新思想、新研究方式和新研究目标的产生。各国的研究者们一直致力于明确机械电子工程的定义和概念,估算机电产业对国家和社会所代来的价值,并对机械电子学科的未来发展做出研究。在我国,很多高校也在致力于如何更好地推动机电教育事业的发展。

但就目前而言,对机械电子工程综合性、概括性的论述相对较少。全面地认识和理解机械电子工程的内涵及外延有助于机电从业人员以及机械电子专业的学习者更好地在该领域进行相关研究和深入学习 。

机械电子工程的知识体系来源于学科间的交叉融合。它是机械、电子、控制、信息、计算机、人工智能、管理等诸多理论体系的集合。其特点是知识结构庞大、理论丰富、应用范围广泛。现如今,国内外许多大学的机械电子专业课程主要是由机械工程、电子工程、计算机科学以及控制工程中的部分课程整合而成。这对本专业所培养的学生而言,是具有一定难度的。故机械电子工程所要求的人才及人才知识结构、技术素养等明显不同于传统的机械工程人员。国外一些企业也开始认为,机电人才对它们的吸引力更大 。

机械电子系统早已在我们的日常生活中广泛应用。如果没有多项技术的面向未来的技术和知识交流,那么就不会产生安全气囊、防滑刹车系统、复印机、CD机、行驶模拟装置和自动售票机等一系列运用了机械电子技术的产品。机械电子是工程科学中的一个跨学科专业,在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。必须继续结合这些传统学科的方法和工具,掌握网络中实现信息安全的相关技术。才能继续发展机械电子的产品、系统和制造方式。只有这样,才有可能将传感器、执行元件和信息处理融和在一个机械设计中,从而使用其产生的协同工作效果。电子工业、微电子技术和计算机科学的迅猛发展扩大了机械电子系统的运用。机械电子不仅仅局限于机械制造某个固定的方向,它同时还受到该领域所有分支学科的影响。

1993年,波鸿应用科学大学才把机械电子作为一个专业独立出来。在此之前,机械电子只是机械工程的一个专业方向和重点课程,这种情况仍旧广泛存在,甚至被划分在精密仪器技术专业中。迄今为止,已经有几所综合性大学和约30所应用科学大学将其列为独立的专业学科。

机械电子的工程师必须对专业有全面和系统的认识,并且与机械制造、电子工程和计算机科学领域的专家合作。与这些专家不同的是,机械电子的工程师应该具有通才的素质,对项目和问题有决策和协调的能力。如前所述,本专业由三个学科的内容交叉而成,课程的设置也是如此,包括了上述三个传统专业的课程。机械电子专业可细分为机械电子系统(传动和模拟技术,机器和设备,机械人技术及其运动系统,传感和执行元件技术,测量技术和图像处理等),微型,超微型机械(微系统技术,微型和精密仪器的功能组,微系统的测量技术等)和生物机械(机器人技术,生物系统,仿生执行技术,控制和设计,控制系统等)。不同大学的专业设置不一样,取决于专业的具体方向和培养重点的不同。

1机械技术

作为机械电子工程的支撑学科与关键技术,机械制造技术是其最为重要的影响元素。可以说,它是一个载体或“母体”。机械电子工程可看做是多种技术向机械技术渗透的结果。但是,机械电子产品及系统的设计思维、设计理念、设计方法与机械制造技术有很大区别。所以,对于机电行业人员来说,从传统的机械思维模式向机电思维模式的转变是尤为重要的 。

2电子技术

电子技术根据系统要求,应用电子学理论,运用电子器件与机械元件,采用某种控制策略,设计和制造出满足需求并实现特定功能的电路或电子系统,从而投入到机械电子系统或产品之中 。

3自动控制技术

当代的自动控制技术应用于生产、生活、军事、管理、教育等各个领域。自动控制技术就好比一颗粒子,附到某种物质上,它就具有某种物质特定的性质。在机械电子工程中,自动控制技术是控制理论的实践应用,其通过系统已存在的硬件设备和软件系统,结合多种技术,选择控制方式来完成某种控制任务,保证某个过程按照预想进行,或者实现某个预设的目标 。

