機電一體化主要技術(shù)范文

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關(guān)鍵詞：機電一體化；工程機械；應用

隨著社會的進步、科學技術(shù)作為生產(chǎn)力的代表在促進社會進步的同時其自身也得到了突飛猛進的發(fā)展，并且在各科學技術(shù)之間出現(xiàn)了一種相互融合的趨勢且這種趨勢在持續(xù)加強。機電一體化技術(shù)作為這種科學技術(shù)之間相融合的一大產(chǎn)物，其作為一種科學技術(shù)在促進社會進步、經(jīng)濟發(fā)展方面起著重要作用。機電一體化技術(shù)對社會的這種促進作用體現(xiàn)在社會的各個方面，如：工程機械。機電一體化技術(shù)在工程機械的發(fā)展中必將占具舉足輕重的地位，已成為工程機械發(fā)展的核心要素之一。

1 機電一體化概述

機電一體化作為一門獨立的交叉學科，具有跨學科性、綜合性性的特點。現(xiàn)代信息時代的到來，尤其是現(xiàn)代計算機技術(shù)的不斷改進和完善，促使機電一體化飛速發(fā)展并且在現(xiàn)實生活中得到前所未有的廣泛應用。

2 機電一體化發(fā)展趨勢

隨著各科技術(shù)的不斷發(fā)展、相互融合，以及社會經(jīng)濟發(fā)展對機電一體化提出的必然發(fā)展需求，導致機電一體化在未來的發(fā)展過程中將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：

（1）智能化。人工智作為科技進步的一種體現(xiàn)，代表著一種新的生產(chǎn)力，在問世之初就得到了社會各個方面的關(guān)注。“智能化”的主要描述對象是機器設(shè)備的行為，這是 各科學技術(shù)相互融合的一個必然結(jié)果，即結(jié)合控制理論、計算機科學、心理學等新思想，使機器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發(fā)展進程，實現(xiàn)目標。

（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機電一體化產(chǎn)品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點是主要體現(xiàn)在：體積小、耗能小、運動靈活。機電一體化技術(shù)的微型化將在社會的各個方面得到應用，尤其是精細化的行業(yè)和部門，如：醫(yī)療、軍事、信息等多個方面。

（3）綠色化。社會的持續(xù)發(fā)展給人們帶來巨大改變，在物質(zhì)豐富、生活舒適的同時，資源減少，生態(tài)環(huán)境嚴重污染等問題要同時浮現(xiàn)。在保護環(huán)境成為社會發(fā)展的必然前提的社會環(huán)境下，綠色產(chǎn)品的概念應運而生。作為綠色產(chǎn)品必需滿足符合環(huán)境保護及人類健康這兩大硬性指標，這主要體現(xiàn)在其產(chǎn)品的設(shè)計、產(chǎn)品的制造過程、產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機電一體化這一特殊的對象，其綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的兩大大方面，即在使用的過程中不污染生態(tài)自然環(huán)境，同時能夠回收利用。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，順應了時代的發(fā)展要求，將具有廣闊的發(fā)展前景。

（4）模塊化。在現(xiàn)實社會的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)具有標準的、統(tǒng)一接口的一體化產(chǎn)品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產(chǎn)品的各種類具有明確的技術(shù)標準，第二，生產(chǎn)機電一體化電子產(chǎn)品的廠家能夠嚴格按照各種類的技術(shù)標準進行生產(chǎn)，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項技術(shù)指標過關(guān)。但是，現(xiàn)實社會中這兩方面的因素不能夠達到生產(chǎn)標準化、統(tǒng)一接口的機電一體化產(chǎn)品單元，成為一項十分復雜的事情。但研制和開發(fā)具有標準接口機電一體化產(chǎn)品單元本身對于機電一體化的發(fā)展是非常重要的事情。

（5）網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活等方面都發(fā)生了重大改變。在全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)都隨著網(wǎng)絡(luò)的全球化納入到全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各企業(yè)之間的競爭也隨著這種進程呈現(xiàn)出全球化的態(tài)勢。可以毫不夸張的說，只要研制出的機電一體化新產(chǎn)品滿足社會需求且質(zhì)量保證，暢銷全球?qū)⒉皇菃栴}。

3 機電一體化技術(shù)在工程機械中的應用

機電一體化技術(shù)在被引進工程機械這一領(lǐng)域后，其應用領(lǐng)域及范圍非常廣泛，這主要源于機電一體化技術(shù)在工程機械領(lǐng)域所產(chǎn)生的以下幾大方面作用：

