机电一体化的现状精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇机电一体化的现状，期待它们能激发您的灵感。

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关键词： 机电一体化；技术；现状；对策

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0025-01

0 引言

机电一体化代表着机械工业技术革命的发展方向。在20世纪90年代后期，机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展并向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着光学、通信技术、微细加工技术等渗入了机电一体化，进而出现了一些新的机电一体化的新分支。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了更广阔的前景。

1 机电一体化技术

机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其他技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体的一个学科。所以机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。但是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还有新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

机电一体化现在已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统成为最优化的系统工程技术。

2 机电一体化技术现状

机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。

中国的机电一体化技术从80年代才开始在企业里应用和研究。经过20多年的努力我国在机电一体化技术方面取得了一定成果，尽管我们国家对机电一体化技术和产业给予了积极支持，特别是在涉及基础技术、综合技术等方面给予大力扶持。但机电一体化技术与发达国家相比仍有相当差距。

2.1 数控技术方面 中国从1958年开始发展数控技术，经过近50年的发展，国产数控机床的国内市场占有率达50%，出口到其它国家的国产数控机床也占到我国产量的10%左右。从90年代后期开始，我国的数控机床的精度发展迅速：普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。但是高精密的数控机床仍然需要从国外进口！

2.2 工业机器人方面 我国的机器人研发技术从60年代才开始，目前很多的机器人生产企业都掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统及软件编程技术、运动学和轨迹规划技术，能够生产了部分机器人的关键元器件，机器人已进入实用化阶段，中国已开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人。中国的科研机构和企业能自主解决工业机器人控制、驱动系统的设计技术，自主进行机器人软件的设计和编程等关键技术。我国市场上运用工业机器人最多的企业目前主要分布在军工企业、先进制造行业及一些实力雄厚的大型，其中完全国产的工业机器人在这些行业中占到30%左右。不可否认的是工业机器人的关键技术还是被国外的企业牢牢控制！

2.3 计算机集成制造系统方面 我国经过多年的理论和技术准备，计算机集成制造已经有了较快发展，进一步缩短了和国外的差距。

3 机电一体化技术的发展对策

根据我国的机电一体化技术的现状，结合我国机电一体化企业的实际状况，应该从以下几个方面考虑：

3.1 要把发展机电一体化技术作为增强自主创新能力的重要内容，鼓励和促进企业在这个领域有所作为。同时，为缩小与发达国家的差距，可以通过引进、消化、升级来逐步达到提高自主创新能力的目的。有关部门可以通过政府采购、项目设立等措施，达到支持和鼓励自主创新的目标。

3.2 要充分发挥大专院校、研究机构的科研作用，让大专院校、研究机构与一些大中型企业在机电一体化技术领域进行合作研究，推进技术的发展并把最新的研究成果快速的转化和应用于实际的产品和相关的领域，为各方面带来显著的经济效益和社会效益从而达到相互促进的积极作用。

3.3 要明确机电一体化技术开发和产业化推广的主力军是企业，在这方面，技术和综合实力雄厚的大型企业将发挥举足轻重的作用。有关部门应该在税收、金融和其他方面给予一定的优惠倾斜。

4 结语

机电一体化是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。21世纪，机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面都会带来显著的经济效益和社会效益。机电一体化技术是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社，2003.

[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社，2004.

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关键词：机电一体化 发展过程 发展趋势

一、前言

随着现代科学技术的不断发展，不同学科的交叉与渗透也越来越广泛，注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系等发生了翻天覆地的变化，从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。

二、概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统，就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。

因此，"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化，仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后，其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。

三、机电一体化的发展过程

"机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时即70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将"机电一体化技术"与"机械电子学"并用，近年来"机电一体化"更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了"光机电一体化"的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支"微机电一体化"。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科，各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测，未来机电一体化技术将向以下几个方向发展：

（一）智能化方向

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究中得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。这里所说的"智能化"是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求达到更好的控制效果。

今后的机电一体化产品"全息"特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的飞速发展。

（二）光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源、（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

（三）模块化方向

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂而又非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。

这需要制定各项标准，以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，短时间内很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（四）柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的"冗余度"，有较强的"柔性"，能较好地应付突发事件，被设计成"自律分配系统"。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的"自律性"，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有"行动"是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

（五）网络化方向

上个世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（homenet）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（六）微型化方向

微型化兴起于上世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

（七）仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于"静态"时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便"死亡"，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

（八）绿色化方向

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；而另一方面，资源减少，生态环境受到了严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

（九）系统化方向

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

五、结束语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，相信随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

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Abstract: the development of modern science and technology, a strong impetus to the different disciplines of cross-cutting and infiltration, resulting in the mining area and the transformation of the technological revolution. This article through to our country mechanical and electrical integration of the historical development and current situation, electromechanical integration of the partial forecast

主题词：机电一体化技术现状前景

Keywords: mechanical and electrical integration of technology status prospect

中图分类号： TH-39文献标识码：A 文章编号：

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了矿业领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”发展阶段。

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。但其基本特征可概括为综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。

世界范围内机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。第一阶段也称为初级阶段。20世纪60年代以前由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广；第二阶段可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础；第三阶段,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。。

二、机电一体化的发展状况

我国从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

(一)智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。智能化使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能则是完全可能的。机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。要充分发挥大专院校、研究机构的科研作用，让大专院校、研究机构与一些大中型企业在机电一体化技术领域进行合作研究，推进技术的发展并把最新的研究成果快速的转化和应用于实际的产品和相关的领域，为各方面带来显著的经济效益和社会效益从而达到相互促进的积极作用。

(二)网络化

20世纪90年代,计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给工业生产、政治、军事、教育和日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，可使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