4检测传感技术

检测是指在各类生产、科研、实验等领域,为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。检测传感技术的日益发展提升了机械电子工程的智能化水平,它的精度将直接影响系统的响应特性 。

5信息处理技术

为了更进一步地发展机械电子工程,必须提高信息处理设备的可靠性、加快处理速度,并解决抗干扰及标准化问题 。

6伺服驱动技术

要实现机械电子工程全面、高速、准确地发展,毋庸置疑,伺服驱动技术具有很重要的地位。近年来,随着工业自动化的飞速发展,伺服驱动技术也在朝着变频化和交流化迈进。伺服驱动技术直接决定了机电系统的准确性、快速性以及灵活性 。

7系统总体技术

系统总体技术是一种运用宏观方法和思路,从整体目标出发,对系统总体进行研究的综合应用技术。系统总体技术加强了机械电子系统的宏观性,增加了机电产品的稳定性 。

机械电子工程专业培养具有机械电子工程专业基础知识与专业技能,能在生产一线从事机械电子工程专业产品的设计制造、控制开发、应用研究和生产管理等工作的应用型高级专门人才;培养能在中、高等职业教育领域从事机电一体化专业的理论教学、专业实践指导和学生管理工作的复合型职教师资。

1.具有制图、机电信号采集转换与检测、机电系统微机与PLC控制、文献检索等基本技能。

2.具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能。

3.具备运用现代技术手段测试机电参数、合理运用机电设备的能力。

4.具有机电产品的开发运用能力。

5. 具有机械、电子、数码等产品结构研发设计的能力。

6. 具有机械、电子相关生产企业及研发机构的管理能力。

电工与电子技术、机械制图、工程力学、机械设计基础、机械原理、机械制造基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、电气控制与PLC、单片机原理与接口技术、数控原理与维修、机电一体化系统设计、先进制造技术导论、C语言程序设计、理论力学、材料力学。

毕业生可到各类机械设计与制造企业、电子及电器企业及其它生产部门、公司、科研与教学部门从事机电品的设计、制造、管理、教育教学、开发、销售及技术服务等工作。

强调机械动手能力与机电控制能力相结合,侧重于机电控制和数控维修。以数控所需各种能力为主线,突出机电控制的专业核心地位,培养会设计、能编程、具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能的技术工程师和职教师资。

二级学科国家重点学科(机械电子工程)的所在院校:

院校名称

学科性质

学科说明

哈尔滨工业大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

北京航空航天大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

北京理工大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

湖南大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

华中科技大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

吉林大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

清华大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

上海交通大学

一级学科国家重点学科覆盖

西安交通大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

西南交通大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

燕山大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

浙江大学

二级学科国家重点学科

国家级特色专业

中南大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

重庆大学

二级学科国家重点学科

一级学科国家重点学科覆盖

国防科学技术大学

二级学科国家重点学科

西北工业大学

二级学科国家重点学科

上海大学

二级学科国家重点学科

机械电子的工程师可在机械和设备制造、电子工程和电子工业等重要领域担任职务,就职于需要使用汽车和航空制造技术、自动化技术、机器人技术、微型和精密仪器技术、印刷和媒体技术、音频视频技术、医疗技术的企业。机械电子广泛应用于例如感应机器人,自控机床设备,医疗微型器械以及现代化轿车的传动机构。

机械电子的工程师可承担创新、设计、装配、制造、生产和调试的工作,以及系统规划、方案设计、前期工作、质量控制、销售、客户服务、使用培训、咨询和售后服务的职责。

开展了从微工艺、微测试、微器件到微系统广泛研究并取得多项填补国内空白、国内领先乃至国际领先的研究成果。先后获得国家科技进步二等奖2项、三等奖 1项、全国科学大会奖 1项及省部委奖励10余项。目前正在承担国家973项目、国家S863项目、国防“八五”攻关、航天部862项目、国家自然科学基金重大项目等研究工作已成为我校培养博士生和硕士生的重要基地之一。