3.1 監(jiān)督與控制

機電一體化這一技術(shù)被引入到工程機械領(lǐng)域之后，在該領(lǐng)域所發(fā)揮的作用主要是利用電子一體化產(chǎn)品的各種功能如智能化，其所發(fā)揮的作用主要多種多樣，其中監(jiān)督與控制作用是在該領(lǐng)域所發(fā)揮的關(guān)鍵作用之一。監(jiān)督和控制主要是利用了機電一體化的半智能化特點，對工程機械的使用過程及故障的出現(xiàn)進行自動的監(jiān)督和控制，從而減少相關(guān)事故的發(fā)生，提高安全性。這主要體現(xiàn)在以下三大方面：第一、電子監(jiān)控，第二、自動報警、第三、故障自診。

3.2 節(jié)能降耗

沒有將機電一體化引入至工程機械領(lǐng)域時傳統(tǒng)意義上的工程機械領(lǐng)域，存在一個非常突出的問題：功能與功能之間無一定的相關(guān)性、聯(lián)系性，呈現(xiàn)相互杜歷的態(tài)勢，這就致使各功能之間不能進行有機的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而致使設(shè)備的利用效率偏低，生產(chǎn)資源浪費相對比較嚴重。

3.3 提高作業(yè)精度

產(chǎn)品的作業(yè)精度直接影響著工程的質(zhì)量，對于工程所具有的各種效益必將產(chǎn)生直接的影響。這不僅體現(xiàn)在施工過程中，在簡單的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中同樣如此。一般情況下，機床加工的不良產(chǎn)品的成因主要是人的因素，即人的技術(shù)水平以及操作經(jīng)驗。機電一體化技術(shù)在工程機械中的引用，很大一方面是借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，從而，不僅實現(xiàn)了其自動化、智能化，而且同時減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機械工作的精密程度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 降低勞動強度

目前，工程機械施工操作過程中呈現(xiàn)的自動化或者半自動化這一特點，是對機電一體化技術(shù)引入后的一個必然結(jié)果。這促使在施工過程中，勞動者的勞動強大得到大大降低，同時能夠在同時間段內(nèi)完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。

4 結(jié)語

機電一體化技術(shù)是各種科學技術(shù)共同發(fā)展、相互融合的產(chǎn)物，是社會進步的一種標志、體現(xiàn)。機電一體化技術(shù)在引入至工程機械中的后，所起的作用不僅包括對工程機械的工作過程進行監(jiān)督和控制，從而降低生產(chǎn)過程中的能耗，提高作業(yè)精度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低人員的工作強度，使人力資源得到更好的配置。

參考文獻：

[1]魏建碑，汪孝中.淺談機電一體化在工程機械中的應用[J].黑龍江科技信息，2009，2（25）：123-124.

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【關(guān)鍵詞】機電一體化；核心技術(shù)；智能化；傳感技術(shù)

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

隨著科技的進步與工業(yè)的發(fā)展，不同學科之間的相互聯(lián)系共同發(fā)展的現(xiàn)象越來越普遍，這些都極大的推動了社會生產(chǎn)力的進步，使工程技術(shù)掀起了一場 革命，促進了機電一體化的形成與發(fā)展。所謂機電一體化，就是指一種幾種學科相互交叉形成的復合技術(shù)，其是機械技術(shù)與其他高科技技術(shù)相互結(jié)合而形成的新的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代社會發(fā)展形勢下工業(yè)的必然發(fā)展方向。這對于提高機械工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理模式等都是具有很大推動作用的。目前我國的機電一體化已經(jīng)取得一定的發(fā)展成果，但相較于其他發(fā)達國家來講，還是有著一定的差距，還必須要不斷的進行改革發(fā)展，提高科技水平，以促進國內(nèi)機電一體化水平的提高。

一、機電一體化的核心技術(shù)

一般來講，機電一體化主要是由兩大部分組成，即軟件技術(shù)與硬件技術(shù)。其中硬件的組成部分大致有機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分，因而若要進一步的提高機電一體化的發(fā)展，就必須要對這些核心技術(shù)進行不斷的創(chuàng)新與改進。

