机电一体化产品的创新概念设计研究

摘 要：在对机电一体化产品进行设计的过程中，概念设计是最重要的阶段，这个阶段对设计人员的创新能力的要求也是最高的。根据相关的统计，在机电一体化产品的整个生命周期当中，有超过45%的产品特征都是在这一阶段所决定的。概念设计的效果不仅会对产品运动方案产生直接的影响，同时还会对产品使用的时间、使用过程当中所产生的成本产生影响。在产品更新换代越来越快的当前社会，概念设计也需要创新，在其中应用信息化的技术来实现对设计方案的优化，同时缩短设计时间。

关键词：机电一体化产品;概念设计;设计创新;运动方案;人机协同

一、 机电一体化产品创新概念设计的意义

（一）可以有效提高机电一体化产品的品质

机电一体化是一个复杂性的体系，该体系当中包含多种学科之间的相互交叉、多个专业知识之间的集成和融合，因此具有较强的综合性特点。在这样的情况下，很多设计人员所设计出的机械产品无法满足实际需求，同时缺乏个性化的特色，难以在市场当中获得竞争效益。在这样的背景下，就需要对概念设计进行创新，以此来应对多变的市场发展，使技术能够更好地满足实际需求，为人们提供个性化的产品。

（二）可以促进机电一体化理论体系的完善

在概念设计创新的过程中，人们需要建立起新的设计方案，同时还需要搜集更多的设计理论，这些都是概念设计的基础。在这个过程中，概念设计将会变得更加合理和可靠，也只有这样才能收获具有特性的机电一体化产品。与此同时，当前概念设计的理念已经受到了越来越多人的关注，在发展的过程中也建立起了多样化的设计理论，这些理论的应用进一步推动了机电一体化产品理论体系的完善，可以为后续的发展提供重要的依据。

（三）可以促进机电一体化产品生产力和生产质量的提升

当前，在概念设计得以创新之后，很多机电一体化产品对可以进行自动化的处理和调节，这些功能不仅可以有效提高设计的效率，同时还可以避免人工造成的失误，提高设计的质量。比如在数控机床设计的过程中，通过对概念设计的创新，在其中应用信息化的技术，可以使其生产效率提高6倍以上，这不仅实现了人力资源的解放、促进了操作效能的节约，同时还可以有效缩短生产的周期，进而降低生产成本。

二、 机电一体化产品创新概念设计的具体应用

（一）任务创新

对于机电一体化产品来说，概念设计的动力主要是市场的需求，这不仅为设计提供了对象，同时还确立了设计活动的主要目标。在这个过程中，通过对任务创新的方式可以开阔出一个更加广阔的市场，以此来更好地实现机电一体化产品设计的最终目标，在满足市场需求的基础上快速抢占市场，使企业实现利润的最大化。由此可见，概念设计任务创新的基础就是市场需求。在这个过程中，设计人员除了要了解市场显性需求之外，还需要通过预测、分析等方式来了解隐性需求。在这个过程中，可以通过大数据技术等现代化技术来实现对市场信息的搜集和挖掘，为概念设计任务创新提供理论依据。

（二）功能创新

在机电一体化产品概念设计的过程中，为了更好地将设计任务描述出来，设计人员可以对任务提取功能进行创新，以此来代表整个系统当中输入与输出之间的关系。在这个过程中，功能不应该偏向某种解，而是要将既定的任务抽象性地表示出来。在这个过程中，功能创新主要是从以下两个方面来实现的。第一是要结合市场需求情况，对概念设计任务书进行创造性的分析，在其中发现新的功能需求，这可以与任务创新过程中对市场隐性需求的挖掘同步进行。第二是要对机电一体化产品的整体功能进行创造性描述，在这个过程中发现个性化的求解思路，以此来获得更优质的产品设计方案。

（三）原理创新

当规定了产品的功能要求后，如何实现功能，有一个原理确定问题。对于一個机电一体化产品和设备，其实现原理可细分为工作原理和技术原理2类。所谓工作原理，是指该产品赖以实现功能的根本性原理。技术原理则是为保证该工作原理的实现而采用的技术手段，在机电产品中往往表现为工艺动作或工艺动作过程。工作原理创新总会导致全新产品，比如数码相机的出现，完全摈弃了胶片感光方式;而技术原理创新往往使产品种类更为丰富，比如不同厂家生产的多种品牌的感光照相机等。

（四）结构创新

这里的结构是指机电运动系统的运动结构，即机构系统，而并非具体的机器零件结构。结构创新体现为基本机构的巧妙选用和新型机构的精巧构思。这包含2个层面的内容：一个是广义机构系统层次;另一个是广义机构层次。前一个层次有较强的逻辑性，主要是基于组合创新。后一个层次又可分为2种情况：一种创造性很强，巧妙构思、发明新机构;另一种则有很强的可计算性，如多杆机构的型、数综合。

三、 结束语

综上所述，文章对机电一体化产品概念设计创新的意义和具体应用进行了分析。通过研究发现，对机电一体化产品的概念设计不仅可以提高产品的质量，提高生产效率，同时还可以使相关理论变得更加充实。当前，创新概念设计主要体现在任务、功能、原理、结构等几个方面，在未来概念设计还将在更多的应用领域当中实现创新。

参考文献：

[1]田永利，邹慧君，郭为忠，叶志刚，李瑞琴.基于Matlab-SimMechanics的机电产品组成建模与仿真技术研究[J].机械设计与研究，2018（5）：10-12+6.

[2]田永利，邹慧君，郭为忠，李瑞琴，张青.基于DPAM-F的机电一体化系统广义执行机构子系统智能设计[J].上海交通大学学报，2015（1）：66-70.

作者简介：

卢念，贵州坤盾天成科技有限公司。