机电一体化技术的重要性精选(十四篇)

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关键词 煤矿机电技术；一体化；重要性

中图分类号TD6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0186-02

0 引言

机电技术一体化又被称为机械电子工程学，是微电子技术融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术的一门跨学科的综合性高科技术。机电技术一体化在我国企业的广泛应用，推动了煤矿机械设备制造技术的快速发展，促进煤矿机电设备技术进入新的发展阶段，提高煤炭企业的经济效益和综合实力。

1 煤矿机电技术一体化应用的重要性

近些年来，随着现代科学信息技术的飞快发展，信息流成为机电技术一体化主流，在性能和功能方面，实现自动化、数字化、智能化性能。机电一体化将机械与电子科学技术融为一体，是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品，加强煤矿企业管理，促进经济发展的重要措施。机电技术一体化是企业实现信息化管理的重要支撑技术，是煤矿行业全面实现综合机械设备自动化的前提与条件。

1）随着煤矿生产不断向深部水平发展，加速了机电一体化技术的发展和进步，促进机电一体化产品获得更强大功能、更优越性能，更高的智能化性能，促使企业获得更为先进的技术设备，进而谋求更大的生产小小。机电一体化技术在煤矿开采和运输装备的应用和推广，展现了多功能、高质量、高可靠性、低能耗的功能价值，以及最优化的系统工程技术，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全、可持续的煤炭工业生产发展提供重要保障。机电一体化的发展降低生产煤矿劳动难度和提高安全系数，为传统的机械行业注入新鲜血液，实现文明生产；

2）煤矿机电一体化技术有效融合了机械、电子技术和液压控制技术，在一定程度上提高了煤矿机械设备的安全性能、经济效益性能、可靠性能、可操作性能等，同时，对于机械设备的作业精度、作业效率等也有了很大程度的改进，使得机械设备更方便进行安装拆除，便于日后的机器维护和现场在线监控，当机械设备发生故障时，可自动报警并实行故障自诊，优化了机械操作工作人员的工作环境和条件，不但提高了机器设备的工作效率，更达到了节能降耗，延长机械设备的使用寿命，提高生产效率的目的。有效解决实践应用管理问题，发挥机电一体化技术全方位优势，不但提高机电技术生产制造水平，增加产品的多功能性质，还节约能源资源和减少材料消耗，降低煤矿企业成本支出，而且在更新煤矿企业机械设备系统，改造陈旧老化的机器设备以及引入新技术产品方面取得突出的成效；

3）煤矿机电一体化产品在煤矿企业的应用，一方面能有效提高工作效率，改进落后的生产作业方式，降低操作人员的劳动量，大幅度提高劳动生产率和工作效率，另一方面也有利于提高作业人员安全操作质量和改善工作环境。除外，通过机电一体化设备在煤炭的采掘、运输过程的应用，更有利于减轻矿工繁重的体力劳动，降低事故发生率，避免工伤事故的发生，保证了矿工的人身安全；

4）煤矿机电一体化技术的运用能促进煤炭产量的提高，提高企业的经济收益，积极推动企业经济快速发展的同时也增加矿工的劳动收入，改善矿工的生活质量。此外煤矿机电一体化技术保障矿井安全生产监测监控系统实行，为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。这些机械设备在煤矿生产过程中的广泛应用，不但能减轻技术操作人员的工作负担和降低操作难度，而且提高了煤矿的生产水平和管理能力，创造了不可估计的经济效益和社会效益。

2 探索加强煤矿机电技术一体化应用的途径

1）引进国外先进煤矿机电技术一体化技术和设备，大力推广与使用机电一体化，不断提高设备的质量，改进和升级性能。机电一体化技术应用到了煤矿每个环节，但是我国在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面基础薄弱，相对国外先进机电设备技术还是比较落后的，与世界先进技术水平也存在很大差距。因此，必须掌握信息时代机电一体化技术能力操作，关注相关科学技术的发展趋势，适时引进国内应用实践。同时国家要积极鼓励企业开发拥有自己知识产权的核心技术和专利产品以及装置技术设备；要关注国内外高新信息技术的发展，将那些先进的高新技术运用于煤矿机电一体化产品，从而提高煤矿现代化和科学先进化发展，达到煤矿自动化生产，适应企业综合自动化的需要。