1、機械本體技術(shù)。機械本體對于機電一體化技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在其性能的高低、質(zhì)量的和精度的大小等幾點內(nèi)容上，而當前的機械主要是以鋼材為主要的原材料，因而在減輕其質(zhì)量時，可以考慮從更換質(zhì)輕的材料入手，用非金屬的復合高性能材料作為機械的主要結(jié)構(gòu)材料，以此來減少驅(qū)動系統(tǒng)的負荷，以提高控制系統(tǒng)的效率，從而實現(xiàn)降低能耗、提高機電效率的目的。

2、傳感技術(shù)。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力，即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機電一體化的技術(shù)水平水平的。

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

3、信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

4、驅(qū)動技術(shù)

電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

5、接口技術(shù)

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

6、軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術(shù)的主要應用領(lǐng)域:數(shù)控機床、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工業(yè)機器人。

2．機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段：20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，

三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：

1、智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

2、系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

3、微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

4、模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

5、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

6、綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是綠色產(chǎn)品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】機電一體化；發(fā)展；趨勢

從20世紀80年代以來，由于計算機科學技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是在大規(guī)模集成電路技術(shù)和微電子技術(shù)取得重大突破后，計算機逐漸向價格低、體積小、性能高、功能強方向發(fā)展。因此，計算機也就具備了與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合、向其它學科滲透的基本條件。這對其它領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)的革命與改革將起到極大地推進作用。比如在機械工程方面，計算機已經(jīng)被廣泛用于產(chǎn)品和工藝流程的控制，它將計算機、電器、機械變成一個有機的整體，進而形成一門新的技術(shù)—機電一體化。機電一體化的出現(xiàn)，極大地改變了整個機械工業(yè)的面貌；它引導了機械工業(yè)在技術(shù)、產(chǎn)品、管理、生產(chǎn)方式等方面發(fā)生巨變；使得生產(chǎn)力提高、原料損耗降低、勞動強度下降、市場競爭力提高、效益顯著提升。從此，工業(yè)化生產(chǎn)就告別了以往的“機械電氣化”，邁進“機電一體化”的方向發(fā)展。

1、機電一體化概論

所謂的機電一體化是一門綜合技術(shù)群（族）的總稱，它主要目的是運用一些技術(shù)原理來使用、發(fā)展機電一體化產(chǎn)品。從系統(tǒng)工程的觀點上來看，就是將有關(guān)電子技術(shù)運用到機械的主體、動力、控制以及信息處理等功能上去；將機械裝置、電子化設(shè)計、軟件有機結(jié)合起來形成一個系統(tǒng)；進而促使系統(tǒng)和產(chǎn)品展現(xiàn)最優(yōu)的整體。

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機電一體化正在被賦予許多新的內(nèi)容和功能。比如能夠自動檢測和處理信息；能夠先通過自動診斷來發(fā)現(xiàn)問題，然后進行自動調(diào)節(jié)與控制，達到自動保護的目的；這表明機電一體化已經(jīng)具備智能化的特征。而傳統(tǒng)的機械電氣化只是將機械技術(shù)、微電子技術(shù)等其它幾種新技術(shù)進行簡單組合和拼湊，這樣效果只是將體系代替和放大。所以，兩者在功能上有著本質(zhì)的區(qū)別。

目前市面上機電一體化產(chǎn)品主要有三類。一是將機與電結(jié)合在一起的典型產(chǎn)品，比如彩色復印機、自動繪圖機；二是用電子裝置來代替一部分控制功能和機構(gòu)的機械產(chǎn)品，如機電一體化照相機、帶數(shù)字顯示的機械設(shè)備；三是通過微電子裝置代替原設(shè)備的信息處理機構(gòu)的產(chǎn)品，如全電子式電話交換機、指針式石英電子表。這些機電一體化產(chǎn)品都具有輕巧化、多功能化和智能化的特點。

