機械電子工程

機械電子工程專業俗稱機電一體化，是機械工程與自動化的一種。機械電子工程專業包括基礎理論知識和機械設計製造方法，計算機軟硬體套用能力，能承擔各類機電產品和系統的設計、製造、試驗和開發工作。機械電子工程是科技高速發展以及學科相互連結的產物，它打破了傳統的學科分類，集諸多技術特點於一體。它的出現代表著新技術、新思想、新研究方式和新研究目標的產生。各國的研究者們一直致力於明確機械電子工程的定義和概念，估算機電產業對國家和社會所帶來的價值，並對機械電子學科的未來發展做出研究。在我國，很多高校也在致力於如何更好地推動機電教育事業的發展。

基本介紹

• 中文名：機械電子工程
• 外文名：Mechatronic Engineering
• 屬性：二級學科
• 類別：工科機械類
• 培養層次：本、碩、博
• 專業代碼：080202

基本信息

但就目前而言，對機械電子工程綜合性、概括性的論述相對較少。全面地認識和理解機械電子工程的內涵及外延有助於機電從業人員以及機械電子專業的學習者更好地在該領域進行相關研究和深入學習。

機械電子工程的知識體系來源於學科間的交叉融合。它是機械、電子、控制、信息、計算機、人工智慧、管理等諸多理論體系的集合。其特點是知識結構龐大、理論豐富、套用範圍廣泛。現如今，國內外許多大學的機械電子專業課程主要是由機械工程、電子工程、計算機科學以及控制工程中的部分課程整合而成。這對本專業所培養的學生而言，是具有一定難度的。故機械電子工程所要求的人才及人才知識結構、技術素養等明顯不同於傳統的機械工程人員。國外一些企業也開始認為，機電人才對它們的吸引力更大。

專業介紹

機械電子系統早已在我們的日常生活中廣泛套用。如果沒有多項技術的面向未來的技術和知識交流，那么就不會產生安全氣囊、防滑剎車系統、複印機、CD機、行駛模擬裝置和自動售票機等一系列運用了機械電子技術的產品。機械電子是工程科學中的一個跨學科專業，在機械製造、電子工程和計算機科學等學科的基礎上建立起來的。必須繼續結合這些傳統學科的方法和工具，掌握網路中實現信息安全的相關技術。才能繼續發展機械電子的產品、系統和製造方式。只有這樣，才有可能將感測器、執行元件和信息處理融和在一個機械設計中，從而使用其產生的協同工作效果。電子工業、微電子技術和計算機科學的迅猛發展擴大了機械電子系統的運用。機械電子不僅僅局限於機械製造某個固定的方向，它同時還受到該領域所有分支學科的影響。

1993年，波鴻套用科學大學才把機械電子作為一個專業獨立出來。在此之前，機械電子只是機械工程的一個專業方向和重點課程，這種情況仍舊廣泛存在，甚至被劃分在精密儀器技術專業中。迄今為止，已經有幾所綜合性大學和約30所套用科學大學將其列為獨立的專業學科。

機械電子的工程師必須對專業有全面和系統的認識，並且與機械製造、電子工程和計算機科學領域的專家合作。與這些專家不同的是，機械電子的工程師應該具有通才的素質，對項目和問題有決策和協調的能力。如前所述，本專業由三個學科的內容交叉而成，課程的設定也是如此，包括了上述三個傳統專業的課程。機械電子專業可細分為機械電子系統（傳動和模擬技術，機器和設備，機器人技術及其運動系統，感測和執行元件技術，測量技術和圖像處理等），微型，超微型機械（微系統技術，微型和精密儀器的功能組，微系統的測量技術等）和生物機械（機器人技術，生物系統，仿生執行技術，控制和設計，控制系統等）。不同大學的專業設定不一樣，取決於專業的具體方向和培養重點的不同。

核心技術

1機械技術

作為機械電子工程的支撐學科與關鍵技術，機械製造技術是其最為重要的影響元素。可以說，它是一個載體或“母體”。機械電子工程可看做是多種技術向機械技術滲透的結果。但是，機械電子產品及系統的設計思維、設計理念、設計方法與機械製造技術有很大區別。所以，對於機電行業人員來說，從傳統的機械思維模式向機電思維模式的轉變是尤為重要的。