2）大力加强我国煤矿机电一体化技术产品的规范化、标准化、系统化和通用化的提高；要选用开放性和可靠性的通信技术，促进企业煤矿机电一体化技术向着智能化、可视化、网络化发展，广泛的应用到我国煤矿安全监控体系中；煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平，能判断机电设备好坏和周围环境的状态，使设备能自动适应环境并以最优的状态工作，同时能快速地对所采集的信息进行自动分析，发出诊断结果；加强煤矿安全生产监控体系管理，确保煤矿机电设备的持续良好运行，并为煤矿机械设备使用寿命、矿工生命安全提供完善保障。提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，做好煤矿安全管理工作，确保煤矿工人的安全，推动我国煤矿事业的发展；

3） 强化作业人员基础设备技术培训，提高职工职业素质道德。企业组织鼓励职工学习技术、钻研业务，掌握机电技术一体化技能操作，精选技术骨干做导师，积极开展导师带徒活动，认真培训煤矿矿机电设备技术后备人才，提高了职工的安全思想和业务技能以及工作责任意识。企业要建立全矿范围内营造尊重知识、尊重人才的良好氛围，提高技术人员待遇，稳定现有的机电一体化技术队伍；同时着手培养基础好、有事业心、敬岗爱业的技术作业人员，增强了技术后备力量。

3 结论

机电一体化技术具有性能先进、操作简便、准确可靠特点，是煤矿企业信息化的重要支撑技术，是矿山综合现代科学自动化技术的最高水平，实现高产高效的最好选择。煤矿机电一体化技术实践应用，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，使设备动作趋于协调统一，提高安全性、可靠性，完善操作性能，为煤炭企业带来了更高的经济效益。而且，对有效解决实践应用管理问题，发挥机电一体化技术综合优势，提升煤矿企业生产管理水平，促进企业稳定高效发展，提高竞争力具有重要作用。

参考文献

[1]张五计.机电一体化在煤矿中的应用与分析[J]. 能源与节能网，2013.

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关键词：机械设计；机电一体化技术；初探

机电一体化技术属于规模比较大的集成电路与代表小型计算机的小型电子技术，这种技术所渗透的传统工业领域，有效的提高了传统工业的生产效率及产品生产的质量等，机电一体化技术作为现代化工业发展当中的重点技术。机械在设计过程中，机电一体化技术出现的一些问题对于目前我国工业的发展而言，有着重要的推进作用，对这些问题进行深入研究，有助于促进我国工业进一步发展。本文主要研究机械设计中机电一体化技术的问题，重视分析实际性的问题，并阐述机械体、动力、测试传感、执行机构等相关部分在机电一体化技术当中起到的主要作用，对于实践活动的指导而言，具有十分重要的理论意义，

1.机电一体化技术的重要组成部分

1.1机械本体部分

机械本体部分就是支持机械的机构，具体是由机身、框架、机械关联等机构组织而成。随着目前我国机电一体化技术的快速发展与进步，机械本体的机构及材料的性能也随着的得到了很大的提高。同时，在实际生产过程中，机械本体能更好的满足现实的各种需求，能有效的实现机械在加工产品过程中各种可能性与更加可靠的目标，促使所加工的零件更具美观与标准化。

1.2动力部分

公里部分作为机电一体化技术生产的关键部分，也是机械生产不可缺少的重要部分。据系统的控制，动力系统给机电一体系统提供了能量与动力，以此来保证系统的正常运行。机电一体化技术当中动力部分在进行设计时，需要重视的是以最小化的消耗获得最大化的动能，这也是实现机械生产降低能耗的重点部分

1.3传感器

在机电一体化系统当中传感器发挥着信息传输的作用，可以通过传感器更好的反映出内在稻菪畔，能将系统所下达的信息与相关指令更好的完成，并根据具体命令来完成信号的传输，以此来实现机电一体化技术的智能化与自动化。传感器是由仪表与专门传感器组织而成，精准度相对也比较高。

1.4执行机构部分

机电一体化系统中的执行机构能够有效的反映出传输的信息，根据信息的不同采取动作执行。在机械生产过程中执行机构属于运动零件，主要是由电磁、机械等零件组织而成。通常来讲，执行机构部分有比较大的变化，在实际生产当中，需要根据实际情况对执行机构进行合理的调整，将提高机械的刚性、降低重量作为重点调整的目标，以此来确保执行的可靠性，最终满足生产的各种需求。

1.5驱动部分

机械生产中驱动部分也属于接收信息的部分，也是能够反映控制信息的单元，驱动部分在接收到信息之后，就会对执行机构部分进行驱动，根据信息的相关需求，有针对性的展开动作。机电一体化技术在进行设计的过程中，必须要确保的就是驱动部分的高效率，关于这方面因为在机械生产中保证驱动部分能带来很高的生产效率，只有确保驱动部分较高的效率，生产的效率才能得到保障性的提高。同时，对于驱动的可靠性要求相对会比较高。现阶段，机电一体化技术所使用的驱动部分，大多都是以使用直流伺服驱动与高性能先进的驱动为主。

