中山市广业龙澄环保有限公司528462
摘要：随着社会的快速发展、各个学科之间相互交又与渗透、机械工程、电为电子与控制工程的协同集成、促进了机电一体化技术的蓬勃兴起在此前提下、虚拟化原型设计得到了充分的运用、在产品样机制造前、实现一次到位的产品开发定型、大量节约了产品的开发时间虚拟设计是以现实为依据、在虚拟的场景下、以机械产品为研发设计对象进行开发的方法。
关键词：虚拟原型；机电一体化设计；设计技术发
引言
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。机电一体化在科技的发展中已经涉及到了多个领域，在这些领域中，机电一体化所建立的模型在一定程度上无法满足产品的设计要求。而虚拟原型（VirtualPrototype）作为主要的数字模型，引入到机电一体化之后，在利用工程思想的基础上，采取相应的技术，促进了机电一体化设计技术的发展。
1虚拟原型设计的概况
利用不同的工具开发出子模型组合，并且在计算机软件的帮助下实现对应模型的塑造，在此过程中充分体现出多学科理论在虚拟工况环境下的性能指标，由此达到可视化的效果，得到的效果更加完善，系统的性能更加优化虚拟原型是从产品设计功能、行为和感官特性等方面人手，实现对于对应产品的仿真数字模型的塑造，进而满足各种设计工作的需求。
2虚拟原型与机电一体化技术之间的关系分析
机电一体化产品研发设计的过程中，一般会经历三个步骤：其一，单行开发阶段；其二，并行操作开发阶段；其三，基于虚拟原型的研发阶段。以单行研发方式来进行机械产品设计，往往需要消耗很长的时间，此时的研发成本也是比较高的，最为关键的是由此设计出来的产品机械性能难以达到理想化；基于虚拟原型的并行设计方式，能够充分展现出机电一体化的优势，能够弥补传统设计方式的缺陷，给予实际的设计工作提供了很多便利之处；尤其在出现不足的时候，可以适当的采取一定的方式来优化和改进；虚拟一体化设计理念的融人，能够使得机电系统展现出虚实结合的特点，无论是设计思想，还是产品设计研发实践，都能够朝着更加详细的方向发展，由此才能够应对更加复杂产品的研发设计任务。从上述几个阶段来看，虚拟原型理论在机电一体化设计统中的融人，可以使得设计系统的性能得到更好的提升，对于设计人员的辅助作用也能够发挥到最大。
3机电一体化中虚拟原型的基本构成以及设计特点
机电一体化中虚拟原型的特点包括了各种模型的特征，比如像机械模型的特征、材料质量的特征、电气的特质以及控制的特征等。这些特征存在于一个整体的系统中，机电一体化的特征得到体现。机电一体化虚拟原型的特征很多是动态的，由仿真技术在领域中的表现可知，机电一体化虚拟原型的特征具备真实性以及全面性。
各种功能的子系统组成了机电一体化的整体系统，在这个系统中很多子系统是有机结合而成的。各部门间的联系，及在各个领域中的交互，可以使机电一体化系统在模拟的过程中显示出原型，因此，要想使各个领域中的功能能够得到构建，就要在交互的平台上使各个领域进行联系，只有如此，才能真正建立成具备虚拟原型的机电一体化的设计平台。由此而言，机电一体化的虚拟原型包括了很多，其中包括了各个领域的模型、领域之间的环境，以及与各个领域之间的联系与集合。
基于虚拟原型的机电一体化的设计中主要存在以下几种特点：
（1）对各种领域进行建模时，不仅要突出各个领域中建模的特点，要对其它领域中建模的特点进行了解与分析，使各个领域之间建立相关的联系，只有如此，才能使产品的设计顺利进行。
（2）为使各个领域中的模型有一定的联系，就要认真厘清各个领域模型之间的关系，使模型的设计具有一定的交互关系，只有如此，才能实现模型数据的动态性与交互性，真正促进模型的建立。
（3）在整个的虚拟模型的平台上，各个领域之间的模型，无论是并行建模还是动态建模都在一定程度促进了综合平台的发展，综合平台的建立成为了各个领域中建模工具以及仿真设计的主要平台，起到了基础性作用。
（4）虚拟原型的设计中要始终以机电一体化为中心，要按照机电一体化的原则以及观念进行设计，只有如此，设计出的模型或者产品才能把各个领域的设计集合在一起。
