机电一体化产品创新的概念设计研究

周海

摘  要：机电一体化技术的发展是现代化科学技术的必然结果。目前，伴随着我国机电一体化技术的不断发展，其综合性的特征逐渐显现，特别是在自动控制技术，传感器技术和计算机技术等多方面的应用技术，其在一定程度上将多方面的技术结合在一起，促进我国社会经济的稳定发展。本文主要阐述了机电一体化技术应用和其今后的发展趋势。

关键词：机电一体化;技术应用;研究;发展趋势

前言

随着我国科学技术的快速发展，经济水平也随之提升，各种科学技术被运用在生产工作当中，这不仅仅是加快了生产的效率，还是优化了成果的质量。为了在一定程度上促进机电一体化技术的不断发展，相关工作人员需要加强对该技术的应用现状进行了解，充分掌握技术核心问题，针对技术中所出现的问题进行措施的解决，这样才能够更好的加强对机电一体化技术的应用和发展。

一、机电一体化技术的发展现状

我国机电一体化的发展是在二十世纪六十年代初开始的，在这个时期当中相关技术人员充分利用电子技术来完善机械产品的功能和生产效率，但是当时的电子技术尚在起步阶段，因此机械产品和电子产品的结合并未取得预期的效果。其次就是在二十世纪八十年代初，我国计算机技术和通信技术的不断发展，在客观上促进了当时的机电一体化技术带来了快速发展，并形成了当前技术的基本雏形。目前，机电一体化技术在我国已经得到了广泛的应用，而要在这一领域取得进一步的成就，就必须要引进新工艺、新技术，运用到机电自动化当中。

机电一体化技术主要融合了现代化计算机技术、无线通信技术等先进技术，从而在在原有的机电自动化基础之上，实现了智能化以及信息化。该技术在未来有着非常大的发展空间，随着科学技术的进步其应用的范围也会越来越广泛。除此之外，人工智能技术得到了发展，在某种程度上，这些技术的发展给机电一体化技术带来了发展前景。最后就是在二十世纪九十年代后期我国成立了机电一体化研究小组，在诸多高校都开设了有关机电一体化的专业对机械产品的设计和生产效率有持续的研究，在一定程度上其取得了一系列的研究成果，从而为今后机电一体化发展奠定了坚实的基础。

二、机电一体化产品创新的概念设计

（1）机电一体化概念设计的创新层次

创新是机电一体化概念设计的灵魂，同时创新在本质上也是人类智慧的具体体现。在机电一体化技术需求增大的市场环境之下，机电一体化概念设计的创新是多层次的。层次较低的创新包括任务创新和功能创新。以任务创新而言，就是要通过对当前市场环境下人们对机电一体化产品的具体需求进行有效掌握，并分析市场未来的趋势来进行一定程度的创新。而功能创新一方面是要根据当前市场对机电一体化设备的需求反馈，从而分析总结出当前市场对机电一体化产品新的功能需求;另一方是基于市场情况，对产品方案进行创造性完善，从而让机电一体化产品获得更佳的性能。较高层次的创新包括了原理创新、结构创新和控制创新等。就原理创新而言，机电一体化产品的出现，是基于当前相关理论原理而实现的，因此机电一体化产品必然是对相关技术原理或物理原理有着深度的依赖，在原理上对其进行创新，本质上是要通过创新理论，从而在根本上改变产品，原理上的创新必然会导致新的机电一体化产品的出现，同时也会极大地丰富机电一体化产品种类。此外，结构和控制的创新，主要是指对机电一体化的整体结构、布局以及元件组成等进行改变，对机电一体化产品的信息处理方式和算法等进行创新，这些创新方法对机电一体化系统的性能形成较大的推动。

（2）机电一体化产品创新概念设计的模式

机电一体化概念设计起始于对用户需求的分解。在进行概念设计的过程之中，首先要对当前用户的需求进行了解和评估，因此在进行机电一体化产品设计的时候，不仅仅需要相关设计人员具有一定的知识和经验，还需要结合用户的需求反馈，并在进行设计时，将用户的意愿在设计过程中进行表达。在对用户的需求进行把握的过程之中，设计者需要对用户比较笼统的需求进行厘清，如：在客户的表达之中，对机电一体化产品的功能需求往往存在“故障低、效率高”等模糊不清的需求，所以设计者应当进一步地对用户需求探究，以此将具体的需求融合到设计之中。其次，传统的机电一体化设计过程中，是在设计的早期阶段，对用户的需求进行优先级排序，并根据设计的情况来对相应需求进行依次满足。但是由于社会经济的快速发展，客户需变化速度快，因此在设计过程中，实际上是难以对用户的需求进行完全满足的，尤其是部分客户对机电一体化产品的个性化需求，由于其需求的独特性，因此无法在产品之中进行有效的体现。在当前的机电一体化产品设计过程中，往往是采用衡量的方法，来最大程度地满足客户需求，即首先根据相关表格的建立，来对用户不同需求之间的相关性进行衡量，此后将用户的需求进行一定程度的综合，从而在最大程度上满足用户对产品的需求。