(三)微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统,泛指几何尺寸不超过1 cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

(四)绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适；另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。

近几年来,我们机电一体化产品的研究和生产得到长足的进步。机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机

电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。例如,国产电牵引采煤机已经占领国内市场,核心部分是由安装在采煤机上的计算机和传感器组成,具有多种保护、遥控功能。国产全数字化直流提升机也已占领国内市场。此外,我国在液压支架电液控制、胶带运输机、矿井供电设备以及风机、水泵、压风机、局扇等设备上也都有成熟的机电一体化产品。但是，,笔者认为在发展我国机电一体化产品的技术上应该注意以下几点：①研究具有自主知识产权的核心装置,增加产品国产化的比例；②增加产品的通讯功能,以适应综合自动化的需要；③进一步提高尤其是大型设备的故障诊断功能和智能化程度。

机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。我国可以利用广阔的市场潜力,用全新的方式和更短的时间研发更多具有知识产权的机电一体化产品。随着我国科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,在国内外发展的同时，行业内肯定会有竞争的时候，它既是挑战，更是机遇。笔者相信，在新的社会主义建设思想的指引下，我国机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

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关键词：机电一体化；应用；现状；发展

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

引言：现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并蓬勃向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

1.机电一体化概述

1.1机电一体化的定义

所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从字面上的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。

1.2机电一体化的关键技术

机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。

1.2.1信息处理技术

所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。

1.2.2精密机械技术

精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。

1.2.3自动控制技术

自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。

1.2.4检测与传感器技术

检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受，以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。

1.2.5伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。

1.2.6系统总体技术

系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。

2.当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1数控机床数控机床及相应的数控技术

经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

2.2柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

3.机电一体化的发展状况及趋势

3.1机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70—80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受，末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

3.2未来机电一体化技术的发展趋势

在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。

此外，新一代的机电一体化系统的开发，设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备，实现各种作业的柔性化和自动化，使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在：

（1）计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统，中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。

（2）智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力，高水平的人机一体化(即虚拟制造技术)，在软件的支持下，有一定自组织能力，自我优化能力，自我修正能力，欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。

（3）绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点，绿色化是指产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

4.结语

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。

参考文献：

篇5

机电一体化是一项非常专业的跨学科复合技术。其综合了机械、微电子、信息等技术，并已经成为了未来机电工业发展的必然趋势。

机电一体化概念

机电一体化是一项综合的机械电子技术。其融合了机械、电工电子、微电子、信息以及传感器技术等，并将这些技术充分地应用到实际问题的解决当中。

机电一体化的发展现状

20世纪90年代后期，机电一体化技术已经进入了智能化新阶段，这说明机电一体化已经进入了深度发展阶段。随着光学以及通信技术的不断融入，微细加工技术已经成为了机电一体化中的重要技术。并且，演变出光机电一体化以及微机电一体化。另外，机电一体化建模设计、分析以及集成方法，也已经呈现出深入研究趋势。

随着人工智能、神经网络以及光纤技术的创新与发展，机电一体化步入了新的发展阶段。并逐步形成了完整的机电一体化科学体系。国内对这方面的研究工作起步较晚，上个世纪八十年代才开始深入研究与应用。随着对其重要性认识的不断加强，2010年，国家发展纲要中对机电一体化技术的发展动向以及其深远影响进行了充分的探索。目前，在国家政策的宏观促进下，我国的各大高校、研究机构以及相关的企业集团对机电一体化技术进行了深入的应用与研究。不过，同欧美的一些国家相比，仍存在一定的差距有待于进一步提高。

机电一体化的发展趋势

机电一体化随着计算机信息技术以及机械技术等领域的快速发展，其未来将朝着数字化、智能化以及网络化等方向发展。

1.数字化发展

微控制器的不断创新与发展，使得机电产品向数字化方面发展成为可能，例如：数控机床以及机器人等。并且，随着计算机网络技术的快速发展，虚拟设计以及集成制造等功能的实现为机电一体化产品设计与制造数字化打下坚实基础。数字化的实现，有助于远程控制以及维护的有效实现。

2.智能化发展

智能技术的快速发展，使得机电产品智能化实现成为了可能。具有“智能”的机电产品，可以拥有类似于人类的逻辑思考模式，对事物进行简单的推理和判断。例如：在CNC数控机床上，配置智能输入/输出接口以及智能工艺数据库，不仅能够有效降低操作人员的工作量，还能够降低大量的维护成本。同时，随着神经网络、小波理论等人工智能技术的不断进步与创新，机电一体化的智能化优势将会越来越大。

3.模块化发展

目前，机电一体化产品品种众多。为机电一体化标准机械接口、动力接口以及环境接口集成的单元模块提供了良好的发展前景。例如：构建动力驱动单元，使其具有减速以及变频调速功能。或者，同时具备图像处理以及识别的电机一体控制单元。

4.网络化发展

随着网络技术的不断发展，网络产品价格日益下降，为其的普及工作带来了便利条件。以网络为基础的各类远程监控技术逐渐发展起来。其远程控制终端便是机电一体化产品，当发展到一定程度时，人们可以利用家庭网络对家庭中的各项电气设备进行计算机集中管理，进而享受更加现代化的生活。

5.人性化发展

机电一体化产品最终的服务对象是人，在设计的过程中，为其增加类似于人类的智能以及情感等人性化特征，以便于为人类提供更加人性化的服务，是机电一体化产品的设计需要，也是一个必然的发展趋势。

6.微型化发展

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件等。

7.绿色化发展

绿色环保是所有工业发展的必然趋势，机电一体化也不例外。随着科技的快速发展，人们的生活也发生了翻天覆地的变化。然而，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