2、機電一體化的發(fā)展歷程

機電一體化主要經(jīng)過了三個階段的發(fā)展：第一階段為20世紀60年代以前，在這一初級的階段，由于人們對機電研究和開發(fā)從總體上還處在一種自發(fā)的狀態(tài)，電子技術(shù)的水平也尚未發(fā)展到一定程度，所以當時的機械技術(shù)和電子技術(shù)還不能夠廣泛和深入的結(jié)合；正是由于這些原因，盡管第二次世界大戰(zhàn)刺激了當時的機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，而且在戰(zhàn)后這項機電結(jié)合的軍用技術(shù)也轉(zhuǎn)化為民用，人們還是只有自覺地利用這些初步的電子技術(shù)成果來改善機械產(chǎn)品的性能，因而那些過去開發(fā)的產(chǎn)品也就無法推廣和普及。第二階段為20世紀70-80年代，在這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)都得到蓬勃發(fā)展，同時大規(guī)模的集成電路和微型計算機也出現(xiàn)了，這些就為機電一體化的發(fā)展提供了大量的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)；至此，機電一體化開始受到世界的廣泛關(guān)注和支持，極大加速了它的發(fā)展。進入到20世紀90年代后期，機電一體化的發(fā)展邁入到深入發(fā)展的第三階段，機電一體化技術(shù)正逐漸邁向智能化；由于光纖技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等都取得了重大突破，再加上微細加工技術(shù)的新技術(shù)的引入和系統(tǒng)完整的學科體系的形成，都極大促進了機電一體化的發(fā)展。

3、機電一體化發(fā)展趨勢

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未來機電一體化技術(shù)的兩個重要發(fā)展方向。所謂智能化，就是具有模擬人類智能，能夠進行獨立的判斷、推理、決策等邏輯思維能力。由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是模糊技術(shù)、軟件技術(shù)、芯片技術(shù)的取得長足的進步，機電一體化的智能性越來越強、產(chǎn)品的信息越來越凸顯；再加上生理和心理學、運籌學、混沌學的引入，機電一體化的目標也越來越高；因此，人們越來越重視機電一體化中的智能化研究。另一方面，機電一體化的產(chǎn)品正在向微米，甚至納米的微觀領(lǐng)域發(fā)展，對機電一體化產(chǎn)品的微型化研究起源于20世紀80年代，由于該產(chǎn)品具有靈巧、輕便、低耗能等優(yōu)勢，因此被廣泛地用于通信、醫(yī)療、軍事等多個領(lǐng)域；雖然目前微機械技術(shù)的不成熟，阻礙了其發(fā)展步伐，但在未來必將取得重大突破。

3.2系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化

所謂系統(tǒng)化，就是以靈活的方式來進行多種組合，力求對多子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、控制、管理的一種具備模式化而又開放式的總線結(jié)構(gòu)；它不僅能夠增強機電的通信能力，甚至可以根據(jù)仿生學來賦予機電一體化產(chǎn)品人的感情，從而不斷地開發(fā)出新的機電一體化產(chǎn)品。另外，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和發(fā)展，對各種遠程控制和監(jiān)測的終端設(shè)備的需求量不斷增大，而這些設(shè)備本身就屬于機電一體化產(chǎn)品的范疇。由此可見，機電一體化絕對會向著系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

3.3柔性化和環(huán)保化

為了更好的應對一些突然事故，未來的機電一體化必須是一個包含多個相互獨立子系統(tǒng)的母系統(tǒng)；這其中每個子系統(tǒng)可以擁有對多變的環(huán)境做出相應的反應的能力的，這樣就顯得機電一體化在控制系統(tǒng)過程中具有柔性化，不會顯得生硬、死板。除此之外，為了適應時代的趨勢，未來的機電一體化還應該注重環(huán)保化；多設(shè)計和制造一些無污染、無公害的綠色產(chǎn)品，大力保護自然環(huán)境和資源，維護人們的身體健康；所以環(huán)保化也極其重要。

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關(guān)鍵詞：機電一體化；綜合技術(shù) ；發(fā)展趨勢

機電一體化是在以機械、電子技術(shù)和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興技術(shù)學科，它是在機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品相比，具有下述優(yōu)越性。

一、優(yōu)越性

1、安全性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。設(shè)備的安全性能高。

2、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。

3、具有復合功能且適用面廣。機電一體化產(chǎn)品具有復合技術(shù)和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。

4、使用性能改善。機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

5、調(diào)整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。

二、機電一體化技術(shù)的主要應用領(lǐng)域

良好的可靠性和較廣的實用性使機電一體化技術(shù)有著很寬的涉獵，主要體現(xiàn)在以下方面：

1、數(shù)控機床

數(shù)控機床是機電一體化技術(shù)最直接的體現(xiàn)和產(chǎn)物，隨著機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床方面的不斷的發(fā)展，使得數(shù)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有著迅速的提高。為現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。沒有機電一體化技術(shù)的這一綜合學科的有機融合，就沒有現(xiàn)代數(shù)控機床的出現(xiàn)。因此，數(shù)控機床在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越表現(xiàn)是對機電一體化技術(shù)最直接的肯定。

