機電一體化產品創新的概念設計研究

周海

摘 ?要：機電一體化技術的發展是現代化科學技術的必然結果。目前，伴隨著我國機電一體化技術的不斷發展，其綜合性的特征逐漸顯現，特別是在自動控制技術，傳感器技術和計算機技術等多方面的應用技術，其在一定程度上將多方面的技術結合在一起，促進我國社會經濟的穩定發展。本文主要闡述了機電一體化技術應用和其今后的發展趨勢。

關鍵詞：機電一體化;技術應用;研究;發展趨勢

前言

隨著我國科學技術的快速發展，經濟水平也隨之提升，各種科學技術被運用在生產工作當中，這不僅僅是加快了生產的效率，還是優化了成果的質量。為了在一定程度上促進機電一體化技術的不斷發展，相關工作人員需要加強對該技術的應用現狀進行了解，充分掌握技術核心問題，針對技術中所出現的問題進行措施的解決，這樣才能夠更好的加強對機電一體化技術的應用和發展。

一、機電一體化技術的發展現狀

我國機電一體化的發展是在二十世紀六十年代初開始的，在這個時期當中相關技術人員充分利用電子技術來完善機械產品的功能和生產效率，但是當時的電子技術尚在起步階段，因此機械產品和電子產品的結合并未取得預期的效果。其次就是在二十世紀八十年代初，我國計算機技術和通信技術的不斷發展，在客觀上促進了當時的機電一體化技術帶來了快速發展，并形成了當前技術的基本雛形。目前，機電一體化技術在我國已經得到了廣泛的應用，而要在這一領域取得進一步的成就，就必須要引進新工藝、新技術，運用到機電自動化當中。

機電一體化技術主要融合了現代化計算機技術、無線通信技術等先進技術，從而在在原有的機電自動化基礎之上，實現了智能化以及信息化。該技術在未來有著非常大的發展空間，隨著科學技術的進步其應用的范圍也會越來越廣泛。除此之外，人工智能技術得到了發展，在某種程度上，這些技術的發展給機電一體化技術帶來了發展前景。最后就是在二十世紀九十年代后期我國成立了機電一體化研究小組，在諸多高校都開設了有關機電一體化的專業對機械產品的設計和生產效率有持續的研究，在一定程度上其取得了一系列的研究成果，從而為今后機電一體化發展奠定了堅實的基礎。

二、機電一體化產品創新的概念設計

（1）機電一體化概念設計的創新層次

創新是機電一體化概念設計的靈魂，同時創新在本質上也是人類智慧的具體體現。在機電一體化技術需求增大的市場環境之下，機電一體化概念設計的創新是多層次的。層次較低的創新包括任務創新和功能創新。以任務創新而言，就是要通過對當前市場環境下人們對機電一體化產品的具體需求進行有效掌握，并分析市場未來的趨勢來進行一定程度的創新。而功能創新一方面是要根據當前市場對機電一體化設備的需求反饋，從而分析總結出當前市場對機電一體化產品新的功能需求;另一方是基于市場情況，對產品方案進行創造性完善，從而讓機電一體化產品獲得更佳的性能。較高層次的創新包括了原理創新、結構創新和控制創新等。就原理創新而言，機電一體化產品的出現，是基于當前相關理論原理而實現的，因此機電一體化產品必然是對相關技術原理或物理原理有著深度的依賴，在原理上對其進行創新，本質上是要通過創新理論，從而在根本上改變產品，原理上的創新必然會導致新的機電一體化產品的出現，同時也會極大地豐富機電一體化產品種類。此外，結構和控制的創新，主要是指對機電一體化的整體結構、布局以及元件組成等進行改變，對機電一體化產品的信息處理方式和算法等進行創新，這些創新方法對機電一體化系統的性能形成較大的推動。

（2）機電一體化產品創新概念設計的模式

機電一體化概念設計起始于對用戶需求的分解。在進行概念設計的過程之中，首先要對當前用戶的需求進行了解和評估，因此在進行機電一體化產品設計的時候，不僅僅需要相關設計人員具有一定的知識和經驗，還需要結合用戶的需求反饋，并在進行設計時，將用戶的意愿在設計過程中進行表達。在對用戶的需求進行把握的過程之中，設計者需要對用戶比較籠統的需求進行厘清，如：在客戶的表達之中，對機電一體化產品的功能需求往往存在“故障低、效率高”等模糊不清的需求，所以設計者應當進一步地對用戶需求探究，以此將具體的需求融合到設計之中。其次，傳統的機電一體化設計過程中，是在設計的早期階段，對用戶的需求進行優先級排序，并根據設計的情況來對相應需求進行依次滿足。但是由于社會經濟的快速發展，客戶需變化速度快，因此在設計過程中，實際上是難以對用戶的需求進行完全滿足的，尤其是部分客戶對機電一體化產品的個性化需求，由于其需求的獨特性，因此無法在產品之中進行有效的體現。在當前的機電一體化產品設計過程中，往往是采用衡量的方法，來最大程度地滿足客戶需求，即首先根據相關表格的建立，來對用戶不同需求之間的相關性進行衡量，此后將用戶的需求進行一定程度的綜合，從而在最大程度上滿足用戶對產品的需求。