结论

篇6

【关键词】机电一体化；发展过程；应用；发展趋势

1 机电一体化的发展过程

目前，人们普遍将机电一体化的发展概括为三个阶段：一是二十世纪六十年代之前；在这之前人们开始将电子技术应用到机械产品上，尤其是随着二战的爆发，加快了电子技术和机械产品的结合速度。随后这些技术逐渐在人们的生活中得到应用，也极大的促进了经济的发展。但是，由于电子技术并不成熟，在很大程度上限制了机电结合技术的应用和发展。二是二十世纪七十年代至八十年代之间；在该时期内是机电一体化技术发展的一个鼎盛时期，尤其是伴随着计算机技术、通信技术等技术的快速发展以及应用，以及集成电路的规模化、微型计算机的发展，这些技术的产生都为机电一体化技术的发展打下了坚实的基础。而且，机电一体化也受到了很多国家的关注，发展十分迅速。三是九十年代后期；随着计算机技术等相关技术的成熟和在机电控制中的应用，机电一体化技术已经开始向着智能化的方向发展。在这一时期，伴随着机电一体化技术体系的不断研究和完善，在很多领域都已经实现了机电一体化，而且光机电一体化技术的出现和应用也丰富了机电一体化系统。

我国研究机电一体化技术的时间相对较晚，是从二十世纪八十年代开始的，在经过了几代人的共同努力，取得了较为满意的成果，而且在促进我国经济发展方面也做出了巨大贡献。但是，我国现阶段机电一体化技术发展仍然存在以下几点问题：首先，机电一体化的基础理论研究方面，科研力量不足，自主研发能力较差。尤其是在一些重要的机电技术领域的研发，和发达国家相比存在很大的差距。其次，没有充分体现出一些科技含高的技术产品，对我国经济发展的推动作用并不明显。最后，机电一体化产品的质量和设计水平还需要不断的提高。针对这三点问题，需要在今后的工作上有针对性的进行改进，促进机电一体化技术的健康稳步发展。

2 国内机电一体化技术应用现状

当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5， 6]。

首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持 “机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径。

2 机电一体化的核心技术

2.1 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是采用钢铁材料为主创造的，为了减轻质量，除了在结构上加以改进外，主要应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了质量，才有可能实现驱动系统的小型化，在控制方面才能够改善快速响应特性，减少消耗能量，提高效率。

2.2 信息处理技术

机电一体化是与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用分不开的。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

2.3 驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件―传感器―电机三位一体的伺服驱动单元。

2.4 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅给信息传递和维修带来方便，而且可以简化设计。目前，正致力于发展低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

2.5 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 智能化

智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.3 微型化

微型化兴起于20 世纪80 年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3 的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活， 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3.4 绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源， 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品， 具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

参考文献：

[1]郭伟民.机电一体化技术的应用和发展[J].中外企业家，2014（8）.

[2]周玮.机电一体化技术的发展与应用[J].新材料新装饰，2014（3）.

[3]康存丽，杨保群.机电一体化技术发展及应用简介[J].微电机，2009 （8）.

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[关键词]机电一体化；发展趋势；现状

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0238-02

0 引言

新型技术和新型工艺的不断涌现促进了机械工业的发展和进步。机电一体化技术的应用深刻地影响着人们的生产和生活。同时，作为衡量一个国家综合国力的指标，机电一体化技术和各国的通信事业、交通事业以及航天事业等息息相关。因此，机电一体化技术作为一种必然的发展趋势，已经引起了各国的关注。

1 机电一体化的相关概念

相比于西方发达国家，我国的机电一体化技术的发展步伐相对缓慢[1]。机电一体化起源于20世纪70年代的日本杂志――《机械设计》，是集机械和微电子技术于一体的一门集合技术。机电一体化技术主要是通过将微电子技术、信息技术以及信号接收技术等多种综合技术进行有效地整合，从而应用于实际的混合技术中。

作为一门自成一体的新型技术学科，机电一体化所涵盖的技术和产品具有多功能、安全性高以及消耗少等优势。我国的机电一体化技术由于受传统工业的影响较大，同时受经济和技术等条件的束缚，还需要进行不断地完善和改进。

机电一体化的相关产品和技术主要可以分为三个部分，其分别为电子、相关软件以及机械三大模块[2]。作为多种新兴技术形结合的产物，机电一体化技术可以充分地利用不同模块的特点和优势，设计和制造出更多全新的产品，以更好地服务于人类。伴随着科学技术的发展和进步，与机电一体化相关的各项技术开始出现相互融合的趋势，机电一体化技术的应用前景也十分良好。

2 机电一体化技术的发展现状分析

我国的机电一体化技术大致始于20世纪80年代初期，由于受国际关系的影响，机电一体化技术被列入为“九五”特别发展规划中。国家相关部分组织机电一体化研究领导小组开展相关会议，对机电一体化的相关技术进行综合性研究。同时，北京大学、清华大学等国内知名院校和国家研究机构开始逐渐地加大对机电一体化技术的重视。尤其是一些大专院校开始扩大相关专业的招生比例，以培养更多的相关技术性人才和应用人才。尽管如此，我国与西方发达国家的机电一体化水平相比还存在一些差距。

二十世纪九十年代后期发展至今，机电一体化技术开始逐渐地迈向了新阶段[3]。以微电子技术作为核心的高科技技术逐渐被应用于工程机械制造领域中，进而改变了我国工程机械长期落后的困境，同时也促进了相关工业制成品的性能的进步，从整体上将我国的工程机械推进了一个全新的台阶。尤其是在一些楼宇建设中电子监控和自动报警的应用中，如果相关的设备和工程机械出现了故障，电子监控设备以及自动报警系统能够及时准确地为工作人员提供相关信号，以方便工作人员及时地维护和更新。这些设备的应用不仅能够简化工作人员的设备维护工作，而且还能够极大地提高相关人员的工作效率，同时也保障了机械正常运行的安全性。因此，作为现代工程机械发展的一项重要技术，机电一体化技术还需要进一步完善，才能够更好地为国民经济发展而服务。