2電子技術

電子技術根據系統要求，套用電子學理論，運用電子器件與機械元件，採用某種控制策略，設計和製造出滿足需求並實現特定功能的電路或電子系統，從而投入到機械電子系統或產品之中。

3自動控制技術

當代的自動控制技術套用於生產、生活、軍事、管理、教育等各個領域。自動控制技術就好比一顆粒子，附到某種物質上，它就具有某種物質特定的性質。在機械電子工程中，自動控制技術是控制理論的實踐套用，其通過系統已存在的硬體設備和軟體系統，結合多種技術，選擇控制方式來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。

4檢測感測技術

檢測是指在各類生產、科研、實驗等領域，為及時獲得被測、被控對象的有關信息而實時地對一些參量進行定性檢查和定量測量。檢測感測技術的日益發展提升了機械電子工程的智慧型化水平，它的精度將直接影響系統的回響特性。

5信息處理技術

為了更進一步地發展機械電子工程，必須提高信息處理設備的可靠性、加快處理速度，並解決抗干擾及標準化問題。

6伺服驅動技術

要實現機械電子工程全面、高速、準確地發展，毋庸置疑，伺服驅動技術具有很重要的地位。近年來，隨著工業自動化的飛速發展，伺服驅動技術也在朝著變頻化和交流化邁進。伺服驅動技術直接決定了機電系統的準確性、快速性以及靈活性。

7系統總體技術

系統總體技術是一種運用巨觀方法和思路，從整體目標出發，對系統總體進行研究的綜合套用技術。系統總體技術加強了機械電子系統的巨觀性，增加了機電產品的穩定性。

定位

機械電子工程專業培養具有機械電子工程專業基礎知識與專業技能，能在生產一線從事機械電子工程專業產品的設計製造、控制開發、套用研究和生產管理等工作的套用型高級專門人才；培養能在中、高等職業教育領域從事機電一體化專業的理論教學、專業實踐指導和學生管理工作的複合型職教師資。

專業能力

1．具有製圖、機電信號採集轉換與檢測、機電系統微機與PLC控制、文獻檢索等基本技能。

2．具有較強的數控工具機操作、調試、維修、維護等實際操作技能。

3．具備運用現代技術手段測試機電參數、合理運用機電設備的能力。

4．具有機電產品的開發運用能力。

5. 具有機械、電子、數碼等產品結構研發設計的能力。

6. 具有機械、電子相關生產企業及研發機構的管理能力。

主幹課程

電工與電子技術、機械製圖、工程力學、機械設計基礎、機械原理、機械製造基礎、液壓與氣動技術、機械製造技術基礎、電氣控制與PLC、單片機原理與接口技術、數控原理與維修、機電一體化系統設計、先進制造技術導論、C語言程式設計、理論力學、材料力學。

就業去向

畢業生可到各類機械設計與製造企業、電子及電器企業及其它生產部門、公司、科研與教學部門從事機電品的設計、製造、管理、教育教學、開發、銷售及技術服務等工作。

專業特色

強調機械動手能力與機電控制能力相結合，側重於機電控制和數控維修。以數控所需各種能力為主線，突出機電控制的專業核心地位，培養會設計、能編程、具有較強的數控工具機操作、調試、維修、維護等實際操作技能的技術工程師和職教師資。

重點名單

二級學科國家重點學科（機械電子工程）的所在院校：

院校名稱	學科性質	學科說明
哈爾濱工業大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
北京航空航天大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
北京理工大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
華南理工大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
湖南大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
華中科技大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
吉林大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
清華大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
上海交通大學		一級學科國家重點學科覆蓋
西安交通大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
西南交通大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
燕山大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
浙江大學	二級學科國家重點學科	國家級特色專業
中南大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
重慶大學	二級學科國家重點學科	一級學科國家重點學科覆蓋
國防科學技術大學	二級學科國家重點學科
西北工業大學	二級學科國家重點學科
上海大學	二級學科國家重點學科

就業前景

機械電子的工程師可在機械和設備製造、電子工程和電子工業等重要領域擔任職務，就職於需要使用汽車和航空製造技術、自動化技術、機器人技術、微型和精密儀器技術、印刷和媒體技術、音頻視頻技術、醫療技術的企業。機械電子廣泛套用於例如感應機器人，自控工具機設備，醫療微型器械以及現代化轎車的傳動機構。