1.6处理信息部分

在机电一体化系统当中处理信息的部分就像是它的大脑，对于更部分所传输的数据信息进行实际性的分析，并且根据生产的需求，对各个部分进行合理的控制，促进更好的完成生产任务。信息处理部分主要是以确保机电一体化系统正常运行作为重点目标，这也是有效的发挥着机电一体化技术实际生产的重点核心部分。

2.机电一体化技术获取的效益

2.1机电一体化技术的技术效益

机电一体化技术能有效的减少机械零件的数量，降低机械的磨损程度，确保机械顺利的生产。这样机械在实际生产中，能更好的解决因设备故障问题导致停产带来的严重问题。同时，在应用机电一体化技术后，更能提高机械成产的精准度，在某种程度上，还能降低机械零件的繁琐校验，促使机械零件生产具有较高的效率性。机电一体化技术的效益具体体现在：通过小型计算机对部件进行检验误差时，精准度能够从之前的0.025微米提升到0.01微米，在很大程度上，将高精准零件实现精度，这对于机械化工业的发展而言，具有十分重大的意义。

2.2机电一体化技术的经济效益

机械在应用机电一体化技术进行生产的过程中，能有效的降低机械的磨损程度，减少维修机械的时间。同时，机电一体化技术还能在一定程度上实现产品的高精准度生产，提高产品的质量，降低生产的成本，实现机电一体化技术的经济效益。

2.3机电一体化技术的社会效益

在实际生产过程中，使用机电一体化技术能有效的预防与监控机械生产中出现故障问题，并且还能在发生故障之后，主动采取有效的保护措施。同时，机电一体化技术还能主动修正系统参数，在很大幅度上，提高系统运行的安全可靠性。如当大型发电设备出现故障的同时，机电一体化技术还能对参数进行合理的修正，并及时的采取相应的解决措施，避免因设备出现故障给环境带来的污染，严重的甚至影响到工作人员的安全，更好的实现机电一体化技术的社会效益。

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机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。

1)机械技术。是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。

2)计算机与信息技术。信息交换、存取、运算、判断与决策，人工智能技术，专家系统技术，神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3)系统技术。即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4)自动控制技术。其范围很广，在控制理论指导下进行系统设计，设计后的系统仿真、现场调试、控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5)传感检测技术。是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。

6)伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化技术的主要发展趋势

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，未来机电一体化技术将朝着智能化、高性能化、网络化、微型化、模块化、绿色化等多方向发展。

2.1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。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。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在智能化房屋建设上增加人机对话功能，设置智能I／O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.2高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU结构，以多总线连接，进行高速数据传递，采有精简指令集机，实时多任务操作系统并进行处理。设置多重缓冲器，故障诊断，自动检错、纠错，系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

2.3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情。例如，研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品，也可以扩大生产规模。这就需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配。由于利益冲突，近期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。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。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。

2.4网络化

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、教育以及人们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使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(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。

2.5微型化

微型机电一体化产品向微米、纳米级发展，体积小、耗能小、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优越性。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.6人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性，更加注重产品与人的关系(人一机的协调)并与人共生(人一系统一一体化)，更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题。

2.7绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化，同时资源减少、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并成为时代的趋势。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。绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色。

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随着信息技术等的发展,机电一体化已经成为一种发展趋势,同时也为人们的生产、生活提供了更多的便捷。接口是几点一体化产品的重要组成部分,有效运用接口,可以更好地将几点一体化产品中的各个组件有机地连接起来,使机电一体化产品的运行能够更加顺畅、有效。因此,接口技术的研究与运用,直接影响着机电一体化产品的运用效能,相关工作人员应该积极创新接口技术,满足机电一体化技术不断发展的需求,进而提高机电一体化产品的质量,更好地为人们的生产、生活服务。

1 简述接口、接口类型与接口连接方式

机电一体化系统,即是将机械系统与电子系统有机地联系到一起,从而发挥机械电子的优势,提高机电一体化产品的应用性能。而接口是机电一体化产品的重要组成部分,它是连接机械系统与电子系统各个模块的重要组件,具有调节、匹配、缓冲等性质,可以有效地转换电平、增加功率,使机电一体化产品的性能得到提高;一些技术人员将接口加设抗干扰材料,可以将电子系统与控制系统之间相互隔离,防止两个系统之间的信号受到干扰,影响电子系统与控制系统运行的可靠性;接口的运用,还可以进行电路转换,保证机电一体化产品中各个系统之间电流量的匹配,进而提高机电一体化产品的运行效率。