世界上机电一体化技术相对比较成熟的地区主要是分布在欧洲、美国以及亚洲的日本等。这些地区和国家由于具有雄厚的经济实力和坚实的工业基础，在机电一体化产品的研发方面取得了重大的成就。例如我们较为常见的办公设备――复印机，则是美国的一项重大发明。目前，这些国家和地区在机电一体化技术领域不仅拥有高素质的技术人员，而且还具有灵活的经营理念，从而给自身的发展提供了良好的机遇。机电一体化产品已经开始渗透各个生产领域，同时也开始向集成化方向转变。

3 机电一体化技术的发展趋势探讨

机电一体化技术的发展离不开相关技术的支持。作为一门新兴的边缘性学科，处于发展的良好阶段。机电一体化作为一项核心技术，开始逐渐朝着以下三个方向发展：

3.1 生态效益与经济效益的统筹兼顾

众所周知，工业革命和科技革命的到来虽然给人类创造了大量的物质财富，同时也给环境造成了巨大的压力。日益严重的工业污染给人们的生活带来了极大的不便。因此，随着人类进程的发展，越来越多的企业开始追求生态环保的产品。环保型产品的研发与设计要求其在使用的过程中能够最大程度地减少对环境的危害，同时又能够最大程度地利用有效资源创造更多的物质财富。

机电一体化技术将要求企业能够从生态效益的角度出发，研发和生产更多的环保型产品，从而促进企业的可持续发展。从未来的发展格局来分析，机电一体化信息技术将为生态环保型产品的应用提供坚实的物质基础。机电一体化技术不仅能够提高机械的整体功能，而且还能够地有效克服传统机械系统的缺陷。尤其是类似传统造纸工业的发展，不仅会造成严重的资源浪费，而且还容易导致水土流失非常严重。相反，机电一体化产品的出现将会有效地统筹兼顾生态效益和环境效益，最终促进企业的长远发展。企业在获得经济效益的同时，又兼顾了环境生态效益。机电一体化在这方面显示出了无可比拟的优越性。机电一体化技术以最大限度地利用现有的能源工艺系统，采用最先进的生态生产技术，创造出无污染、无公害产品。

3.2 现代信息网络化格局的优化整合

现代信息技术的发展为机电一体化技术的改进提供了良好的平台。由于机电一体化技术是多种信息技术的综合体，因此未来的机电一体化产品将逐渐朝着网络化格局方向发展。例如，我国在十九世纪八十年代中期将工业机器人的相关研究和开发列入为重点发展项目。同时，部分工业企业已经开始将工业机器人应用于实际生产领域，比如相关的水下作业、智能搬运和装配等。智能化的发展成为了机电一体化技术发展的重要特点。目前，我国的珠江三角洲地区已经有大约100多家企业开始从事工业机器人的研发工作，同时也取得了较为理想的成就。

随着二十一世纪的到来，各个国家相互之间联系也开始不断加强。机电一体化技术的发展也将会对各个国家的工业生产、政治联系以及教育教学等方面带来极大便利。互联网的应用和普及对远程监控技术的发展提供了有利条件。比如河南省郑州市某单位在通信工程的建设中，相关的施工人员可以通过远程监控控制终端的应用，对各个路段的电缆铺设进行及时地跟踪，同时对每一个电缆铺设的地理环境进行自动检测，以便于施工人员操作和控制。不仅如此，在通信设备的运行过程中，网络远程控制人员还可以通过相关设备对各个线路系统进行检测，通过系统的提示从而发现潜在的隐患，并且做出及时的决策，提高通信设备管理人员的工作效率。

因此，机电一体化技术在未来的发展过程中将会利用现代信息技术的优势，构建一个完整的网络化格局，通过对各个模块的不断开发，从而提高产品的整体性能。机电一体化产品将会充分地利用不同模块的特点迅速地产生更多的衍生产品，从而方便各大行业领域的生产工作。

3.3 微型机械产品的开发应用范围扩大

网络化时代的到来，给人们的生产生活带来了全新的面貌，同时也为机电一体化技术的应用提供了契机。越来越多的微型机械产品开始投入应用，进而提高了相关生产领域的工作效率。由于微型机械产品在材料的选择、结构的设计以及定位等方面都具有极大的优势，从而得到了广泛的应用。

例如，医学领域中的腹腔镜手术、胸腔镜手术等，就是利用微创手术创口小，疼痛轻以及出血少等优点，为患者带来了福音。同时，超精密加工技术作为机电一体化技术的应用成果被广泛应用于机床加工以及光学零件加工等领域。尤其是对硬脆材料的精密加工以及抛光等，超精密加工技术都发挥了重要作用。作为尖端技术的象征，超精密加工技术在各个国家的各大领域中扮演着重要的角色。此外，微型机械产品在航天航空事业、信息技术等领域都发挥了其自身独特的优势，促进了国民经济事业的快速发展。微型加工技术以及相关设备的发展速度加快，对微型机械的产生也产生了重要的作用[4]。

因此，机电一体化技术的发展将会使微型机械产品的开发应用范围不断扩展。微型化作为一种发展的趋势也必将会促进机电一体化技术的进步。

4 结束语

综上所述，机电一体化技术的发展是人类社会进步的文明成果。同时，机电一体化技术的应用还有待于进一步探索和研究。各种新型技术的大融合将会使机电一体化技术日益成熟。因此，在未来的发展中各大企业应该加大对机电一体化技术的科研力度，研发出更多有利于人类社会生产的机电一体化产品，从而促进国民经济事业的健康发展。

参考文献

[1] 孙在辉，李金芳，刘瑞香；论我国机电一体化的发展方向[J]；河南机电高等专科学校学报；2009（04）：15.