2、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。

3、柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

4、工業(yè)機器人

第1代機器人也叫示教再現(xiàn)機器人，它們能根據(jù)示教進行重復運動，但缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，能在作業(yè)環(huán)境中獨立行動。

三、發(fā)展趨勢

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有以下幾點：

1、智能化：智能化是21世紀機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。智能化是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

2、網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

3、模塊化：模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

4、微型化：微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。

5、系統(tǒng)化:其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強，未來的機電一體化更注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。

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一、機電一體化技術(shù)在企業(yè)的發(fā)展及應用

電子技術(shù)問世后,電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了,出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術(shù)之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意。60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。90年代，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡(luò)化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。

二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。

2.1智能化。智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。

2.2系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

2.3微型化。微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應用前景。

2.4綠色化。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

三、我國“機電一體化”面臨的形勢及任務(wù)與其相應對策

我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。

我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。

優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。

機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。

結(jié)語

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關(guān)鍵詞：機電一體化 技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨

現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1機電一體化概述

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

2 機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。（2）20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術(shù)等進入機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組，并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面：

3．1 智能化

方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3．2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。

3．3 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3．4 環(huán)保化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

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【關(guān)鍵詞】機電一體化；概念；發(fā)展歷史；發(fā)展趨勢

一、機電一體化的概念

機電一體化技術(shù)，顧名思義，就是將機械設(shè)備與電子技術(shù)相互整合，使機械設(shè)備的動力、信息處理與控制等部分的功能呈現(xiàn)自動化、智能化狀態(tài)，它是建立在機械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化處理技術(shù)等一系列現(xiàn)代化技術(shù)的基礎(chǔ)上的機械系統(tǒng)技術(shù)。機電一體化技術(shù)其實是包括了技術(shù)與產(chǎn)品兩個方面，所以，在研究人員研究機電一體化技術(shù)應該充分考慮到這兩個方面之間的關(guān)系，不能脫離產(chǎn)品的生產(chǎn)而單獨研究技術(shù)，也不能一味地追求技術(shù)的創(chuàng)新而忽視產(chǎn)品質(zhì)量，應該以先進的技術(shù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這才是深化機電一體化技術(shù)發(fā)展的最終目的。

二、機電一體化的歷史發(fā)展

20世紀60年代以來，電子技術(shù)與機械產(chǎn)品的結(jié)合，使機械產(chǎn)品的性能得以大幅度提高，刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的進一步融合。計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀80年代末期，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發(fā)展時期。光學、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。

三、機電一體化的發(fā)展趨勢

（1）智能化。人工智能在機電一體化建設(shè)中的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。智能化是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。（2）模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的標準繁多，研制和開發(fā)具有統(tǒng)一標準接口的的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。利用標準單元可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，降低研制和開發(fā)費用，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。（3）網(wǎng)絡(luò)化。20世紀90年代，計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兓c實惠。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。（4）微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。（5）綠色化。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。（6）系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

參 考 文 獻

[1]劉慶民.機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].科技致富向?qū)?2011（12）

[2]胡家華.機電一體化技術(shù)的應用及其發(fā)展趨勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2011（21）

篇8

關(guān)鍵字：機電一體化工業(yè)石油

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容，其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)微電子、技術(shù)自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)。根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。

一、機電一體化基本結(jié)構(gòu)要素

1.機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架，它是系統(tǒng)所有功能元素的機械支持結(jié)構(gòu)，包括機身框架機械連接等。它是機電一體化要素中最基本的部分。

2.動力部分

動力部分與人體內(nèi)臟產(chǎn)生能量去維持生命運動是一樣的道理，它是為系統(tǒng)提供能量和動力功能驅(qū)動執(zhí)行的機構(gòu)，使系統(tǒng)按照控制要求得以正常運行，是機帶你一體化結(jié)構(gòu)中不可或缺的部分。

3.傳感部分

傳感部分就像人的眼鼻耳口等感覺器官，將系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測變成可識別的信號，然后傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)過分析處理后產(chǎn)生相應的控制信息，其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表來共同完成。

4.驅(qū)動部分

驅(qū)動部分就像人體的肌肋腱一樣，要接受大腦指揮，驅(qū)動四肢運動，在控制信息作用下驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成各種動作和功能。

