機電一體化產(chǎn)品設(shè)計研究與發(fā)展展望摘要：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國家在各個領(lǐng)域當(dāng)中也都有了進一步發(fā)展而在機電行業(yè)當(dāng)中一體化產(chǎn)品設(shè)計占據(jù)了這一行業(yè)很重要的地位。從目前行業(yè)的狀況來看，國內(nèi)外的機電一體化還是存在著很大的問題。而從電子技術(shù)等角度去看，在國外，已經(jīng)有一部分的研究學(xué)者建立出來了產(chǎn)品設(shè)計的平臺。與此同時，國內(nèi)的一部分學(xué)者基于現(xiàn)代的機制作為一個出發(fā)點，對機電一體化產(chǎn)品做出了進一步的研究，并且在研究的過程中，提出了一些關(guān)于機電產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展。關(guān)鍵詞:機電;產(chǎn)品設(shè)計;發(fā)展一、引言機電一體化產(chǎn)品是一些機械電子的載體和本體，能夠根據(jù)機械電子化的產(chǎn)品來進一步反映出機械電子一體化發(fā)展的水平。隨著互聯(lián)網(wǎng)+和科技智能化技術(shù)的不斷提升和發(fā)展，機電產(chǎn)品正朝著智能化、集成化、數(shù)字化以及系統(tǒng)化的方向發(fā)展，為現(xiàn)代機電產(chǎn)品的高效設(shè)計提出了挑戰(zhàn)，其核心就是機電一體化，身為電子企業(yè)單位的設(shè)計人員需要有豐富的理論知識以及專業(yè)的機電技術(shù)，并且還需要自身不斷地去進行學(xué)習(xí)，在自己原有的基礎(chǔ)上不斷提高自己的技術(shù)水平，將最新的機電技術(shù)，充分地呈現(xiàn)在人們的面前，機電系統(tǒng)的跨學(xué)科、多技術(shù)、集成融合和復(fù)雜性的特點對產(chǎn)品設(shè)計師提出了更高的技術(shù)要求，而和傳統(tǒng)的機電設(shè)計問題相比較而言，產(chǎn)品設(shè)計中所遇到的問題則更為復(fù)雜。但是，機電一體化進程中反映的問題也帶給了我們一定的啟發(fā)。二、建立一體化產(chǎn)品設(shè)計的意義對于一體化產(chǎn)品設(shè)計來說主要的意義就是實現(xiàn)機械設(shè)計的規(guī)范化，而這種意義也給大多數(shù)的求學(xué)者帶來了很大的影響。并且，企業(yè)的設(shè)計人員已經(jīng)逐漸地認識到設(shè)計理論在設(shè)計過程當(dāng)中的重要性。因此，不斷的優(yōu)化設(shè)計理念是目前設(shè)計人員所需要做的最主要工作,從系統(tǒng)角度和運籌學(xué)角度完成產(chǎn)品局部設(shè)計鏈接的設(shè)計理論和方法。鑒于機電產(chǎn)品設(shè)計中的復(fù)雜因素，分別使用這些設(shè)計理論可以為機電產(chǎn)品的原始創(chuàng)新提供幫助，但也很容易達到設(shè)計極限。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的重要組成部分,占產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的60%至70%。因此,為了建立機電產(chǎn)品的設(shè)計理論,必須首先建立概念設(shè)計的理論方法。在此基礎(chǔ)上,使用優(yōu)秀的概念設(shè)計方案有利于獲得性能優(yōu)異的機電產(chǎn)品。因此，建立機電產(chǎn)品概念設(shè)計的理論體系是非常必要的。這對于促進工程領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計具有重要意義,其結(jié)果也受到了廣泛的關(guān)注。由于當(dāng)前的機械產(chǎn)品概念設(shè)計理論不能很好地應(yīng)用于機械產(chǎn)品的概念設(shè)計中，有必要建立一套系統(tǒng),完整的概念設(shè)計理論和方法來指導(dǎo)機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。三、機械電子系統(tǒng)組成原理對于機電集成系統(tǒng),目前尚無統(tǒng)一定義。鑒于機電一體化系統(tǒng)的跨學(xué)科性質(zhì)及其自身的復(fù)雜性,不同學(xué)科的學(xué)者從不同的研究角度對其進行了定義。而這些劃分主要是基于電角度或控制角度,沒有突出機械的主要部分,也不能很好地解決機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計的歧義,復(fù)雜性和多面性。有利于產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計,尤其是概念設(shè)計。根據(jù)概念設(shè)計的需要,從完成技術(shù)動作過程的整體功能要求出發(fā),將機電一體化系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng),即通用執(zhí)行器子系統(tǒng),傳感與檢測子系統(tǒng)以及信息處理與控制子系統(tǒng)。機械運動和動作,信息檢測,信息處理和控制分別由這三個子系統(tǒng)完成。這樣的劃分有利于根據(jù)其功能分解機電一體化系統(tǒng),并找到它們各自的功能載體,并通過集成和優(yōu)化來獲得機電一體化系統(tǒng)的一些概念設(shè)計方案。三點系統(tǒng)的廣義執(zhí)行器子系統(tǒng)突出了機電一體化系統(tǒng)的機械主觀性,并反映了該機構(gòu)的可控制性特征。該概念的提出有利于設(shè)計人員使用系統(tǒng)設(shè)計的原理和方法來進行機電產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。目前,國內(nèi)對傳感檢測與控制子系統(tǒng)的研究很多,理論上還比較成熟。然而,對直接實現(xiàn)過程動作功能的通用執(zhí)行器子系統(tǒng)的研究還不夠深入,目前還處于快速發(fā)展階段。