[2] 程志刚；李瑞琴；董亚峰；黄莉；；机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J]；中北大学学报；2006（01）：112.

篇8

如今世界各国都在大力发展推行机电一体化的先进技术及在生活生产当中的应用。它不仅关系到全球各国各个方面的发展，也成为了体现一个国家综合能力的象征。

一、机电一体化技术发展的状况

1、机电一体化技术的第一阶段

在二十世纪的六十年代以前被称为第一阶段。这一时期。人们开始不自觉的去利用电子技术初步的成功去补充和完善机械的性能。尤其是二战的爆发，刺激了电子和机械的结合。战后这些军用技术逐渐转化为民用技术，使战后的经济迅速的恢复。但是当时的电子技术还没有达到一定的技术水平，电子和机械的相结合还没有能力深入的研究和开发，而那些已经开发出来了的产品也没有办法进行大量的推广。

2机电一体化技术的第二个阶段

在二十世纪的七十到八十年代被称为第二阶段，同时也是最为蓬勃发展的一个阶段。在这一时期，计算机技术、通信技术等都在的不断进步，为机电一体化技术奠定了强有力的技术基础。而大规模的集成电路也在迅速的的发展是机电一体化技术有了结实的物质基础。

3、机电一体化技术的第三个阶段

到了二十世纪九十年代的后期，就是机电一体化的第三个阶段，同时也开始了机电一体化技术向智能发展，进而进入了深入探索的新阶段。光学和通信的技术也融入了机电一体化的技术，那些细微的加工技术也慢慢从机电一体化技术中浮现出来，于是就出现了光机电一体化与微机电一体化两种体系。另外在对机电一体化技术进入深入研究的同时，也为机电一体化技术开辟了广阔的发展空间。

我国是从二十世纪的八十年代才开始对机电一体化进行研究并且开始应用的，在制定“九五”规划的时候考虑到了机电一体化给各个国家带来经济上的效益和影响。许多的大专的院校及研究机构开始对机电一体化的技术发展和应用做了大量的工作，并取得了一定的成果。

二、机电一体化技术的发展趋势

1、智能化

智能化在二十一世纪对于机电一体化技术来说是一个重要的发展方向，在对机电一体化技术的研究中人工智能慢慢的得到了重视。智能化是指在控制理论的基础上，接纳和吸收新的思想和方式模拟人类的智能达到更高的目标。然而使机电一体化的产品拥有和人类相同的智力是不可能的，也没有必要。但是高性能的微处理器让机电一体化的产品杨浦低级智能或者只是人的部分智能是完全有可能有必要的。

2、模块化

模块化是一项艰巨的工程，因为机电一体化的产品、种类太多，研制出标准的接口在机电一体化中是十分重要的事情。利用标准的单元迅速的开发新的产品，扩大生产规模。这时需要制定各项的准则，便于各部件、单元所匹配的接口。可以从对电气产品的标准化制度，对生产标准的机电一体化或是生产一体化产品的企业，规模化了这些企业会带来良好的经济效益。

3、网络化

在二十世纪的九十年代，计算机最突出的就是网络技术。网络的兴起和发展对于大到科学技术小到日常生活都带来了巨大的发展。网络将全球的经济和生产连了企业，企业之间的竞争也实现了全球化、机电一体化。只要有功能独到、性能可靠的新产品研制出来，马上就在全球畅销。网络的普及让人们在家也能享受到高科技所带来的便捷。由此可见，机电一体化的产品势必要朝着网络化的方向去发展。

4、微型化

二十世纪八十年代末所兴起的微型化是说，机电一体化朝着微型机器‘微观领域发展。而微机电一体化的产品有着体积小、运动相当的灵活、耗能少的优势。在医疗、信息等方面有着绝对的优势，

5、绿色化

随着工业日益的发达，给人们的生活可以说带来了翻天覆地的感觉。任何事物都存在着两面性，在享有物质丰富生活舒适的同时，我们的资源减少了，生态环境被污染了。便开始呼吁环保，在这种环境下绿色无污染的产品就产生了，而绿色化俨然成为了时代的一个趋势。绿色无污染的产品从设计到销毁的过程中，完全符合特定的环境要求和人类健康的要求，把对生态环境的危害降到最低。把环保的概念与机电一体化的产品相结合，有一定的发展前景。而绿色的机电一体化是指，使用的时候不污染环境，还可回收利用。

6、系统化

系统化所表现出来的重要特征之一，就是关对系统体系结构进一步的运用开放和模式化的结构。整个系统可以随意灵活的组成形态，并进行任意的剪裁组合，以便于实现多子的系统控制和管理。特征之二就是通信的功能加强了，在未来的机电一体化会更加的注重产品和人之间的关系。机电一体化的人格化有两个含义，第一个就是最终使用机电一体化产品的对象是人，不管在怎样的赋予机电产品一体化人的情感和智能。使之人性越来越明显，尤其是家用的机器人，最高的境界就是实现人机一体化。而另一个含义是指模仿生物的机理，从而研制出各种机电一体化的各种产品。实事也是如此。很多的机电一体化产品都是受到动物的启蒙而研究出来的。

结束语：

所以得出的结论就是机电一体化的出现并不是孤立存在的，它是由许多科学技术不断的发展所得出的结晶，也是社会生产力发展到一定程度必然的结果。机电一体化的技术将会成为二十一世纪机械工业的主角。在各个方面都可以带来明显的社会效益和经济上的效益。随着科学技术不断的发展，各个技术之间互相融合的的趋势也随之越来越明显。以机械技术和微电子的技术有效的结合起来，成为机电一体化技术的主体。成为机械工业的必然发展趋势，机电一体化技术的发展前景也将会越来越宽广。

参考文献：

[1] 田双月.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].工业设计,2011,(6):217-218.