在對用戶需求進行把握之后，機電一體化產品設計需要建立相應的功能模型。首先應當對該系統的輸出及輸出流，其次為相應的輸入流建立功能鏈，并進行功能連接。在機電一體化概念設計過程中，需要明確機電一體化產品的工作實質，明確功能元之間的關系和工藝動作配合的時序，進而形成機電一體化產品機械運動的循環圖，達到機電一體化概念設計的目的。

三、機電一體化概念設計過程中創新層次的應用

（1）任務創新

機電一體化的概念設計中，要實現正確的創新，需要以當前市場環境下，機電一體化產品的實際需求為指導，并將市場需求作為產品設計的主要出發點。在進行任務創新的過程中，相關設計者需要對市場中隨時出現的新需求進行歸納和總結。市場需求一般包括能夠被設計者直接感知的顯性需求，和無法直接明確的隱形需求。在對顯性需求進行掌握的時候，需要通過綜合地利用當前計算機互聯網所帶來的優勢，進行廣泛的調查和信息挖掘，從而匯總不同需求層次的顯性需求;在對隱形需求進行滿足的時候，可以通過對目前所收集到的信息進行深層次的計算和判斷，從而逐漸對隱形需求進行認定。具體的操作過程中，由于任務創新對人的依賴性較強，因而對相關的信息搜集、數據匯總等環節以有效的制度進行規范，能夠在一定程度上對機電一體化創新概念設計起到幫助。因此設計過程中，需要對機電一體化產品的市場需求進行深入研究，在掌握用戶的具體需求的基礎上，來進行機電一體化產品的功能和適用范圍的拓展，同時在進行市場需求研究的時候，必須以嚴格的方法和制度來進行展開，確保對需求感知的準確性。

（2）原理和結構的創新

如前所述，機電一體化產品的設計，其具體的創新有不同的層次，機電一體化產品在原理和結構上的創新是比較高層次的創新。首先是原理創新，機電一體化產品中同樣的功能，可以通過多種不同的原理來進行具體的實現，因而在設計過程之中，要對功能相應的物理原理和技術原理進行改革，才能夠有效地對機電一體化產品的效率進行提升。在機電一體化產品之中，系統的運動是依托于相應的結構來得以實現的，各組成部分的結構也會在比較大的程度上影響到機電一體化產品的性能。在當前的技術環境之下，由于機械、電子等相關技術的快速發展，因此當前的機電一體化產品的結構在實際上是具有多樣化和多元化發展趨勢的。通過在機電一體化產品的結構上進行優化，能夠有效地豐富當前機電一體化產品的種類和功能。機電一體化產品的概念設計創新，可以從多個方面入手來實現，在設計過程中，設計者一方面要通過對市場的實際需求進行綜合考慮，從滿足市場需求的角度入手，從而能夠促進機電一體化產品在市場中的適用性增強;另一方面要通過對當前技術和整體的設計趨勢進行準確的判斷和研究，從而對相關的原理和結構進行有效的創新，實現機電一體化產品的多樣化。

結語

從機電一體化技術的發展歷程來看，這一技術仍然處于不斷成長和發展的過程之中，為了促進這一技術更好的發展，當前的機電一體化設計需要緊跟市場需求，對用戶多樣化和個性化的需求進行重視，從而達到以市場為導向來指引機電一體化進行創新設計的目的。機電一體化創新概念設計是推動相關產品進一步發展的重要步驟，因而在實際的設計過程中，相關人員應當從原理、結構等方面入手，切實地對當前的產品進行改進，提升產品性能，從而促進行業的發展。

參考文獻

[1]樓曉明.機電一體化產品設計問題探析[J].機電信息，2010（6）：109-110.

[2]魏文超，檀潤華，陳香香，等.機電一體化產品控制系統概念設計方法研究[J].河北工業大學學報，2007，36（1）：1-6.

[3]吳庭濤.基于廣義鍵合圖法的機電一體化產品集成設計研究[D].南京理工大學，2005.

[4]郭為忠，梁慶華，鄒慧君.機電一體化產品創新的概念設計研究[J].中國機械工程，2002，13（16）：1411-1416.

[5]花克勤.機電一體化產品-伺服缸易忽略的幾個設計要點[J].機械設計與制造，2004（1）：58-60.