传感器、执行器与智能测控方向。开发了具有自主知识产权的传感器与测力仪的系列新产品,销往国内外。先后获省部委科技进步奖12项。在智能测控方面,创建了新的时频分析方法。开发出的具有独立版权的“PDM2000设备预知维修和故障诊断系统”,被誉为国内唯一能与进口仪器抗衡的并可替代进口的故障诊断产品。

研发出具有国际先进水平的天线罩几何厚度及外廓形测量仪和数控齿轮定量冷精挤加工设备。仍在承担航天工业总公司某厂的火箭发动机推力室仿型加工任务和第二代大型数控壁板铣床的研制、导弹天线罩精加工及测试设备等任务。

MEMS是20世纪末诞生的新兴、前沿和交叉学科,它一诞生就引起各国科学家、政府和产业部门的高度重视,被称为是当今十大科技之一。

压电式传感器及其测力仪的研究与开发属我国起步最早的学科之一。在压电基础理论与应用方面取得多项具有开创性的理论研究成果,其中压电效应研究已构建成新的理论框架和体系。开发出具有自主知识产权的传感器与测力仪的系列新产品,销往国内外。先后获省部委科技进步奖13项,2000年以来获发明专利5项。在智能测控方面,创建了新的时频分析方法,实现了时频信号的自适应时频分解,其故障特征提取技术处于国际先进水平。开发出具有独立版权的“PDM2000设备预知维修和故障诊断系统”,被誉为国内唯一能与进口仪器抗衡的并可替代进口的故障诊断产品。

本学科自50年代起从事数控技术研究,70年代后期研制成功用于航空工业的大型数控壁板铣床,为国内首创并获1980年全国科学大会奖励。先后承担国家“八五”重点科技攻关、航天部“862”等项目,研制的复杂曲面加工设备已用于生产并出口。所研发的FCS2000大型火箭发动机喷管五坐标数控仿形机床为“澳星”发射作出突出贡献,1994年获航天工业总公司科技进步一等奖。研发的蜂窝型面数控、数字化配对加工系统和设备为“长征系列火箭”和“神舟号”飞船关键部件加工作出贡献。研发出具有国际先进水平的天线罩几何厚度及外廓形测量仪,2001年获中国高校科学技术进步一等奖。

北京

北京交通大学、北京理工大学、北京建筑大学、北京石油化工学院、中国农业大学、北京信息科技大学、北京邮电大学世纪学院

天津

天津科技大学、天津工业大学、中国民航大学、天津理工大学、河北工业大学、天津理工大学中环信息学院

河北

河北工程大学、华北电力大学(保定)、河北建筑工程学院、河北农业大学、衡水学院、唐山学院、北华航天工业学院、河北科技学院、河北农业大学现代科技学院

山西

山西大学、中北大学、太原科技大学、太原工业学院、山西工程技术学院、运城学院、山西农业大学信息学院

内蒙古

内蒙古科技大学、内蒙古工业大学

辽宁

沈阳航空航天大学、沈阳理工大学、辽宁科技大学、辽宁工程技术大学、沈阳化工大学、大连交通大学、大连工业大学、辽宁工业大学、沈阳工程学院、沈阳工学院、大连科技学院

吉林

长春理工大学、长春工业大学、吉林工程技术师范学院、白城师范学院、吉林工商学院、长春工程学院、吉林农业科技学院、长春光华学院、长春理工大学光电信息学院

黑龙江

哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、黑龙江科技大学、佳木斯大学、东北林业大学、齐齐哈尔大学、黑龙江东方学院、黑龙江工程学院、哈尔滨石油学院、黑龙江工商学院、哈尔滨远东理工学院、哈尔滨华德学院