[2] 张葆青,闫石,陈爽等.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压,2011,39(24):105-106,121.DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2011.24.037.

[3] 王卓.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].文艺生活：中旬刊,2011,(9):280-280.

篇9

Abstract： Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology. This paper introduced the basic situation of the electromechanical integration technology and development background， as well as the domestic present situation of the application of electromechanical integration technology， and analyzed the mechanical and electrical integration technology of the future development trend.

关键词： 机电一体化；应用现状；发展趋势

Key words： mechanical and electrical integration；application situation；development trend

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0110-02

0 引言

众所周知，现代科学技术极大地推动机械工业领域的技术改造和革命。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。近些年来，我国的计算机技术和微电子技术得到了长足的发展。在此基础上，这些技术被广泛应用到了机械工业领域，形成了机电一体化，不仅对机械工业的产品功能、构成和技术结构产生了重要影响，而且也给机械工业的生产方式及管理体系带来了巨大变化，使工业生产从“机械电气化”时代迈入了“机电一体化”阶段。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，不仅深刻影响着机电一体化的发展趋势，而且深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，并以蓬勃的生机向前发展[1，2]。

1 机电一体化概述

机电一体化的概念最早是1960年代末由日本安川电气公司提出，是将机械和电子技术集成结合起来所构成的系统的总称。作为一门新型学科，机电一体化已经建立起了一套自身的体系，并且随着科技的进步不断得到充实和更新。机电一体化的基本特征表现在：它从系统的视角出发，成功将微电子技术、机械技术、自动控制技术、信息技术、计算机技术、传感测控技术及电力电子技术的应用有机结合起来。作为一种系统工程技术，机电一体化通过对各功能单元进行合理布局与配置，使这些功能的高质量、高可靠性、低能耗价值得到了充分的体现，实现了优化系统的目的。一个所谓的机电一体化产品或机电一体化系统就由此产生。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面[3]。需要特别指出的是，机电一体化技术并不是微电子技术、机械技术等新技术的简单拼凑，而是将以上技术群进行有机融合的综合技术。正是这一点，使机电一体化在概念上与机械电气化相区别。从发展历程看，尽管从纯技术发展到机械电气化，但这样的机械工程技术仍属传统机械。进入到机电一体化阶段后，其中的微电子装置不仅具有了和某些机械部件一样的功能，而且还具备了诸如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制等许多新的功能。形象地说，机电一体化产品不仅可以替代人力去完成许多机械劳动，实现人手和肢体的延伸，而且还拥有了智能化特征，实现了感官与头脑的延伸。这一点也在功能上将机电一体化与机械电气化区别开。这个定义强调它将扮演越来越重要的角色机电整合。它在复杂的非线性上下文包括电脑和数字信号处理器（dsp），它存储和处理信息、通讯和互联网，这发送信息，以及各种计算机辅助设计（CAD）软件[4]。

2 国内机电一体化技术应用现状

当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5，6]。

首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。

其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。

再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径[7，8]。

3 机电一体化技术发展趋势

Microelectro-mechanical系统（MEMS）一直是一个近年来热门研究领域。它也是一个快速增长的行业，它们的大小已经超过100亿美元，数以百万计的MEMS一直在等产品汽车安全气囊和喷墨打印机。MEMS技术已经应用到开发微型光学开关来处理高卷数据和话音通信的通信。MEMS本身是一个机电一体化极好的例子。作为另一个措施，表示的重要性小型化、美国政府投资270美元在2000年在国家纳米技术倡议关于人口统计学的改变，ASME报告中，“人口统计学是第二强大的力量改变世界的经济和社会。在未来40年，世界人口预计将将增长50%左右。婴儿潮一代将进入高级成熟度然后年老。“然后，报告触动了几个具体的方面包括欧洲和日本人口迅速老龄化趋势。虽然报告中没有讨论ASME，这种趋势将激励机电朝着人性化方向发展，如护理机器人的研发被称为人类友好的机电一体化。美国机械工程师协会（ASME）最近发表了一份报告，题为《机械工程在21世纪的发展趋势》，其内容主要介绍了从20世纪到21世纪机电一体化的进展和今后发展的趋势。它从以下四个类别描述了工程学的变革趋势：技术变革、人口变革、经济变革和社会变革。随着科技的进步，以下八个领域将会是机电一体化发展的主要途径：信息技术、微型化、材料科学、生物工程和医药、能源、运输、环境工程和制造业等[9，10]。

4 结论

在经济全球化趋势逐渐增强，市场竞争日趋激烈的当今社会，机电一体化的发展对优化本国的产业结构和发展本国经济具有至关重要的作用。机电制造思维是基于现代工程教育而逐步兴起和发展起来的。机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。总而言之，机电一体化技术作为机械技术，信息技术，电子技术和计算机技术的融合、发展与延伸，在经济社会不断建设发展的过程中占据着极为关键的地位。我们需要明确机电一体化技术未来发展方向，妥善处理机电一体化技术在发展过程中面临的问题与障碍，推动机电一体化时代的全面发展。

参考文献：

[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012，（1）：37.

[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012，（3）：108-109.

[3]黄恩勇.机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技，2012，（1）：79.