四、機電產(chǎn)品概念設(shè)計的含義概念設(shè)計是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的重要組成部分。產(chǎn)品概念設(shè)計理論和方法的研究受到國內(nèi)外學(xué)者的高度評價,并已成為近年來學(xué)術(shù)研究的熱點。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中最重要,最復(fù)雜和最具創(chuàng)造力的階段。這是從頭開始,從上到下,從模糊到清晰,從抽象到具體的過渡。程序。近年來,隨著計算機圖形學(xué),虛擬現(xiàn)實,敏捷設(shè)計,多媒體技術(shù)的發(fā)展以及CAD/CAM應(yīng)用的不斷深入,產(chǎn)品概念設(shè)計的研究取得了新的進展。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)機電產(chǎn)品及其廣義執(zhí)行機構(gòu)的特點,將產(chǎn)品設(shè)計過程分為四個階段：產(chǎn)品計劃,概念設(shè)計,詳細設(shè)計和改進設(shè)計,并對概念設(shè)計進行更全面的定義。概念設(shè)計基于產(chǎn)品生命周期中不同階段的需求,產(chǎn)品功能的創(chuàng)建,功能的分解,功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計;滿足功能要求的工作原理的解決方案原理載體方案的概念和系統(tǒng)設(shè)計,可分為功能設(shè)計,原理設(shè)計,方案設(shè)計和初步結(jié)構(gòu)設(shè)計四個階段,其中功能設(shè)計為：根據(jù)設(shè)計的市場觀念和產(chǎn)品的機械性能等方面進行概念設(shè)計的前期工作。根據(jù)設(shè)計思想和設(shè)計理念對產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃。同時，一些比較有創(chuàng)意的思想通常會在這個階段出現(xiàn)。這個階段要求設(shè)計師更多地發(fā)揮他們的創(chuàng)新思維。原理設(shè)計是概念設(shè)計的難點,也是最好的反映機電產(chǎn)品跨學(xué)科特性的階段,即如何選擇不同學(xué)科的工作原理方案,以更好地滿足產(chǎn)品的功能要求。為了解決這個問題,有必要了解各個相關(guān)學(xué)科的專家,并依靠各種知識庫的建立和應(yīng)用；方案設(shè)計的后期工作是方案設(shè)計,方案設(shè)計決定了機電產(chǎn)品的方案與以前的工作相比,更多的土地屬于“邏輯思維”。由于計算機技術(shù),人工智能技術(shù)和相關(guān)軟件的發(fā)展,以及現(xiàn)代機制本身的發(fā)展,使該方案的設(shè)計計算機化成為可能。五、對機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的研究現(xiàn)狀目前,國內(nèi)許多研究單位已經(jīng)對機械產(chǎn)品的概念設(shè)計和計算機輔助創(chuàng)新設(shè)計進行了研究,但基本上還沒有對機電產(chǎn)品的概念設(shè)計進行深入研究。上海交通大學(xué)自1996年成立以來,對機電產(chǎn)品概念設(shè)計的理論和方法進行了深入研究,并取得了初步的研究成果。從現(xiàn)代力學(xué)的角度來看,機電一體化系統(tǒng)分為執(zhí)行器子系統(tǒng),傳感器與檢測子系統(tǒng),信息處理與控制子系統(tǒng)多個層次,從而構(gòu)成了機電一體化系統(tǒng)，該框架系統(tǒng)的系統(tǒng)概念設(shè)計有利于機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。針對主要實現(xiàn)運動功能的一大類機電一體化產(chǎn)品,提出了基本技術(shù)動作過程的整體功能概念。從基本的技術(shù)動作過程中,實現(xiàn)了動作分解,并獲得了獨立的執(zhí)行動作。每個執(zhí)行動作機制及其組織系統(tǒng)的框架模型相結(jié)合。隨著計算機技術(shù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)（5G技術(shù)）、大數(shù)據(jù)的迅速發(fā)展，使得機電產(chǎn)品的功能更加智能化,機電產(chǎn)品的功能和品質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，導(dǎo)致了智能機械(如機器人、智能儀表)的出現(xiàn)。此外，由于微電子技術(shù)和納米技術(shù)的發(fā)展,加速了機電一體化技術(shù)發(fā)展的進程,逐步實現(xiàn)機電產(chǎn)品的小型化、輕量化隨著全球逐漸加大對環(huán)境保護的重視，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標和出發(fā)點,力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。我國在機電產(chǎn)品的綠色設(shè)計方面的研究尚處于起步階段,目前的產(chǎn)品綠色設(shè)計只停留在簡單的材料回收上,往往忽視了對產(chǎn)品零部件深層次的重復(fù)利用。六、總結(jié)以上就是針對機電一體化產(chǎn)品設(shè)計理論和發(fā)展趨勢等相關(guān)內(nèi)容的探析。簡而言之,機電產(chǎn)品概念設(shè)計的理論和方法的研究目前處于高速發(fā)展時期，為了使理論變得完美,成熟,最終實用,需要進行大量的理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。參考文獻:胡之彬?機電一體化的創(chuàng)新與發(fā)展展望[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,018,000(006):360