不同的机电一体化产品,其性能、工作原理等都存在差异,自然接口也不完全相同。也就是说,在运用接口技术连接子系统的各个模块时,需要运用到不同的接口。技术人员根据实际情况将接口分成两类,即机电接口与人机接口。机电接口是指执行机构驱动系统与传感器之间的接口,它可以模拟信息的输入与输出,并为机电一体化系统提供平稳的电流,以保证机电一体化产品能够保持一个有序的运行状态;人机接口是指工作人员或者技术人员与计算机之间的接口,这种接口可以将工作人员的指令,利用计算机网络进行编码形成有效的信息数据,并通过接口在各个子系统之间相互传递信息,以满足实际需要。

2 接口技术在机电一体化中的运用

2.1 概述接口技术

在机电一体化技术发展的过程中,接口技术是随之发展起来的新型技术。顾名思义,它是将机电一体化中各个组件、系统相互连接,使其发挥最佳效用的技术。接口技术在机电一体化产品中的应用,可以更加有效地使机电一体化产品中各个复杂的子系统模块之间有效地连接起来,促进其数据、信息的传递与转换,使机电一体化产品的性能得到提高。而随着接口技术的发展,机电一体化技术也将得到更快的发展,并将向着网络化、绿色化、智能化、模块化方向发展,机电一体化产品的性能也将越来越高,为人们生产、生活提供更多的便利。

2.2 接口技术在机电一体化中的运用

众所周知,接口技术在机电一体化中的应用,大大提高了机电一体化系统的性能,同时也促进了机电一体化技术的发展。那么,接口技术到底是怎样运用到机电一体化系统中的呢？

第一,连接机电一体化系统中的各个子系统模块,充当“开关通道”。在机电一体化系统中,各个子系统模块相互连接,再通过电子系统进行智能化控制,将信息系统中的数据、信息进行传递与转换,使各个系统模块都能够在电子系统的控制下运作。要想实现以上功能,就必须有连续的电流,而在接口技术运用下的接口可以充当“开关通道”,工作人员只需正确操作开关执行器,为系统模块之间的连接提供连续的、平稳的电流,就可以有效实现以上功能。

第二,工作人员可以根据需要手动接口,满足工作需求。工作人员在操作监控机电一体化系统运作时,通过人机接口使系统按照工作人员的需要进行运作,这种被称为人机接口。人机接口主要分成输入与输出接口,工作人员只需按照需要将指令通过硬件输入系统,系统就会按照需要将指令编码成信息数据,并通过接口传递给各个系统模块,输出相应的状态、运行参数等,以实现工作人员监控机电一体化系统的目的,满足工作需要。

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第三,运用接口技术,可以有效提高系统输出信号的质量。传统的机电一体化技术中,接口的运用还不是很成熟,导致系统显示的数据、信息等质量不高。随着接口技术的不断发展,越来越多的机电一体化系统在运用接口技术之后,有效地提高了数据、信息输出的质量。工作人员能够有效控制输出的数据、信息等运行参数,对这些数据、信息等进行有效的调整,就可以实现监控生产过程的目的。

2.3 运用接口技术需要注意的问题

接口技术是在机电一体化技术上发展起来的,所以在运用接口技术的时候,需要注意以下问题。技术人员在运用接口技术将接口连接于各个子系统模块之间,需要注意接口技术是否与机电一体化技术相匹配,是否能够符合机电一体化产品在性能上的要求,这些都是技术人员需要思考的问题。只有合理选择、运用接口技术,才能为机电一体化产品的性能正常发挥起到基础的作用;任何技术在运用过程中,都需要进行调试,以确保技术运用的科学性、合理性与可靠性。同样,接口技术的运用也需要进行智能调试。一般来说,技术人员在运用接口技术连接各个子系统模块之后,就要及时地进行系统测试与接口的智能调试,这样才能在第一时间发现问题、解决问题,保证机电一体化产品的可靠运行,也可以为以后接口技术的发展提供参考;接口在使用过程中,人机接口是比较常见的,它是根据实际生产需要而进行的人工调整的接口,也就是说,这种接口是可调的。因此,技术人员运用接口技术必须积极思考机电一体化产品的实际生产效能,并注重接口技术的各项指标能够按照要求合理调控,结合实际情况运用接口技术。这样的接口技术才能保证机电一体化系统可以按照需要随时进行调控,实现智能化、网络化,提高接口技术的运用效果。

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【论文摘要摘要:先容了光机电一体化技术特征,探究了国内外技术目前状况和发展趋向,指出了未来发展远景和一些重要技术热门。

