西北大学机电一体化的含义&应用

机电一体化是一个跨学科领域，涉及到当代先进自动化制造业所需的技能集合。机电一体化专业人员在机械、电子和计算的交汇点上创建更简单、更智能的系统。机电一体化是预期自动化和制造业增长的重要基础。机电一体化涉及到机器人技术、控制系统和电机电子系统。

一、什么是机电一体化

机电一体化(Mechatronics)是一门工程学的分支，专注于设计、制造和维护既有机械部分又有电子部分的产品。这个术语由工程师Tetsuro Mori于1969年首次提出，用来描述电气控制系统与它们调控的机械设备之间的协同作用。此后，这个术语的含义扩展到包括多个其他学科的整合，包括计算机工程、系统工程和编程。

作为一种设计理念，机电一体化重视系统思维和跨学科解决问题的方法。在信息技术(IT)领域，不久前的DevOps运动打破了软件开发和运维之间的壁垒，鼓励IT专业人员在跨部门团队中合作。机电一体化在工程领域也引发了同样的变革。在许多行业中，工程师今天必须在跨学科的合作团队中工作，以确保他们设计的复杂、高度集成的系统能够顺利运行。

二、应用

要理解机电一体化的概念，可以简单地考虑一下当今的汽车。普通汽车今天拥有25至50个中央处理单元(CPU)，用于控制机械功能。驾驶员辅助系统(DSS)如防抱死制动系统就是用机电一体化设计的;当传感器识别到一个或多个车轮锁住时，电子控制系统接管刹车功能。汽车轮胎气压监测系统也是用机电一体化设计的;每个轮胎内部都有一个传感器，将数据发送到车载电子控制系统。如果一个轮胎的气压过低，控制系统中的嵌入式软件会向车辆仪表板发送警报，一个轮胎的气压指示图标会点亮。甚至汽车的气囊也是用机电一体化设计的;汽车前部的微电机(MEM)将在传感器数据表明急剧减速时部署气囊。

全面思考让工程师在推进自动化和机器人技术方面取得了巨大的进展。这也使他们能够创建更智能、更小巧以及在纳米技术水平上高效的产品组件。为了成功运营、诊断和维护电机机械化的自动化设备，支持技术人员需要在正规和非正规方面经常进行再培训。全球最大的高科技制造公司之一西门子(Siemens AG)提供了机电一体化的专业认证计划，越来越多的大学和学院也提供这一新兴技术的课程。

根据美国劳工部的数据，机电一体化是就业的新兴增长领域。除了汽车行业，依赖机电一体化的行业还包括航空航天、家电设计和维修、银行、能源和电力生产与分配、农业、食品加工、制造业、采矿和医疗保健。

尽管许多机电一体化设计的实施意在运行在后台，可能容易被忽视，但波士顿动力(Boston Dynamics)、麻省理工学院(MIT)和本田(Honda)等公司的这些机电一体化机器人给观众带来了一种难以忽视的奇妙体验。

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