[4]刘波.机电一体化的现状和未来发展.科技传播，2012，（10）： 39-40.

[5]张洋.机电一体化技术的应用现状及发展趋势.产业与科技论坛，2012，（4）：114-115.

[6]贾启升.简述机电一体化技术发展状况及趋势.中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（1）：195-196.

[7]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势.信息系统工程，2012，（10）：89-95.

[8]闫金鹏.浅析机电一体化的应用及前景.价值工程，2012，（14）：52-53.

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【关键词】机械工业；机电一体化；应用；发展方向

1.机电一体化技术的主要应用领域

1.1 数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

1.2 计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

1.3 柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

1.4 工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

2.机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展。

2.1 智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

2.2 系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

2.3 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

2.4 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

3.机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息

理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。

3.1 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

3.2 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

3.3 信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

3.4 驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

3.5 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

3.6 软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

4.结论

综上所述，机电一体化是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

参考文献

[1]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社，2003.

[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社，2004.

[3]王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化， 2006（6）.

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    煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产,也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。

    为适应煤矿机械对性能的要求,仅仅依靠机械和液压技术已显得力不从心。电子(微电脑)控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。

    机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外机械上得到应用。20世纪80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及,在我国也是发展的方向,已成为机械高性能的体现。

    目前机械的电子(微电脑)控制系统主要用以实现如下功能:

    1)在线监控、自动报警及故障自诊

    即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

    2)节能降耗,提高生产效率

    例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高了。

    3)自动化或半自动化程度的提高

    煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。

    4)其他应用

    一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器,能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比,从而改变功率,这不仅充分利用了电动机功率,大大提高了能耗经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度,提高了设备的安全性能,提高作业人员操作的安全性。目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制,可实现无人操作,使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,也配备了无线遥控装置,可远程遥控也可微电脑编程控制。电子(微电脑)系统的可靠性是煤矿机械非常重要的一项性能指标。由于煤矿机械一般井下作业,其直接受到潮气、煤尘、通风、石块、地质变化等的侵袭,此外还受到采煤振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子(微电脑)控制系统必须满足井下性能环境要求,能在井下环境温度下可靠、稳定地工作;抗压强度高、抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;较好耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

    【参考文献】

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关键词：机电一体化技术;现状;发展趋势

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.178

0 前言

随着社会的不断进步，各个领域科学技术之间的联系也越来越密切，有步入统一化的趋势，能在很大程度上促进不同领域的技术的协调和渗透，这让我国的工业技术革新加快了步伐，促进了机电一体化技术的发展壮大。机电一体化技术的发展可以让工业发展由机械化模式稳定的向智能化及网络化模式发展，对于我国的产业变革具有重大的历史意义。

1 机电一体化技术的概述

机电一体化是机械设备和电子技术融合后的统称，机电一体化深入应用于机械设备可以使机械设备在性能控制和信息处理等各方面更加智能化、自动化。机电一体化作为一项机械系统技术，其基础就是机械电子技术、计算机技术以及自动化技术等现代化技术的综合。目前，机电一体化已经有很强的系统性和相对独立性，很大一部分的职业院校把机电一体化技术作为一门新兴学科进行教学，培养出许多的高素质的机电一体化方面的技术性、应用型人才，为我国工业技术的发展做出了很大的贡献。

2 机电一体化技术的发展现状

随着我国在应用技术方面的快速发展，机电一体化技术已经渐渐的从初步的应用阶段发展到对智能技术的应用阶段，机电一体化技术的技术革新及深入应用，在很大程度上促进了人们生活水平的提高。近年来，我国加强了对集成电路和计算机技术的发展力度，机电一体化技术也随之步入快速发展时期，让机电一体化技术更深入的在人们生活中融合与实践。例如，人们日常生活中的智能云电视、方便烹饪的微波炉、及可以清洁房间的吸尘器机器人等，此技术还应用于工厂之中，比如，数控机床的生产功能控制等。另外，部分的研究人员越来越重视电子智能技术与机电一体化技术的结合，也使生活起到了这样或那样的改变，例如，智能机器人可以进行超越人类体能极限的工作，娱乐人们的生活等。所以，加大机电一体化技术对机器人的深入应用研究，对很多的特殊行业有很重要的意义。

3 机电一体化发展趋势深化思考

机电一体化技术现阶段已经融入多种新兴一体设备，通常使用多媒体等技术实现全智能，而且已融入到各行各业，为社会便捷的目标更好的跟进，现今得到许多人的认同和赞扬。国内外的专家学者不断投入智慧与物资，力求将最先级的科学成果与技术和机电一体化技术结合，使机电一体化技术向着先进的方向发展。下面段落向各位阐述了机电一体化技术发展模式在日后的不断升级。

3.1 智能型模式

我国计算机技术在近几年有了很大的进步，让智能化技术也能得以更加深入的研究。机电一体化逐渐走向智能化，将极为显著地提升工作效率，并能够打破固有模式的生产局限，进行大规模的、高质量的产出，有效的降低了对人力物力的投入，对于优化资源结构配置有很大的作用。智能化除了能够应用于机械生产设备中，还能应用于时下最火爆、最先进的机器人研究领域，让机器人研究能够更加人性化、更加贴近于人类智慧，为人类生活更好服务。现而今，国内在机器人领域的开发与应用还不够普遍，所能应用的领域仅仅是少数的服务行业，使用机器人的营销效应远远超出机器人所能提供的智能服务。但是相信随着我国机电一体化技术智能化的发展，机器人领域定会有长足的进步，赋予机器人更多、更好、更新、更人性的功能与科技，已达到造福于人类的目的。