近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用产业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械产业技术发展的一个主要趋向。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。和传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小,重量轻,适应性强,操纵更方便

光机电一体化技术使得操纵职员摆脱了以往必须按规定操纵程序或节后频繁紧张地进行单调重复操纵的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操纵程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操纵全自动化和智能化。

1.2 功能增加,精度大幅进步

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平进步,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化,智能化程度进步

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋向向"软件化"和"智能化"。

1.4 产品可靠性得到进步,使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命进步,故障率降低,从而进步了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术,衍生出很多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的探究开发涉及到很多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术和机械技术各自的上风结合起来,衍生出很多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强,各部分系统间协调性要求进步

光机电一体化是一门学科的边沿科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,进步系统协调性。

2.探究目前状况和发展趋向

2.1探究目前状况

自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的进步,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻产业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。 【

2.2 发展趋向

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热门主要包括摘要:

(1)激光技术

1)高单色性,利用激光高单色性作精密丈量时,可极大地进步丈量精度和量程。

2)高方向性,因具有很远间隔传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远间隔激光通讯、激光测距、激光雷达、激光导航以及远控。

3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点四周可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。

4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通讯、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。

(2)传感检测技术

1)激光准直,能够丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准丈量。

2)激光测距,其探测间隔远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受自然影响大。

3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

(3)激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地进步了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

(4)光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在外形记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于低级阶段,假如能发现具有优异光功能特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和和之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引进电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生 巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1 刘志,朱文坚. 光机电一体化技术,现代制造工程,2001(12)

[2 梁进秋. 微光机电系统国内外探究进展. 光机电信息,2000(8)

[3 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息,2003(12)

[4 左铁钏、施定源、陈铠. 激光加工技术的上风及在产业生产中的应用. 激光杂志,1999(4)

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【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

篇7

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2 发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1] 刘志，朱文坚. 光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2] 梁进秋. 微光机电系统国内外研究进展. 光机电信息，2000（8）

[3] 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息，2003（12）

篇8

1机电接口的重要作用

1)机电接口有助于控制设备的电平稳定转换。利用机电接口能够有效地使微机的I/O芯片(一般都是TTL电平)实现有机的过渡和稳定,以避免机械的损伤。2)机电接口有助于增强设备的抗干扰性。在接口处使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离,能够提高机电的抗干扰性。3)机电接口有助于A/D(D/A)的转换。在微机系统中,通过接口链接,使得彼此之间的设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理数据之间的一致性。

2机电接口技术的运用

2.1模拟信号输入(出)处,提高信号效果

在机电一体化系统中,输出信号是模拟电压或电流信号,以便于计算机能够进行适时的调控。这些反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,就借助于模拟信号输入接口。在模拟信号输入接口处,通过检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻等方法则可以实现上述目标要求。

同样的道理,在模拟信号输出接口处,运用该项技术也具有重要的作用意义。在计算机输出数字信号的过程中,通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口―模拟信号输出接口。这样,可以把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行器,达到控制对象的目的。这样技术的运用,一方面,能够使得模拟信号更加的顺畅,以保证机电的正常运转;另一方面,能够提高信号的输入(出)效果,满足发展需要。

2.2开关信号通道接口,提高电流平稳性

我们知道,开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。该信号的特点主要是通过逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”转化来实现的,电平的平稳性则是应该考虑的重点内容。这样在输入通道接口处,根据微机的I/O芯片性能,采用适当的技术来保持电流平稳性。

接口技术运用于开关信号输出通道处主要的作用是通过计算机智能化的控制来传递给开关执行器,使其发挥作用。开关信号输出通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。这样在技术运用的过程中,应该根据机电的性能和数据特点设计合理技术程序,以此来满足信号输出需要。

2.3人机接口,实现需求功能

接口技术运用于人机接口,主要是指操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息。操作者可通过这些状况来进行适时控制,以实现功能需求。

在人机接口中,同样应该注意输入接口和输出接口。在输入接口中,主要是通过借助一定的输入元件设备来进行输入,像拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。这样可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。在输出接口中,一般以发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。通过同名管脚上所加电平高低或者符号形式来体现输出的基本要求,以此来满足彼此需求功能。

3机电接口技术运用注意点

1)注意机电一体化中系统的彼此匹配性。在技术运用过程中,应该以彼此之间的性能技术为要求,确定合理的接口技术。2)注意机电一体化中系统的智能化测试。在技术运用过程中,应该在装试完毕进行必要的测试,以此来满足技术发展需要。3)注意机电一体化中系统的可调控性。在技术运用过程中,管理者应该在调试的过程中注重技术指标的各项要求,合理调控。

总之,接口技术是研究机电一体化系统中不可缺少的重要技术。在机电一体化系统的设计中,注重了各个部件的功能要求来选择适当的接口技术,不仅是提高机电一体化系统的控制性能的需要,更是确保系统运行稳定性和可靠性的重要保障。

参考文献

[1]冯习宾,蒋廷彪.基于arm9的can总线接口扩展设计[J].桂林电子科技大学学报,2009,3.