5.執(zhí)行部分

執(zhí)行部分如同人的四肢，由大腦支配完成各項工作任務(wù)一樣，根據(jù)控制信息和指令完成各種動作和功能，執(zhí)行機構(gòu)是運動部件，一般采用機械電磁電液等構(gòu)成。

6.控制及信息處理部分

控制及信息處理部分，猶如人的大腦，指揮和控制全身運動，并能記憶思考和判斷問題一樣，將來自各傳感器的檢測信息集中存儲分析加工，并根據(jù)信息處理的結(jié)果按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行，它一般由計算機可編程序控制器數(shù)控裝置以及邏輯電路A/D與D/A轉(zhuǎn)換I/O輸入輸出接口和計算機外部設(shè)備等組成。

二、機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是近幾年才出現(xiàn)的一門新科學、新技術(shù)，但它卻必將是當前世界技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。因為在當今社會，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，高新技術(shù)的發(fā)展越來越受國家、社會和企業(yè)的關(guān)注與重視，機電一體化程度的高低，一定程度上代表的是一個國家科技實力的水平，一個企業(yè)機電一體化的運用程度，也從一個側(cè)面反映了該企業(yè)自主創(chuàng)新能力的高低，該技術(shù)的使用，不僅能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且能夠增強企業(yè)的核心競爭力，讓企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地，眾所周知，當今社會國際競爭的實質(zhì)，是以經(jīng)濟和科技為核心的綜合國力的較量，所有，提高國家綜合國力，發(fā)展科技，是每個國家義不容辭的，在這樣的情況下，一定程度上代表著技術(shù)發(fā)展水平的機電一體化技術(shù)，將會越來越受到國家和社會的青睞，所以，機電一體化技術(shù)的未來市場將呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。

三、機電一體化技術(shù)的優(yōu)點

1.安全性高

機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。

2.生產(chǎn)能力高

機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

3.使用性能高

機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

4.適用面廣

機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單一技術(shù)和單一功能限制，具有復合技術(shù)和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求的應變能力較強。

四、機電一體化的應用領(lǐng)域

1.重工業(yè)領(lǐng)域

在目前，機電一體化技術(shù)目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等行業(yè)中，相對來說，主要是應用于重工業(yè)領(lǐng)域，無論是國有企業(yè)，還是私營企業(yè)，在生產(chǎn)過程中都會采用機電一體化來提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。WOP技術(shù)和智能化。

系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中。

參考文獻：

篇9

機電一體化是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞

機電一體化技術(shù)現(xiàn)狀產(chǎn)品制造技術(shù)發(fā)展趨勢

0．緒論

現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1．機電一體化概要

機電一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2．機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

3．機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。因此，機電一體化的主要發(fā)展方向如下：

3.1智能化

智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

3.6系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

4．結(jié)語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

5．參考文獻

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3.高鐘毓．機電控制工程．北京：清華大學出版社，2002．

篇10

關(guān)鍵詞：機電一體化；特征；發(fā)展趨勢

隨著日新月異的技術(shù)更新，機電一體化發(fā)展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)發(fā)展，為機電一體化發(fā)展目標實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標，在機電一體化的技術(shù)應用下，就能提高生產(chǎn)力水平。從理論上對機電一體化技術(shù)發(fā)展研究分析，就能從理論層面提供支持依據(jù)。

一、機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程和主要的內(nèi)容分析

1.機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程分析

機電一體化主要是電子技術(shù)和機械設(shè)備的有機結(jié)合，從而將機械設(shè)備的動力以及電子技術(shù)的信息處理功能充分發(fā)揮，實現(xiàn)自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的，在當前已經(jīng)成為獨立的學科，從技術(shù)層面來說，主要體現(xiàn)在對機電一體化的產(chǎn)品有效實現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產(chǎn)品的基礎(chǔ)層面來說，就是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成的新系統(tǒng)，這就成為了有著新功能的產(chǎn)品。機電一體化的進一步發(fā)展過程中，在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術(shù)的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個領(lǐng)域的優(yōu)勢相結(jié)合，實現(xiàn)概念上以及技術(shù)上的融合。我國的機電一體化發(fā)展經(jīng)歷了幾個重要階段。上世紀80年代，學術(shù)界對機電一體化進行了研究，經(jīng)過了幾十年的努力，在理論上以及技術(shù)層面上都實現(xiàn)了長足發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)方面的市場占有率也逐年提高，機械生產(chǎn)能力也有了大幅度提高。工業(yè)機器人的實際生產(chǎn)應用，對控制系統(tǒng)以及軟件編程技術(shù)的應用等，都從很大程度上促進了生產(chǎn)效率的提高。在計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績，已經(jīng)在多個制造生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展中得到了廣泛應用，發(fā)揮著重要作用。

