機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)研究

摘 要：在對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，概念設(shè)計(jì)是最重要的階段，這個(gè)階段對(duì)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新能力的要求也是最高的。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品的整個(gè)生命周期當(dāng)中，有超過(guò)45%的產(chǎn)品特征都是在這一階段所決定的。概念設(shè)計(jì)的效果不僅會(huì)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案產(chǎn)生直接的影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)產(chǎn)品使用的時(shí)間、使用過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的成本產(chǎn)生影響。在產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快的當(dāng)前社會(huì)，概念設(shè)計(jì)也需要?jiǎng)?chuàng)新，在其中應(yīng)用信息化的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，同時(shí)縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化產(chǎn)品;概念設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)創(chuàng)新;運(yùn)動(dòng)方案;人機(jī)協(xié)同

一、 機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的意義

（一）可以有效提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的品質(zhì)

機(jī)電一體化是一個(gè)復(fù)雜性的體系，該體系當(dāng)中包含多種學(xué)科之間的相互交叉、多個(gè)專業(yè)知識(shí)之間的集成和融合，因此具有較強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)。在這樣的情況下，很多設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品無(wú)法滿足實(shí)際需求，同時(shí)缺乏個(gè)性化的特色，難以在市場(chǎng)當(dāng)中獲得競(jìng)爭(zhēng)效益。在這樣的背景下，就需要對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，以此來(lái)應(yīng)對(duì)多變的市場(chǎng)發(fā)展，使技術(shù)能夠更好地滿足實(shí)際需求，為人們提供個(gè)性化的產(chǎn)品。

（二）可以促進(jìn)機(jī)電一體化理論體系的完善

在概念設(shè)計(jì)創(chuàng)新的過(guò)程中，人們需要建立起新的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)還需要搜集更多的設(shè)計(jì)理論，這些都是概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在這個(gè)過(guò)程中，概念設(shè)計(jì)將會(huì)變得更加合理和可靠，也只有這樣才能收獲具有特性的機(jī)電一體化產(chǎn)品。與此同時(shí)，當(dāng)前概念設(shè)計(jì)的理念已經(jīng)受到了越來(lái)越多人的關(guān)注，在發(fā)展的過(guò)程中也建立起了多樣化的設(shè)計(jì)理論，這些理論的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)電一體化產(chǎn)品理論體系的完善，可以為后續(xù)的發(fā)展提供重要的依據(jù)。

（三）可以促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)力和生產(chǎn)質(zhì)量的提升

當(dāng)前，在概念設(shè)計(jì)得以創(chuàng)新之后，很多機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)可以進(jìn)行自動(dòng)化的處理和調(diào)節(jié)，這些功能不僅可以有效提高設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)還可以避免人工造成的失誤，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。比如在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，在其中應(yīng)用信息化的技術(shù)，可以使其生產(chǎn)效率提高6倍以上，這不僅實(shí)現(xiàn)了人力資源的解放、促進(jìn)了操作效能的節(jié)約，同時(shí)還可以有效縮短生產(chǎn)的周期，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

二、 機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

（一）任務(wù)創(chuàng)新

對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，概念設(shè)計(jì)的動(dòng)力主要是市場(chǎng)的需求，這不僅為設(shè)計(jì)提供了對(duì)象，同時(shí)還確立了設(shè)計(jì)活動(dòng)的主要目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)任務(wù)創(chuàng)新的方式可以開(kāi)闊出一個(gè)更加廣闊的市場(chǎng)，以此來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，在滿足市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上快速搶占市場(chǎng)，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。由此可見(jiàn)，概念設(shè)計(jì)任務(wù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)就是市場(chǎng)需求。在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員除了要了解市場(chǎng)顯性需求之外，還需要通過(guò)預(yù)測(cè)、分析等方式來(lái)了解隱性需求。在這個(gè)過(guò)程中，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)信息的搜集和挖掘，為概念設(shè)計(jì)任務(wù)創(chuàng)新提供理論依據(jù)。

（二）功能創(chuàng)新

在機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了更好地將設(shè)計(jì)任務(wù)描述出來(lái)，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)任務(wù)提取功能進(jìn)行創(chuàng)新，以此來(lái)代表整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中輸入與輸出之間的關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程中，功能不應(yīng)該偏向某種解，而是要將既定的任務(wù)抽象性地表示出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，功能創(chuàng)新主要是從以下兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第一是要結(jié)合市場(chǎng)需求情況，對(duì)概念設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行創(chuàng)造性的分析，在其中發(fā)現(xiàn)新的功能需求，這可以與任務(wù)創(chuàng)新過(guò)程中對(duì)市場(chǎng)隱性需求的挖掘同步進(jìn)行。第二是要對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的整體功能進(jìn)行創(chuàng)造性描述，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)個(gè)性化的求解思路，以此來(lái)獲得更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。

（三）原理創(chuàng)新

當(dāng)規(guī)定了產(chǎn)品的功能要求后，如何實(shí)現(xiàn)功能，有一個(gè)原理確定問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品和設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)原理可細(xì)分為工作原理和技術(shù)原理2類。所謂工作原理，是指該產(chǎn)品賴以實(shí)現(xiàn)功能的根本性原理。技術(shù)原理則是為保證該工作原理的實(shí)現(xiàn)而采用的技術(shù)手段，在機(jī)電產(chǎn)品中往往表現(xiàn)為工藝動(dòng)作或工藝動(dòng)作過(guò)程。工作原理創(chuàng)新總會(huì)導(dǎo)致全新產(chǎn)品，比如數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)，完全擯棄了膠片感光方式;而技術(shù)原理創(chuàng)新往往使產(chǎn)品種類更為豐富，比如不同廠家生產(chǎn)的多種品牌的感光照相機(jī)等。

（四）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

這里的結(jié)構(gòu)是指機(jī)電運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，而并非具體的機(jī)器零件結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)創(chuàng)新體現(xiàn)為基本機(jī)構(gòu)的巧妙選用和新型機(jī)構(gòu)的精巧構(gòu)思。這包含2個(gè)層面的內(nèi)容：一個(gè)是廣義機(jī)構(gòu)系統(tǒng)層次;另一個(gè)是廣義機(jī)構(gòu)層次。前一個(gè)層次有較強(qiáng)的邏輯性，主要是基于組合創(chuàng)新。后一個(gè)層次又可分為2種情況：一種創(chuàng)造性很強(qiáng)，巧妙構(gòu)思、發(fā)明新機(jī)構(gòu);另一種則有很強(qiáng)的可計(jì)算性，如多桿機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。

三、 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)創(chuàng)新的意義和具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還可以使相關(guān)理論變得更加充實(shí)。當(dāng)前，創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在任務(wù)、功能、原理、結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面，在未來(lái)概念設(shè)計(jì)還將在更多的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]田永利，鄒慧君，郭為忠，葉志剛，李瑞琴.基于Matlab-SimMechanics的機(jī)電產(chǎn)品組成建模與仿真技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2018（5）：10-12+6.

[2]田永利，鄒慧君，郭為忠，李瑞琴，張青.基于DPAM-F的機(jī)電一體化系統(tǒng)廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（1）：66-70.

作者簡(jiǎn)介：

盧念，貴州坤盾天成科技有限公司。