机械电子工程

机械工程专业的二级学科

机械电子工程专业俗称机电一体化，是机械工程与自动化的一种。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。机械电子工程是科技高速发展以及学科相互链接的产物，它打破了传统的学科分类，集诸多技术特点于一体。它的出现代表着新技术、新思想、新研究方式和新研究目标的产生。各国的研究者们一直致力于明确机械电子工程的定义和概念，估算机电产业对国家和社会所带来的价值，并对机械电子学科的未来发展做出研究。在我国，很多高校也在致力于如何更好地推动机电教育事业的发展。

基本信息

但就目前而言，对机械电子工程综合性、概括性的论述相对较少。全面地认识和理解机械电子工程的内涵及外延有助于机电从业人员以及机械电子专业的学习者更好地在该领域进行相关研究和深入学习。

机械电子工程的知识体系来源于学科间的交叉融合。它是机械、电子、控制、信息、计算机、人工智能、管理等诸多理论体系的集合。其特点是知识结构庞大、理论丰富、应用范围广泛。现如今，国内外许多大学的机械电子专业课程主要是由机械工程、电子工程、计算机科学以及控制工程中的部分课程整合而成。这对本专业所培养的学生而言，是具有一定难度的。故机械电子工程所要求的人才及人才知识结构、技术素养等明显不同于传统的机械工程人员。国外一些企业也开始认为，机电人才对它们的吸引力更大。

专业介绍

机械电子系统早已在我们的日常生活中广泛应用。如果没有多项技术的面向未来的技术和知识交流，那么就不会产生安全气囊、防滑刹车系统、复印机、CD机、行驶模拟装置和自动售票机等一系列运用了机械电子技术的产品。机械电子是工程科学中的一个跨学科专业，在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。必须继续结合这些传统学科的方法和工具，掌握网络中实现信息安全的相关技术。才能继续发展机械电子的产品、系统和制造方式。只有这样，才有可能将传感器、执行元件和信息处理融和在一个机械设计中，从而使用其产生的协同工作效果。电子工业、微电子技术和计算机科学的迅猛发展扩大了机械电子系统的运用。机械电子不仅仅局限于机械制造某个固定的方向，它同时还受到该领域所有分支学科的影响。

1993年，波鸿应用科学大学才把机械电子作为一个专业独立出来。在此之前，机械电子只是机械工程的一个专业方向和重点课程，这种情况仍旧广泛存在，甚至被划分在精密仪器技术专业中。迄今为止，已经有几所综合性大学和约30所应用科学大学将其列为独立的专业学科。

机械电子的工程师必须对专业有全面和系统的认识，并且与机械制造、电子工程和计算机科学领域的专家合作。与这些专家不同的是，机械电子的工程师应该具有通才的素质，对项目和问题有决策和协调的能力。如前所述，本专业由三个学科的内容交叉而成，课程的设置也是如此，包括了上述三个传统专业的课程。机械电子专业可细分为机械电子系统（传动和模拟技术，机器和设备，机械人技术及其运动系统，传感和执行元件技术，测量技术和图像处理等），微型，超微型机械（微系统技术，微型和精密仪器的功能组，微系统的测量技术等）和生物机械（机器人技术，生物系统，仿生执行技术，控制和设计，控制系统等）。不同大学的专业设置不一样，取决于专业的具体方向和培养重点的不同。

核心技术

1机械技术

作为机械电子工程的支撑学科与关键技术，机械制造技术是其最为重要的影响元素。可以说，它是一个载体或“母体”。机械电子工程可看做是多种技术向机械技术渗透的结果。但是，机械电子产品及系统的设计思维、设计理念、设计方法与机械制造技术有很大区别。所以，对于机电行业人员来说，从传统的机械思维模式向机电思维模式的转变是尤为重要的。

2电子技术

电子技术根据系统要求，应用电子学理论，运用电子器件与机械元件，采用某种控制策略，设计和制造出满足需求并实现特定功能的电路或电子系统，从而投入到机械电子系统或产品之中。

3自动控制技术

当代的自动控制技术应用于生产、生活、军事、管理、教育等各个领域。自动控制技术就好比一颗粒子，附到某种物质上，它就具有某种物质特定的性质。在机械电子工程中，自动控制技术是控制理论的实践应用，其通过系统已存在的硬件设备和软件系统，结合多种技术，选择控制方式来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。

4检测传感技术

检测是指在各类生产、科研、实验等领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。检测传感技术的日益发展提升了机械电子工程的智能化水平，它的精度将直接影响系统的响应特性。

5信息处理技术

为了更进一步地发展机械电子工程，必须提高信息处理设备的可靠性、加快处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

6伺服驱动技术

要实现机械电子工程全面、高速、准确地发展，毋庸置疑，伺服驱动技术具有很重要的地位。近年来，随着工业自动化的飞速发展，伺服驱动技术也在朝着变频化和交流化迈进。伺服驱动技术直接决定了机电系统的准确性、快速性以及灵活性。