在对用户需求进行把握之后，机电一体化产品设计需要建立相应的功能模型。首先应当对该系统的输出及输出流，其次为相应的输入流建立功能链，并进行功能连接。在机电一体化概念设计过程中，需要明确机电一体化产品的工作实质，明确功能元之间的关系和工艺动作配合的时序，进而形成机电一体化产品机械运动的循环图，达到机电一体化概念设计的目的。

三、机电一体化概念设计过程中创新层次的应用

（1）任务创新

机电一体化的概念设计中，要实现正确的创新，需要以当前市场环境下，机电一体化产品的实际需求为指导，并将市场需求作为产品设计的主要出发点。在进行任务创新的过程中，相关设计者需要对市场中随时出现的新需求进行归纳和总结。市场需求一般包括能够被设计者直接感知的显性需求，和无法直接明确的隐形需求。在对显性需求进行掌握的时候，需要通过综合地利用当前计算机互联网所带来的优势，进行广泛的调查和信息挖掘，从而汇总不同需求层次的显性需求;在对隐形需求进行满足的时候，可以通过对目前所收集到的信息进行深层次的计算和判断，从而逐渐对隐形需求进行认定。具体的操作过程中，由于任务创新对人的依赖性较强，因而对相关的信息搜集、数据汇总等环节以有效的制度进行规范，能够在一定程度上对机电一体化创新概念设计起到帮助。因此设计过程中，需要对机电一体化产品的市场需求进行深入研究，在掌握用户的具体需求的基础上，来进行机电一体化产品的功能和适用范围的拓展，同時在进行市场需求研究的时候，必须以严格的方法和制度来进行展开，确保对需求感知的准确性。

（2）原理和结构的创新

如前所述，机电一体化产品的设计，其具体的创新有不同的层次，机电一体化产品在原理和结构上的创新是比较高层次的创新。首先是原理创新，机电一体化产品中同样的功能，可以通过多种不同的原理来进行具体的实现，因而在设计过程之中，要对功能相应的物理原理和技术原理进行改革，才能够有效地对机电一体化产品的效率进行提升。在机电一体化产品之中，系统的运动是依托于相应的结构来得以实现的，各组成部分的结构也会在比较大的程度上影响到机电一体化产品的性能。在当前的技术环境之下，由于机械、电子等相关技术的快速发展，因此当前的机电一体化产品的结构在实际上是具有多样化和多元化发展趋势的。通过在机电一体化产品的结构上进行优化，能够有效地丰富当前机电一体化产品的种类和功能。机电一体化产品的概念设计创新，可以从多個方面入手来实现，在设计过程中，设计者一方面要通过对市场的实际需求进行综合考虑，从满足市场需求的角度入手，从而能够促进机电一体化产品在市场中的适用性增强;另一方面要通过对当前技术和整体的设计趋势进行准确的判断和研究，从而对相关的原理和结构进行有效的创新，实现机电一体化产品的多样化。

结语

从机电一体化技术的发展历程来看，这一技术仍然处于不断成长和发展的过程之中，为了促进这一技术更好的发展，当前的机电一体化设计需要紧跟市场需求，对用户多样化和个性化的需求进行重视，从而达到以市场为导向来指引机电一体化进行创新设计的目的。机电一体化创新概念设计是推动相关产品进一步发展的重要步骤，因而在实际的设计过程中，相关人员应当从原理、结构等方面入手，切实地对当前的产品进行改进，提升产品性能，从而促进行业的发展。

参考文献

[1]楼晓明.机电一体化产品设计问题探析[J].机电信息，2010（6）：109-110.

[2]魏文超，檀润华，陈香香，等.机电一体化产品控制系统概念设计方法研究[J].河北工业大学学报，2007，36（1）：1-6.

[3]吴庭涛.基于广义键合图法的机电一体化产品集成设计研究[D].南京理工大学，2005.

[4]郭为忠，梁庆华，邹慧君.机电一体化产品创新的概念设计研究[J].中国机械工程，2002，13（16）：1411-1416.

[5]花克勤.机电一体化产品-伺服缸易忽略的几个设计要点[J].机械设计与制造，2004（1）：58-60.