機械電子的工程師可承擔創新、設計、裝配、製造、生產和調試的工作，以及系統規劃、方案設計、前期工作、質量控制、銷售、客戶服務、使用培訓、諮詢和售後服務的職責。

學科成果

微機電系統

開展了從微工藝、微測試、微器件到微系統廣泛研究並取得多項填補國內空白、國內領先乃至國際領先的研究成果。先後獲得國家科技進步二等獎2項、三等獎 1項、全國科學大會獎 1項及省部委獎勵10餘項。目前正在承擔國家973項目、國家S863項目、國防“八五”攻關、航天部862項目、國家自然科學基金重大項目等研究工作已成為我校培養博士生和碩士生的重要基地之一。

感測器

感測器、執行器與智慧型測控方向。開發了具有自主智慧財產權的感測器與測力儀的系列新產品，銷往國內外。先後獲省部委科技進步獎12項。在智慧型測控方面，創建了新的時—頻分析方法。開發出的具有獨立著作權的“PDM2000設備預知維修和故障診斷系統”，被譽為國內唯一能與進口儀器抗衡的並可替代進口的故障診斷產品。

澳星

研發出具有國際先進水平的天線罩幾何厚度及外廓形測量儀和數控齒輪定量冷精擠加工設備。仍在承擔航天工業總公司某廠的火箭發動機推力室仿型加工任務和第二代大型數控壁板銑床的研製、飛彈天線罩精加工及測試設備等任務。

研究方向

1)微機電系統（MEMS）

MEMS是20世紀末誕生的新興、前沿和交叉學科，它一誕生就引起各國科學家、政府和產業部門的高度重視，被稱為是當今十大科技之一。

2)感測與測控技術

壓電式感測器及其測力儀的研究與開發屬我國起步最早的學科之一。在壓電基礎理論與套用方面取得多項具有開創性的理論研究成果，其中壓電效應研究已構建成新的理論框架和體系。開發出具有自主智慧財產權的感測器與測力儀的系列新產品，銷往國內外。先後獲省部委科技進步獎13項，2000年以來獲發明專利5項。在智慧型測控方面，創建了新的時頻分析方法，實現了時頻信號的自適應時頻分解,其故障特徵提取技術處於國際先進水平。開發出具有獨立著作權的“PDM2000設備預知維修和故障診斷系統”，被譽為國內唯一能與進口儀器抗衡的並可替代進口的故障診斷產品。

3)數位化加工技術

本學科自50年代起從事數控技術研究，70年代後期研製成功用於航空工業的大型數控壁板銑床，為國內首創並獲1980年全國科學大會獎勵。先後承擔國家“八五”重點科技攻關、航天部“862”等項目，研製的複雜曲面加工設備已用於生產並出口。所研發的FCS—2000大型火箭發動機噴管五坐標數控仿形工具機為“澳星”發射作出突出貢獻，1994年獲航天工業總公司科技進步一等獎。研發的蜂窩型面數控、數位化配對加工系統和設備為“長征系列火箭”和“神舟號”飛船關鍵部件加工作出貢獻。研發出具有國際先進水平的天線罩幾何厚度及外廓形測量儀，2001年獲中國高校科學技術進步一等獎。

開設院校

北京

北京交通大學、北京理工大學、北京建築大學、北京石油化工學院、中國農業大學、北京信息科技大學、北京郵電大學世紀學院

天津

天津科技大學、天津工業大學、中國民航大學、天津理工大學、河北工業大學、天津理工大學中環信息學院

河北

河北工程大學、華北電力大學(保定)、河北建築工程學院、河北農業大學、衡水學院、唐山學院、北華航天工業學院、河北科技學院、河北農業大學現代科技學院

山西

山西大學、中北大學、太原科技大學、太原工業學院、山西工程技術學院、運城學院、山西農業大學信息學院

內蒙古

內蒙古科技大學、內蒙古工業大學

遼寧

瀋陽航空航天大學、瀋陽理工大學、遼寧科技大學、遼寧工程技術大學、瀋陽化工大學、大連交通大學、大連工業大學、遼寧工業大學、瀋陽工程學院、瀋陽工學院、大連科技學院

吉林

長春理工大學、長春工業大學、吉林工程技術師範學院、白城師範學院、吉林工商學院、長春工程學院、吉林農業科技學院、長春光華學院、長春理工大學光電信息學院

黑龍江

哈爾濱工業大學、哈爾濱理工大學、黑龍江科技大學、佳木斯大學、東北林業大學、齊齊哈爾大學、黑龍江東方學院、黑龍江工程學院、哈爾濱石油學院、黑龍江工商學院、哈爾濱遠東理工學院、哈爾濱華德學院