[2]佘明辉.基于机电一体化系统接口技术的研究[J].江西电力职业技术学院学报,2006,4.

篇9

一、论文提纲.........................................1

二、内容摘要及关键词..................................2

三、正文............................................3-9

四、参考文献..........................................10

论文提纲

1、机电产品的优越性

2、机电一体化技术的应用

3、机电一体化技术的发展趋势

4、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

5、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

内容摘要、关键词

摘要：随着科技日益直向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的飞速发展，机电一体化技术应用越来越广泛，机电一体化逐渐成为国民经济增长的重要推助力。现如今，我国的机电一体化已取得初步成效，其应用领域不断拓展，有效解决了人工劳动强度大、工作效率低、不可控质量影响因素多等问题。本文将对机电一体化技术的应用进行简要概述，并展望其未来发展趋势。

关键词：机电一体化技术;应用;发展趋势

探究机电一体化的发展及应用

一、机电产品的优越性

与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性：

（一）使用安全性和可靠性提高

一般机电一体化产品都具有自动监视、提醒、报警等自动保护功能，可以减少和避免人身和设备事故，设备的使用安全性能明显提高。

（二）生产能力和工作质量提高

一体化的机电产品具有自动控制和自动处理信息的功能，其灵敏度、精确度等都有很大提高，可以确保机械按照设计要求完动工作，减少人为者主观因素的影响。

（三）人机交流和复合功能进一步得到提升

一体化机电普遍采用电子屏数字显示和程控技术，减少了许多外延性的操作，更加方便、简单，人机互动更容易。自动补偿、自动校验、自动调节保护等便多的智能化功能，能在不同工作场合领域适应更多的工作要求。

二、机电一体化技术的应用

（一）数控机床

数控机床又称数字控制机床，是配置程序控制系统的一种自动化机床。经大量试验数据表明，机电一体化技术是数控机床发展的可靠支撑，不仅提了升数控机床的加工精度、加工质量以及加工效率，同时还有助于加工性能多样化，以满足多元化的工业生产要求。数控机床的实际生产制造过程中，机电一体化技术为总线系统和CPU之间的多重连接提供便利，这对提高管理效率，丰富数控机床种类极为重要。首先，可以削弱多台数控机床的排斥效应，为机床使用周期的延长、生产效率的提高奠定了良好基础;其次，用户可以按照实际生产需求，对操作管理进行自定义设计，大幅度提高了数控机床的智能化水平。

（二）分布式控制系统

机电一体化技术应用于分布式控制系统，可以针对性解决集中控制系统的不足。首先，便于分布式控制系统进行控制流程简化，提高操作稳定性，进而实现对多台主机的有效管控。其次，可以强化系统运行的安全管理。具体来讲，分布式系统与机电一体化技术的结合，有助于控制级别多样化，以便针对不同生产情况，主机可以进行不同的操作管理。同时，还可以化繁为简，优化在线生产以及生产计划等功能，大幅度减少因控制系统故障导致的一系列后续问题。

（三）全自动照相机

全自动照相机是机电一体化技术应用的另一代表性产品。该类型照相机可以利用微电子技术，根据光线条件、拍摄距离等，自动对光圈、曝光速度以及焦距进行最优化选择。全自动照相机主要分为机械与电子两大组成部分，它们互相协作，是一个不可分割的整体。全自动照相机不仅包含精密机械以及复杂电路，同时还涉及光电检测、液晶显示等多种先进技术。

（四）工业机器人

在工业生产过程中，危险生产环节以及作业环境恶劣等情况在所难免，这导致人工操作存在诸多安全隐患。基于此，人们结合机电一体化技术，利用机器人代替人工进行高危操作，以降低工人劳动强度以及作业危险性，有效避免安全事故频发问题。纵观工业机器人发展史，有3个重要转折点：第一代机器人只能机械性重复简单工作，其自动化水平以及对于外界环境变化的敏感度偏低;第二代机器人可以部分感知外界工况，并可对部分信息进行判断与分析;第三代机器人的智能化水平较高，基本可以模拟人脑思维模式。这也是当下机电一体化技术的研发核心课题。

