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　　論述高職院校機(jī)電一體化課程改革的方案和目標(biāo),課程的實(shí)施,實(shí)驗(yàn)課的建設(shè),教學(xué)方法的改革等,高等職業(yè)教育要注重提高學(xué)生的能力,培養(yǎng)操作實(shí)用型的機(jī)電一體化人材。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。

　　摘要：傳統(tǒng)的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)存在功能單一、開放性差等問題，已經(jīng)無法適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)人才需求的發(fā)展和變化。提出了一種新型機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，具有極強(qiáng)的開放性。基于新設(shè)計(jì)的平臺(tái)，探討了機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)課程的改革和設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，基于該平臺(tái)開展的各種機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力等方面發(fā)揮著重要的作用。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;實(shí)驗(yàn)平臺(tái);課程改革與設(shè)計(jì);開放性

　　隨著科技的發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)人員的要求也越來越高。目前，機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式主要有驗(yàn)證、現(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)習(xí)等。這樣的教學(xué)方法存在明顯的不足，學(xué)生的參與性不夠強(qiáng)，無法深入了解教學(xué)內(nèi)容和應(yīng)用技巧。傳統(tǒng)的演示、驗(yàn)證教學(xué)方法已經(jīng)無法適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)對(duì)人才需求的發(fā)展和變化[1,2]。針對(duì)這樣的實(shí)際情況，本文提出了一種新型機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，開放性強(qiáng)，可以模擬自動(dòng)化生產(chǎn)線的簡(jiǎn)單工藝流程，具有上料、裝配、檢測(cè)和分揀等功能。并基于該平臺(tái)進(jìn)行了機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)與研究，通過各種典型的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加深學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化基本知識(shí)和理論的理解，擴(kuò)展知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力。

　　一、新型機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

　　1.1技術(shù)方案

　　本文設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)，主要由電控系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)化工位及各種傳感器組成。各子系統(tǒng)有機(jī)的配合在一起，模擬自動(dòng)化生產(chǎn)線的簡(jiǎn)單工藝流程，實(shí)現(xiàn)上料、裝配、檢測(cè)、分揀等多種功能[3]。學(xué)生通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作，可以加深對(duì)機(jī)電一體化理論知識(shí)的理解，同時(shí)提高分析問題和動(dòng)手實(shí)踐的能力。

　　(1)電控系統(tǒng)。是整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心，是各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目功能和指標(biāo)的重要保障。其主要由基于PLC設(shè)計(jì)的電控箱、操作面板、變頻調(diào)速控制器及數(shù)碼管、指示燈等組成。

　　(2)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)工件在輸送帶上流水傳輸，主要由三相異步電動(dòng)機(jī)、減速器、輸送帶組成。

　　(3)自動(dòng)化工位。由上料、機(jī)械手、檢測(cè)和分揀等多個(gè)自動(dòng)化工位組成，每個(gè)工位都是通過氣缸活塞伸出或縮回實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。

　　(4)傳感器系統(tǒng)。主要用于工件定位和質(zhì)量檢測(cè)等，采用光電式傳感器或接近開關(guān)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理：按下開始按鈕，控制系統(tǒng)通過變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，從而實(shí)現(xiàn)輸送帶的自動(dòng)運(yùn)行;延時(shí)5秒后，控制系統(tǒng)控制上料工位氣缸，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料;控制器通過接近開關(guān)自動(dòng)感應(yīng)工件是否來到裝配工位，并自動(dòng)控制機(jī)械手裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配;檢測(cè)工位自動(dòng)檢測(cè)裝配是否合格，并實(shí)現(xiàn)分揀與計(jì)數(shù)、顯示。

　　1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　通過上面的分析，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如下功能。

　　(1)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠直觀地體現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的工藝流程。

　　(2)平臺(tái)輸送帶的電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)和停止控制功能，且為了安全起見，設(shè)計(jì)有急停按鈕。

　　(3)采用變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)及輸送皮帶的速度及轉(zhuǎn)向控制，具有調(diào)速和正反轉(zhuǎn)控制功能[4-5]。