上海

同濟大學、上海海事大學、上海電力學院、上海大學、上海工程技術大學、上海電機學院、上海第二工業大學、上海師範大學天華學院

江蘇

蘇州大學、江蘇科技大學、常州大學、江南大學、南京林業大學、江蘇大學、南通大學、鹽城工學院、蘇州科技學院、常熟理工學院、淮陰工學院、徐州工程學院、常州工學院、三江學院、南京工程學院、江蘇理工學院、淮海工學院、南京航空航天大學金城學院、南京理工大學泰州科技學院、蘇州大學文正學院、蘇州大學套用技術學院、江蘇大學京江學院、江蘇科技大學蘇州理工學院

浙江

浙江大學、浙江理工大學、浙江海洋大學、湖州師範學院、紹興文理學院、中國計量大學、衢州學院、寧波大紅鷹學院、浙江大學城市學院、浙江大學寧波理工學院、湖州師範學院求真學院、紹興文理學院元培學院、中國計量大學現代科技學院、寧波諾丁漢大學

安徽

安徽理工大學、安徽工程大學、銅陵學院、安徽建築大學、安徽科技學院、合肥學院、安徽文達信息工程學院

福建

集美大學、武夷學院、廈門工學院、廈門大學嘉庚學院、集美大學誠毅學院

江西

華東交通大學、江西理工大學、景德鎮陶瓷大學、江西科技師範大學、南昌工程學院、南昌工學院、華東交通大學理工學院、東華理工大學長江學院、江西理工大學套用科學學院

山東

山東科技大學、山東建築大學、山東理工大學、山東農業大學、聊城大學、臨沂大學、菏澤學院、青島濱海學院、山東交通學院、濰坊科技學院、青島黃海學院、山東協和學院、山東科技大學泰山科技學院、山東農業工程學院

河南

河南科技大學、中原工學院、許昌學院、南陽師範學院、黃淮學院、平頂山學院、洛陽理工學院、安陽工學院、黃河交通學院、商丘工學院、安陽學院、中原工學院信息商務學院

湖北

武漢科技大學、武漢工程大學、江漢大學，華中農業大學、湖北民族學院、湖北理工學院、三峽大學、荊楚理工學院、武漢東湖學院、漢口學院、武昌首義學院、武漢生物工程學院、武漢大學珞珈學院、湖北工業大學工程技術學院、長江大學文理學院、湖北民族學院科技學院、湖北文理學院理工學院、文華學院、武漢華夏理工學院

湖南

湖南科技大學、湖南農業大學、湖南理工學院、湖南文理學院、湖南工程學院、湖南城市學院、湖南工學院、湖南理工學院南湖學院、湖南交通工程學院

廣東

華南理工大學、廣東技術師範學院、廣東白雲學院、仲愷農業工程學院、廣東工業大學、華南理工大學廣州學院、廣東技術師範學院天河學院、北京理工大學珠海學院、廣東科技學院、廣東理工學院

廣西

廣西大學、廣西科技大學、桂林電子科技大學、桂林電子科技大學信息科技學院

海南

海南大學

重慶

重慶大學、重慶交通大學、重慶文理學院、重慶三峽學院、重慶科技學院、重慶工商大學、重慶大學城市科技學院、重慶人文科技學院、重慶郵電大學移通學院

四川

西南交通大學、西南石油大學、成都信息工程大學、西華大學、西昌學院、宜賓學院、成都工業學院、成都理工大學工程技術學院、四川大學錦城學院

貴州

貴陽學院、六盤水師範學院

雲南

西南林業大學

陝西

西北工業大學、西安工業大學、西安建築科技大學、西安科技大學、西安石油大學、陝西科技大學、西安工程大學、長安大學、西北農林科技大學、寶雞文理學院、西安航空學院、西安建築科技大學華清學院、西北工業大學明德學院

甘肅

蘭州理工大學、蘭州交通大學、蘭州工業學院、蘭州交通大學博文學院

青海

青海大學

新疆

塔里木大學