三、机电一体化技术的发展趋势

（一）人工智能

人工智能技术的迅猛发展，为机电一体化技术的智能化建设提供了可靠技术支撑。人工智能，就是指机械设备拥有人脑思维能力，可以自主思考问题，并及时对传感器收集信息进行有效分析与处理。与前两代机器人相比，第三代机器人的人工智能水平得到大跨步发展。与此同时，学习能力也是人工智能技术的重中之重，可以有效提升机电设备控制管理系统的精确性、高效性。

（二）网络化

当今社会是信息化时代，网络化是机电一体化技术发展的重要发展趋势。网络信息通讯技术的合理应用，可以强化机电一体化的远程管控质量，工作人员不需要对生产车间进行实时监控，就可以在任何时间、地点反馈生产信息，对生产规划进行动态管理，并根据实际情况，及时采取应对措施。

（三）模块化

实现模块化是机电一体化发展的迫切需求。然而，由于市场上的机电一体化产品五花八门，且不同配件往往产于不同的制造厂商，导致同一类型的机械设备多少会存在一定差异。同时，模块化对产品标准提出了更严格的要求，真正实现产品模块化，并不容易。因此，相关人员应加大研发力度，充分调动一切可利用资源，不断拓展资金渠道，为部件接口统一化奠定坚实基础。

四、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

为应对技术壁垒和反倾销，应由政府和行业协会、出口企业建立全面系统的专业信息平台。我国缺和一个综合性的信息平台，使政府的调控和监督作用难以有效发挥，行业协会的作用也很难到位，企业对国际标准或进口国标准等信息滞后，技术发展遇到壁垒。

五、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

我国有许多产品没有建立统一的技术标准，存在有标准不统一或低于标准的现象。这对于向其它国家作为主机出口发展方向的企业是一个无缺失。执法的不严不及明也使企业没有严格的质量标准意识，使我国机电产品在国际市场存在很大的质量疑问。

要使我国的机电产品在国际上有一足之地，要完善技术标准和相关法规的建设。

六、结束语

综上所述，机电一体化包含计算机技术、机械加工技术、电子信息技术等多方面内容，对社会生产力以及工业产业的发展具有直接性影响。只有机电一体化理念与时俱进，才能保障我国工业生产力在国际市场占有一席之地。因此，相关政府主管部门应健全制度体系，完善生产标准建设，积极拓展资金渠道，鼓励企业创新技术，促进机电一体化在人工智能、网络以及模块化、绿色化等方面实现大跨步的飞跃，为社会发展以及GDP增长提供可靠推助力。

参考文献

1、谢明扬，杜明鉴.机电一体化技术在汽车领域中的应用及发展研究[J].南方农机，2018，49(09):144+148.

2、 关磊.基于PLC/单片机控制的光机电一体化系统的研究[J].现代职业教育，2018(07):190.

篇10

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。

机电一体化的基本特征可概括为：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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，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，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。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、微电子技术及其他新技术的简单组合、拼凑。机械工程技术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，还被赋予许多新的功能，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。也就是说，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延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

二、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。

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，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70-80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。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。

而我国从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。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。

三、机电一体化产品的发展趋势

根据国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展，机电一体化的产品主要发展方向大致有以下几个方面：

1.智能化趋势

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化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之一。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，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，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、高速度的微处理器使机电一体化产品具有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。

2.数字化趋势

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.模块化趋势

实现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、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电与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等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

4.网络化趋势

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的应用使家用电器网络化成为大势，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(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。

5.微型化趋势

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、信息等方面具有无可比拟的优势。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。

6.集成化趋势

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能

最强。

7.绿色化趋势

它主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用的材料。工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，报废后能回收利用，资源利用率极高。

8.人性化趋势

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

9.系统化趋势

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：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，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，研制出各种机电一体化产品。

10.带源化趋势

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1．1采取措施完善水利工程机电技术标准

为推动水利工程健康发展，要求对水利工程是机电技术相关的部门或相关企业标准进行明确统一，确保标准规范性与通用性，从而在标准上避免设备通用性不足或难以应用问题。加强行业与行业之间的有效联系，组建机电技术行业交流有效机制，在执行标准的基础上，有力推动机电技术快速发展。

1．2加强跨行业及部门协调，构建有效管理机制

政府部门应充分重视机电技术管理问题，组织机电技术各行业及部门，依据实际构建出完善的管理机制，确保各行业机电技术应用在统一机制基础上有序进行。为确保机电大型设备设计及制造应用性，应综合考虑行业需求，综合全面研究，确保机电技术设备运行的安全性与可行性。设置专业的管理机构，对水利工程项目中的机电技术应用进行有效管理。