4机电一体化功能原型设计的基本方法以及开发模式
4．1机电一体化功能原型设计中的基本方法
机电一体化的功能原型设计作为产品设计中的几种表现，是虚拟原型中的重要组成部分，机电一体化的功能原型包括了诸多要素，无论是对机械、电气的建模，还是对模型的集成，都需要建立相应的设计方案，在特定平台下进行建模与仿真。对机电一体化功能原型设计中的基本方法，主要包括以下三点：
4.1.1产品设计过程中要提出相应的指标机电一体化作为融合各个领域的主要操作系统，对机械、电气、计算机一级控制都起到了重要的作用，在这些领域之中，产品的设计的过程要提出其具体的要求把设计的指标进行分解与研究，并进行整理与归纳，只有如此，才能各个领域的的设计内容符合相关规定，并且在机电一体化的思想中得到贯彻，为机电一体化在各个领域中的交互运用奠定基础。
4.1.2针对相应问题提出相应的方案涉及机械、电气、控制、计算机等领域时，机电一体化对此要进行方案设计，设计出相应的目标及设计方法，使各个领域之间有所联系，并形成交互的形式。这样，才能使整个系统成为一个比较细化，比较完善的系统，最终在设计方案上也会形成很多方案供研究人员进行选择。
4.1.3对设计方案进行确立与整合所有的设计要建立在统筹兼顾的方案之上。设计中可能出现很多的设计方案，所以在选择上就具备了多样性与多元化的特点。设计方案确定后，还要对设计方案进行整合，只有这样，才能从意义上完成功能原型的整体设计，才能把适合的方案作为主要的设计依据，使虚拟原型得以发展。
4.2机电一体化功能原型设计中的开发模式
机电一体化的设计方案是在设计的分解与结合中完成的，无论从产品设计的功能还是构造上，机电一体化原型的开发模式，是实现产品需求的重要指标。机电一体化的原型设计开发模式利用3D模型进行构架，并要对设计进行分解，使设计的主要目标逐渐运用到过程中。图1是机电一体化产品功能原型的主要开发模式。
通过图1可以了解到，很多产品的设计都是经过分解完成的。在设计方案之下，对设计理念进行归纳与完善，并采用接口方式去进行设计中的交互，这样，便可以从一定程度上使各个领域的设计进行整合，从而实现机电一体化的虚拟原型的设计。
图1机电一体化原型的主要开发模式
4基于虚拟原型的机电一体化设计技术的发展趋势
随着虚拟原型技术在机电一体化系统中的融人，其技术理论慢慢得到验证，系统性能得到不断优化，整体的技术发展也开始朝着如下的几个方面发展和进步：其一，系统化，在此方面的设计技术，机电一体化产品特点，机电一体化产品设计需求，技术融人的思路，流程和关键技术得到不断的探索和应用，由此使得基于虚拟原型的机电一体化设计技术展现出系统化的特点来；其二，数字化，随着各种专业软件平台的应用，使得仿真设计环境得到营造，无论是单领域建模，还是多领域联合模型构建，都能够给予虚拟原型的机电一体化设计奠定良好的基础；其三，价值化，随着给予虚拟原型机电一体化仿真设计技术的完善，使得技术实现路径朝着多样化方向发展，产品设计需求在这样的情况下得到满足，基本功能的控制辑设计更加合理，运动规划编程也趋于科学，能够运用的领域也越来越多，此时基于虚拟原型的机电一体化设计技术的价值也会得到更加充分的展现。
5总结语
机电一体化技术已经运用到了诸多领域之中，本文在剖析了基于虚拟原型的机电一体化的设计研究中，对该设计的相关理念进行了阐述，无论是虚拟原型的相关概念，还是机电一体化的开发模式，都可在一定程度上促进我国机电一体化技术的发展，使虚拟原型下的机电一体化技术能够持续发展。
参考文献：
［1］范向红.机电一体化产品虚拟样机协同建模与仿真技术研究田.无线互联科技，2015（21）：115一11.
［2］杨雁冰.基于oShd认orks与L油VIEW虚拟原型的机电一体化设计田.科技传播，2015（19）：150+174.
［3］李荣昌．机电一体化在煤矿机械中的应用研究［J］．煤炭技术，2013（8）：44．
［4］冯璐．论机电一体化技术在煤矿中的运用［J］．煤炭技术，2013（9）：35－36．