2.國外機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國外的機電一體化技術(shù)發(fā)展可以分為三個階段：第一階段又稱之為初級階段，出現(xiàn)在20世紀60年代以前，這一時期是機電一體化技術(shù)的雛形，是人們不自覺地利用電子技術(shù)并且傳承下來；第二階段稱之為發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀80年代末期，機電一體化技術(shù)的各項產(chǎn)品都有著很大的發(fā)展；第三階段是深入發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀90年代后期，世界各國都開始研發(fā)和關(guān)注機電一體化的技術(shù)和新產(chǎn)品。日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術(shù)會議，可以稱為機電一體化技術(shù)發(fā)展階段的標志，世界各國也從此大力推動和發(fā)展機電一體化的技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。在深入發(fā)展時期，機電一體化技術(shù)進入了向智能化方向的新階段，一方面出現(xiàn)了光學、通信技術(shù)、微細加工技術(shù)等新的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品，另一方面對機電一體化技術(shù)的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前，機電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應用方面處于世界領(lǐng)先地位是日本和美國。

3.國內(nèi)機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，如當前國內(nèi)外在開發(fā)煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術(shù)方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是總體技術(shù)上，國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機，截高范圍2.0m～6.0m，可達截割功率2×825kW，而國內(nèi)引進6LS3，6LS5和7LS5型6臺，SL500型3臺，EL3000型1臺，最大裝機總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測、故障診斷技術(shù)上，目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點，而國內(nèi)卻達不到這一水平；三是自動調(diào)高技術(shù)上，基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術(shù)在國外比較容易實現(xiàn)，而國內(nèi)在研采煤機仍未實現(xiàn)記憶截割。

4.機電一體化技術(shù)主要內(nèi)容分析

機電一體化技術(shù)涉及的內(nèi)容比較豐富。機電一體化技術(shù)方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對電子以及機械技術(shù)的應用下，能將兩者得以有機結(jié)合，就能充分發(fā)揮綜合技術(shù)的應用優(yōu)勢。因此，機電一體化技術(shù)涵蓋技術(shù)以及產(chǎn)品兩個層面的內(nèi)容。機電一體化系統(tǒng)，也就是產(chǎn)品方面，是通過多個特定功能機械以及電子技術(shù)要素構(gòu)成的整體，使人們的實際生產(chǎn)制造的需求得到滿足。機電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。除此之外，機電一體化內(nèi)容中的系統(tǒng)設(shè)計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內(nèi)容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發(fā)展目標都能有效實現(xiàn)。機電一體化工程作為電子和機械工程集合，通過機電一體化技術(shù)設(shè)計制造體系應用，在實際應用中的作用發(fā)揮也比較顯著。

二、機電一體化產(chǎn)品特征類別和核心技術(shù)分析

1.機電一體化產(chǎn)品特征類別分析

機電一體化的產(chǎn)品特征也比較鮮明。機電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品的輕細巧等特征比較突出，并且比較容易實現(xiàn)標準化、模塊化的設(shè)計制造。機電一體化的產(chǎn)品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠?qū)a(chǎn)品的高效性以及智能化的優(yōu)勢充分發(fā)揮，并能起到自動監(jiān)視的功能和診斷功能等，在產(chǎn)品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負荷以及運行情況加以有效調(diào)整控制。另外，機電一體化的產(chǎn)品類型也比較多。機械產(chǎn)品當中一部分控制功能及機構(gòu)用電子裝置替代，其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產(chǎn)品。此外，比較典型性的產(chǎn)品有著較為完整性的結(jié)構(gòu)，其中比較常見的就是工業(yè)機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產(chǎn)品，兩者結(jié)合，就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設(shè)備的信息處理機構(gòu)，比較常見的產(chǎn)品有全電子式電話交換機以及電機調(diào)速裝置等內(nèi)容。