3.2 环保型模式

机电一体化技术在环保化方面的发展中，会让自然界中的资源能被更加合理的开发，能有效促进人类社会的发展的进程。但随着资源减少速度的迅速提升，自然环境的变化速度也会随之加快。近几年，构建人与自然的和谐关系成为国内外专家学者的一致呼声，在不远的未来，低碳环保、可再生资源会成为各领域共同追求的目标。此种改变将会影响到人们生活的许多方面，例如环保低耗的生产过程，可回收可分解可再利用的环保产品等，从根本上让资源的利用率得到提升，最大限度的减少对环境以及不可再生资源的消耗与影响，并努力保证对既有资源的高利用率与高转化率。日后，产品从整体上会逐渐做到以下几个要求：第一资源利用率先比提升;第二，杜绝对环境的污染;第三，对资源进行二次使用。机电一体化技术环保化发展将促进我国经济发展模式的有一次升华重组，对未来环保经济的持续发展铺垫了厚厚的基石。

3.3 网络型模式

现阶段，全球经济一体化形势发展迅速且不可逆转，人们通过网络，可以第一时间了解想要的市场信息，最新的技术发展方向，最新的国家政策与相关规定。因为网络技术是当今科学技术发展中速度最快的，为人们的生活和工作提供了效率保障，减少了很大的劳动量。由此，机电一体化技术也将投身于网络化发展的浪潮中，通过网络了解国内外在技术领域的最新动向与研究成果，通过网络，专家学者们可以实现无国界、跨时空的交流和讨论，打破技术垄断，实现资源最有配比，共同推进人类文明向前发展。

4 结语

机电一体化技术让各个领域的技术科学的结合在一起，是科研人员历经千辛万苦奋战无数个日日夜夜的成果，也是在新时代社会生产力的发展到一定地步必然的产物，机电一体化对人们的生产生活水平的提高有非常重大的意义。随着对机电一体化技术更加深入的研究，相信将来会有更加先进、智能的技术应用于人类的生产生活，机电一体化技术的未来是不可限量的。

参考文献：

[1]刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导，2011（12）：89-90.

[2]胡家华.机电一体化技术的应用及其发展趋势[J].中国高新技术企业，2011（21）：193.

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文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0189-01

摘要：

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。

关键词：机电一体化；现状；发展趋势

1机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期，机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持，20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

2机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3机电一体化的发展趋势

3.1智能化趋势。

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

3.2模块化趋势。

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.3网络化趋势。

计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

3.4微型化趋势。

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

3.5绿色化趋势。

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

参考文献

［1］殷际英.光机电一体化实用技术［M］.北京：化学工业出版，2003.

篇14

关键词：机电一体化 应用现状 发展趋势

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：

一、 机电一体化技术简介

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体，是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

二、 机电一体化技术的应用领域

上世纪90年代以来，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化，出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，以及学科体系和发展趋势都进行了深入研究。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地。

（一）数控机床领域

数控机床技术也是机电一体化技术的典型应用，现在，我国生产的普通级数控机床，加工精度已经达到5，精密级的加工中心加工精度已经可达1，而我国自主研发的应用于军工等特殊领域的超精密数控加工，其加工精度可达0.01级别。除了加工精度的不断提升，数控加工技术的发展还体现在以下几个方面：

1、采用多级网络技术，增强系统的组合能力，可以实现多机互动，构成复杂加工系统，也方便车间管理，可以通过网络实施监控生产状况。

2、WOP技术和智能化技术的应用，为客户提供面向车间的编程技术，利用数控系统可以对加工过程进行模拟仿真，同时在加工过程中可以在线诊断故障实现模糊控。

3、采用多CPU、多总线式结构，以提高数控机床的智能化程度，提供更好的人机交互界面和更高的控制性能。

（二）计算机集成制造系统

计算机集成制造系统是指由一个多级计算机控制硬件结构，配合一套订货、销售、设计、制造和管理综合为一体的软件系统所构成的全盘自动化制造系统。它是当前世界制造业发展的最新趋势，它的出现，打破了传统的生产部门的划分，而实现了从经营决策、产品开发到生产经营管理的有机结合。计算机集成制造系统将一件产品从下订单到送到客户手中的整个生产销售过程作为管理对象，有助于实现全局动态的最优综合。

（三）工业机器人

机器人技术是典型的机电一体化技术，而随着工业现代化进程的不断推进，工业机器人已经广泛应用于汽车装配、食品加工、计算机设备制造等各个工业领域之中。工业机器人的大量应用，一方面提升了产品质量，另一方面使得工业品成本大幅度降低、产量快速升高，企业的利润得以大幅度提升。随着超大规模集成电路技术的快速发展，以及神经网络与模糊控制等先进算法的发展，具有多种感知能力、可实现复杂逻辑判断、思维与决策的智能化机器人已经开始应用，这类机器人可以根据现场环境实现动态的路径规划，有良好的人机交互界面，可以在复杂环境中独立行动。

三、 机电一体化技术的发展趋势

随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。未来机电一体化的主要发展方向有：

（一） 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（二） 智能化

人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。虽然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

（三）网络化

伴随网络技术的飞速发展，机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

（四） 微型化

国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

（五） 循环化

设计环境友好型的绿色机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的循环化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

（六）光电化

光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。，是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。总结：机电一体化技术对创新新型经济的贡献已经显现，成为当今工业生产的主流技术，并拥有广阔的发展前景。我国的机电一体化技术经过20多年的发展取得了较大的成就，但是与发达国建仍有相当大的差距，机电一体化技术是各种高新技术的升华，需要多学科、多技术和多机构的共同结合与努力才能不断提高其应用水平。

参考文献：

[1] 吴立《对机电一体化技术发展趋势的探讨》[J].科协论坛2007（04）.