上海

同济大学、上海海事大学、上海电力学院、上海大学、上海工程技术大学、上海电机学院、上海第二工业大学、上海师范大学天华学院

江苏

苏州大学、江苏科技大学、常州大学、江南大学、南京林业大学、江苏大学、南通大学、盐城工学院、苏州科技学院、常熟理工学院、淮阴工学院、徐州工程学院、常州工学院、三江学院、南京工程学院、江苏理工学院、淮海工学院、南京航空航天大学金城学院、南京理工大学泰州科技学院、苏州大学文正学院、苏州大学应用技术学院、江苏大学京江学院、江苏科技大学苏州理工学院

浙江

浙江大学、浙江理工大学、浙江海洋大学、湖州师范学院、绍兴文理学院、中国计量大学、衢州学院、宁波大红鹰学院、浙江大学城市学院、浙江大学宁波理工学院、湖州师范学院求真学院、绍兴文理学院元培学院、中国计量大学现代科技学院、宁波诺丁汉大学

安徽

安徽理工大学、安徽工程大学、铜陵学院、安徽建筑大学、安徽科技学院、合肥学院、安徽文达信息工程学院

福建

集美大学、武夷学院、厦门工学院、厦门大学嘉庚学院、集美大学诚毅学院

江西

华东交通大学、江西理工大学、景德镇陶瓷大学、江西科技师范大学、南昌工程学院、南昌工学院、华东交通大学理工学院、东华理工大学长江学院、江西理工大学应用科学学院

山东

山东科技大学、山东建筑大学、山东理工大学、山东农业大学、聊城大学、临沂大学、菏泽学院、青岛滨海学院、山东交通学院、潍坊科技学院、青岛黄海学院、山东协和学院、山东科技大学泰山科技学院、山东农业工程学院

河南

河南科技大学、中原工学院、许昌学院、南阳师范学院、黄淮学院、平顶山学院、洛阳理工学院、安阳工学院、黄河交通学院、商丘工学院、安阳学院、中原工学院信息商务学院

湖北

武汉科技大学、武汉工程大学、江汉大学,华中农业大学、湖北民族学院、湖北理工学院、三峡大学、荆楚理工学院、武汉东湖学院、汉口学院、武昌首义学院、武汉生物工程学院、武汉大学珞珈学院、湖北工业大学工程技术学院、长江大学文理学院、湖北民族学院科技学院、湖北文理学院理工学院、文华学院、武汉华夏理工学院

湖南

湖南科技大学、湖南农业大学、湖南理工学院、湖南文理学院、湖南工程学院、湖南城市学院、湖南工学院、湖南理工学院南湖学院、湖南交通工程学院

广东

华南理工大学、广东技术师范学院、广东白云学院、仲恺农业工程学院、广东工业大学、华南理工大学广州学院、广东技术师范学院天河学院、北京理工大学珠海学院、广东科技学院、广东理工学院

广西

广西大学、广西科技大学、桂林电子科技大学、桂林电子科技大学信息科技学院

海南

海南大学

重庆

重庆大学、重庆交通大学、重庆文理学院、重庆三峡学院、重庆科技学院、重庆工商大学、重庆大学城市科技学院、重庆人文科技学院、重庆邮电大学移通学院

四川

西南交通大学、西南石油大学、成都信息工程大学、西华大学、西昌学院、宜宾学院、成都工业学院、成都理工大学工程技术学院、四川大学锦城学院

贵州

贵阳学院、六盘水师范学院

云南

西南林业大学

陕西

西北工业大学、西安工业大学、西安建筑科技大学、西安科技大学、西安石油大学、陕西科技大学、西安工程大学、长安大学、西北农林科技大学、宝鸡文理学院、西安航空学院、西安建筑科技大学华清学院、西北工业大学明德学院

甘肃

兰州理工大学、兰州交通大学、兰州工业学院、兰州交通大学博文学院

青海

青海大学

新疆

塔里木大学


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