2.機電一體化核心技術(shù)分析

機電一體化的核心技術(shù)比較多。計算機和信息技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)，能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術(shù)當中的專家系統(tǒng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)也是比較常用的。機電一體化核心技術(shù)中的系統(tǒng)技術(shù)，是通過整體概念對多種相關(guān)技術(shù)進行組織應用的，其中接口技術(shù)就是比較常用的。為保障計算機的通信，要對數(shù)據(jù)傳遞格式進行規(guī)格化以及標準化呈現(xiàn)。目前這一應用技術(shù)中的開發(fā)成本比較低，在高速串行接口的應用方面比較突出。機電一體化核心技術(shù)當中的機械本體技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)。這一技術(shù)主要應用于對性能的改善以及質(zhì)量的減輕等層面。當前的機械產(chǎn)品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產(chǎn)品質(zhì)量，要在結(jié)構(gòu)上加以優(yōu)化，并加強非金屬材料的應用。這一技術(shù)的應用響應速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。機電一體化核心技術(shù)當中的信息處理技術(shù)以及傳感技術(shù)也是比較常見的應用技術(shù)。信息處理技術(shù)的應用中，將微型計算機在實際工作中加以科學應用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術(shù)的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當前的技術(shù)進一步升級下，對光纖電纜傳感器的應用比較重要。另外，機電一體化核心技術(shù)當中的軟件技術(shù)以及驅(qū)動技術(shù)也是較為常用的技術(shù)。軟件技術(shù)應用是和硬件協(xié)調(diào)應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產(chǎn)維修效率，以及軟件的標準化應用是發(fā)展的重要課題。在驅(qū)動技術(shù)的應用下，在響應速度上也能有效提高，對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。

三、機電一體化技術(shù)應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢探究

1.機電一體化技術(shù)應用領(lǐng)域分析

機電一體化技術(shù)的廣泛應用對我國的經(jīng)濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術(shù)的應用在當前社會發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術(shù)優(yōu)化，機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床的應用使之結(jié)構(gòu)、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)應用下，使得數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。應用CPU以及多主總線體系結(jié)構(gòu)，進行開放性設(shè)計等，能提高接口的標準化，實現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實現(xiàn)，機電一體化數(shù)控機床系統(tǒng)就能實現(xiàn)二維以及三維的動態(tài)加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設(shè)計使得控制功能也得到了有效提高，可有效實現(xiàn)多過程以及多通道控制。例如：當前市場上的CK0632數(shù)控機床就是采用機電一體化設(shè)計的數(shù)控機床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承，回轉(zhuǎn)精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵，經(jīng)過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機床加工精度。CK0632數(shù)控機床機床也可實現(xiàn)自動控制，完成車削多種零件的內(nèi)外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數(shù)控機床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發(fā)出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前，CK0632數(shù)控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。機電一體化在工業(yè)機器人領(lǐng)域當中的應用也比較突出，第二代機器人的設(shè)計中，對各種傳感元件進行了科學應用，這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術(shù)的應用能準確判斷分析對操作信息的處理，并進行反饋控制。在第三代的機器人設(shè)計中，就通過多感知功能的應用，有效實現(xiàn)復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業(yè)的獨立性層面有著充分體現(xiàn)。

2.機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著時展以及技術(shù)進步，機電一體化技術(shù)也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的重要不同。近些年，我國在處理器技術(shù)上的進步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標實現(xiàn)，對機電一體化的智能化發(fā)展目標實現(xiàn)提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現(xiàn)和實際的應用，對人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動。機電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展將實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在當前的發(fā)展比較迅速。進入新的時代，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，機電一體化的網(wǎng)絡(luò)化目標將得到實現(xiàn)，在遠程控制技術(shù)的應用作用上將更加突出，同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。機電一體化技術(shù)的系統(tǒng)化趨勢比較突出，也就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的模式化以及開放式的總線結(jié)構(gòu)應用，對系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中，能加強通信功能，可實現(xiàn)遠程以及多系統(tǒng)的通信。不僅如此，機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。這主要體現(xiàn)在電子部件的微型化，在產(chǎn)品的體積層面不斷縮小等。這樣就會促進機電一體化的設(shè)備運行效率提高，靈活性更加突出。

四、小結(jié)

綜上所述，機電一體化的發(fā)展中，技術(shù)的升級進步對機電一體化設(shè)備的優(yōu)化起到了很大促進作用。我國在機電一體化的發(fā)展中有了長足進步，但是在發(fā)展中存在著諸多不足。從理論上對機電一體化的技術(shù)進行研究分析，就能為實際機電一體化發(fā)展提供理論支持，帶動我國機電一體化領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

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