　　(4)上料、裝配、檢測(cè)和分揀等功能采用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

　　(5)能用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)裝配。

　　(6)具有良好的人機(jī)接口，自動(dòng)顯示系統(tǒng)狀態(tài)及工件統(tǒng)計(jì)狀態(tài)。

　　(7)電控系統(tǒng)采用PLC控制器設(shè)計(jì)，方便同學(xué)從底層理解典型的機(jī)電控制原理。系統(tǒng)用變頻器控制三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及各種轉(zhuǎn)速的改變，經(jīng)過減速器、三角帶帶動(dòng)傳輸帶運(yùn)輸，從而達(dá)到輸送工件的目的。在傳輸帶邊上設(shè)置上料工位、機(jī)械手工位、檢測(cè)工位、分揀工位，各個(gè)工位的運(yùn)動(dòng)都采用氣壓傳動(dòng)。另外采用指示燈來顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和采用LED數(shù)碼管顯示毛壞數(shù)和成品數(shù)。

　　二、實(shí)驗(yàn)課程總體設(shè)計(jì)

　　我們基于新設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，增加了新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排更加注重學(xué)生知識(shí)面的擴(kuò)展與分析、實(shí)踐能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)新形勢(shì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)人才需求的發(fā)展和變化[6]。編寫了適合本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、相關(guān)測(cè)試程序等。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)遵循“由淺入深、循序漸進(jìn)”的原則。不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，考核的內(nèi)容和培養(yǎng)的目標(biāo)各不相同，具有明確的針對(duì)性。通過全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到4個(gè)層次的目標(biāo)：一是理解和掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本理論和概念;二是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力;三是分析和解決系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題;四是掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)、設(shè)計(jì)方法。

　　三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)

　　前面已經(jīng)介紹了，基于本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以開展4個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。下面以一個(gè)與實(shí)踐結(jié)合較緊密的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——工件裝配實(shí)驗(yàn)為例，介紹實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)。

　　3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　理解、掌握工件裝配的原理及工藝過程;培養(yǎng)學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力;分析和解決系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題。

　　3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　工件裝配由一臺(tái)氣動(dòng)機(jī)械手裝置完成。裝配前，裝置應(yīng)處于原點(diǎn)位置，即夾爪氣缸應(yīng)伸出，處于松開狀態(tài)，水平氣缸應(yīng)縮回，垂直氣缸應(yīng)伸出;當(dāng)定位傳感器檢測(cè)到有工件就位后，控制垂直氣缸向下運(yùn)行，到底后，夾爪氣缸夾緊工件;然后垂直氣缸向上運(yùn)行，運(yùn)行到頂后，水平氣缸向前推出，推到行程后，垂直氣缸向下運(yùn)行，到底后松開工件，完成工件的裝配;最后垂直氣缸向上到頂，水平氣缸向后縮回，裝置重新回到原點(diǎn)。

　　3.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

　　(1)電源：AC220V±10V(帶保護(hù)地三芯插座)。

　　(2)空氣壓縮機(jī)：0.6Mpa～0.8Mpa。

　　(3)氣動(dòng)機(jī)械手裝置：手動(dòng)控制功能由操作面板按鈕完成，自動(dòng)控制功能由PLC完成。

　　(4)KJ223A型綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

　　3.4實(shí)驗(yàn)電路

　　3.5PLCIO分配表

　　3.6實(shí)驗(yàn)程序流程

　　3.7安全注意事項(xiàng)

　　(1)氣動(dòng)系統(tǒng)使用壓力不得超過800KPA。

　　(2)在氣動(dòng)系統(tǒng)管路接好之前不得接通氣源。

　　(3)接通氣源和長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后開始工作，個(gè)別汽缸可能會(huì)動(dòng)作過快，所以要特別當(dāng)心。

　　(4)機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中不能受到障礙物阻礙，否則會(huì)造成損害。

　　(5)機(jī)械手運(yùn)行過程中不要用手去觸摸它，也不要人為地阻止它運(yùn)動(dòng)。

　　(6)一段時(shí)間不用機(jī)械手或檢修氣動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)放掉壓縮空氣。

　　3.8編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制要求，畫出機(jī)械手運(yùn)行梯形圖。

　　(2)試編制機(jī)械手程序，實(shí)現(xiàn)工件的裝配。

　　(3)思考工件在傳送帶上是如何實(shí)現(xiàn)定位的。

　　四、結(jié)束語

　　針對(duì)目前機(jī)電一體化課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，本文提出了一種新型機(jī)電一體化綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。并基于該平臺(tái)進(jìn)行了機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)與研究，通過各種典型的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開拓了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力。更為重要的是，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，具有極強(qiáng)的開放性，學(xué)生可以依據(jù)平臺(tái)提供的軟硬件資源自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性和分析解決問題的能力。

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