7系统总体技术

系统总体技术是一种运用宏观方法和思路，从整体目标出发，对系统总体进行研究的综合应用技术。系统总体技术加强了机械电子系统的宏观性，增加了机电产品的稳定性。

定位

机械电子工程专业培养具有机械电子工程专业基础知识与专业技能，能在生产一线从事机械电子工程专业产品的设计制造、控制开发、应用研究和生产管理等工作的应用型高级专门人才；培养能在中、高等职业教育领域从事机电一体化专业的理论教学、专业实践指导和学生管理工作的复合型职教师资。

专业能力

1．具有制图、机电信号采集转换与检测、机电系统微机与PLC控制、文献检索等基本技能。

2．具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能。

3．具备运用现代技术手段测试机电参数、合理运用机电设备的能力。

4．具有机电产品的开发运用能力。

5. 具有机械、电子、数码等产品结构研发设计的能力。

6. 具有机械、电子相关生产企业及研发机构的管理能力。

主干课程

电工与电子技术、机械制图、工程力学、机械设计基础、机械原理、机械制造基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、电气控制与PLC、单片机原理与接口技术、数控原理与维修、机电一体化系统设计、先进制造技术导论、C语言程序设计、理论力学、材料力学。

就业去向

毕业生可到各类机械设计与制造企业、电子及电器企业及其它生产部门、公司、科研与教学部门从事机电品的设计、制造、管理、教育教学、开发、销售及技术服务等工作。

专业特色

强调机械动手能力与机电控制能力相结合，侧重于机电控制和数控维修。以数控所需各种能力为主线，突出机电控制的专业核心地位，培养会设计、能编程、具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能的技术工程师和职教师资。

重点名单

二级学科国家重点学科（机械电子工程）的所在院校：

就业前景

机械电子的工程师可在机械和设备制造、电子工程和电子工业等重要领域担任职务，就职于需要使用汽车和航空制造技术、自动化技术、机器人技术、微型和精密仪器技术、印刷和媒体技术、音频视频技术、医疗技术的企业。机械电子广泛应用于例如感应机器人，自控机床设备，医疗微型器械以及现代化轿车的传动机构。

机械电子的工程师可承担创新、设计、装配、制造、生产和调试的工作，以及系统规划、方案设计、前期工作、质量控制、销售、客户服务、使用培训、咨询和售后服务的职责。

学科成果

微机电系统

开展了从微工艺、微测试、微器件到微系统广泛研究并取得多项填补国内空白、国内领先乃至国际领先的研究成果。先后获得国家科技进步二等奖2项、三等奖 1项、全国科学大会奖 1项及省部委奖励10余项。目前正在承担国家973项目、国家S863项目、国防“八五”攻关、航天部862项目、国家自然科学基金重大项目等研究工作已成为我校培养博士生和硕士生的重要基地之一。

传感器

传感器、执行器与智能测控方向。开发了具有自主知识产权的传感器与测力仪的系列新产品，销往国内外。先后获省部委科技进步奖12项。在智能测控方面，创建了新的时—频分析方法。开发出的具有独立版权的“PDM2000设备预知维修和故障诊断系统”，被誉为国内唯一能与进口仪器抗衡的并可替代进口的故障诊断产品。

澳星

研发出具有国际先进水平的天线罩几何厚度及外廓形测量仪和数控齿轮定量冷精挤加工设备。仍在承担航天工业总公司某厂的火箭发动机推力室仿型加工任务和第二代大型数控壁板铣床的研制、导弹天线罩精加工及测试设备等任务。

研究方向

1)微机电系统（MEMS）

MEMS是20世纪末诞生的新兴、前沿和交叉学科，它一诞生就引起各国科学家、政府和产业部门的高度重视，被称为是当今十大科技之一。

2)传感与测控技术

压电式传感器及其测力仪的研究与开发属我国起步最早的学科之一。在压电基础理论与应用方面取得多项具有开创性的理论研究成果，其中压电效应研究已构建成新的理论框架和体系。开发出具有自主知识产权的传感器与测力仪的系列新产品，销往国内外。先后获省部委科技进步奖13项，2000年以来获发明专利5项。在智能测控方面，创建了新的时频分析方法，实现了时频信号的自适应时频分解,其故障特征提取技术处于国际先进水平。开发出具有独立版权的“PDM2000设备预知维修和故障诊断系统”，被誉为国内唯一能与进口仪器抗衡的并可替代进口的故障诊断产品。

3)数字化加工技术

本学科自50年代起从事数控技术研究，70年代后期研制成功用于航空工业的大型数控壁板铣床，为国内首创并获1980年全国科学大会奖励。先后承担国家“八五”重点科技攻关、航天部“862”等项目，研制的复杂曲面加工设备已用于生产并出口。所研发的FCS—2000大型火箭发动机喷管五坐标数控仿形机床为“澳星”发射作出突出贡献，1994年获航天工业总公司科技进步一等奖。研发的蜂窝型面数控、数字化配对加工系统和设备为“长征系列火箭”和“神舟号”飞船关键部件加工作出贡献。研发出具有国际先进水平的天线罩几何厚度及外廓形测量仪，2001年获中国高校科学技术进步一等奖。

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