1．3对水利工程机电技术应用进行检测与评估

在水利工程建设中，为确保机电技术应用及整体工程安全性，要求对其工程进行安全性检测与评估。依据机电技术标准，从全局出发综合考虑实际，有效贯彻综合标准，对其机电技术设计、建设及运行进行监测与评估。此外，还应落实国际化标准，考虑到部分水利工程中机电设备存在着进口现象，要求在推行国家相关标准的同时，综合考虑国际化标准要求，提高标准设置，有助于推动我国机电技术发展水平，推动我国机电设备制造水平，实现其整体效益。

2水利工程中机电技术未来发展趋势展望

2．1智能化趋势

智能化属于现代科学技术发展的重要特征之一，其未来机电技术发展的重要方向。在机电技术中实现智能化，可以实现对人类认知及判断等有效模拟，让机电技术及相关设备具备一定思考能力、判断能力与决策能力，配置相关数据库，通过收集数据与分析数据以实现其智能化操作。机电技术智能化，可以让其相关设备完成一定的工作，尤其是在处理风险性较高，难度较大的问题时其作用更为突出，随着信息处理水平的不断提高，机电技术智能化发展更为突出。

2．2网络化趋势

网络技术与计算机技术普及，让其成为了人们生活的重要部分，网络技术的快速发展与应用，让其广度及深度不断扩展。水利工程机电技术网络化发展是其未来发展的重要表现，尤其是网络化技术的应用，可以极大加快机电技术信息收集与信息处理效率，为信息交流提供更好平台。应用网络技术，还可以实现对机电设备运行状况的远程监控，为实现无人监督奠定技术基础。

2．3系统化趋势

随着机电技术的快速发展，机电产品与人类之间的联系越发紧密，实现系统化一体化势在必行。机电技术实现系统化，有助于机电技术运行安全性、可靠性的有效实现，系统性管理优势凸显。依据特定生物构造，研究出新的机体，推动机电技术向生物系统化方向进步，以实现更加的发展效果。

2．4环保化趋势

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一、论文提纲.........................................1

二、内容摘要及关键词..................................2

三、正文............................................3-9

四、参考文献..........................................10

论文提纲

1、机电产品的优越性

2、机电一体化技术的应用

3、机电一体化技术的发展趋势

4、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

5、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

内容摘要、关键词

摘要：随着科技日益直向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的飞速发展，机电一体化技术应用越来越广泛，机电一体化逐渐成为国民经济增长的重要推助力。现如今，我国的机电一体化已取得初步成效，其应用领域不断拓展，有效解决了人工劳动强度大、工作效率低、不可控质量影响因素多等问题。本文将对机电一体化技术的应用进行简要概述，并展望其未来发展趋势。

关键词：机电一体化技术;应用;发展趋势

探究机电一体化的发展及应用

一、机电产品的优越性

与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性：

（一）使用安全性和可靠性提高

一般机电一体化产品都具有自动监视、提醒、报警等自动保护功能，可以减少和避免人身和设备事故，设备的使用安全性能明显提高。

（二）生产能力和工作质量提高

一体化的机电产品具有自动控制和自动处理信息的功能，其灵敏度、精确度等都有很大提高，可以确保机械按照设计要求完动工作，减少人为者主观因素的影响。

（三）人机交流和复合功能进一步得到提升

一体化机电普遍采用电子屏数字显示和程控技术，减少了许多外延性的操作，更加方便、简单，人机互动更容易。自动补偿、自动校验、自动调节保护等便多的智能化功能，能在不同工作场合领域适应更多的工作要求。

二、机电一体化技术的应用

（一）数控机床

数控机床又称数字控制机床，是配置程序控制系统的一种自动化机床。经大量试验数据表明，机电一体化技术是数控机床发展的可靠支撑，不仅提了升数控机床的加工精度、加工质量以及加工效率，同时还有助于加工性能多样化，以满足多元化的工业生产要求。数控机床的实际生产制造过程中，机电一体化技术为总线系统和CPU之间的多重连接提供便利，这对提高管理效率，丰富数控机床种类极为重要。首先，可以削弱多台数控机床的排斥效应，为机床使用周期的延长、生产效率的提高奠定了良好基础;其次，用户可以按照实际生产需求，对操作管理进行自定义设计，大幅度提高了数控机床的智能化水平。

（二）分布式控制系统

机电一体化技术应用于分布式控制系统，可以针对性解决集中控制系统的不足。首先，便于分布式控制系统进行控制流程简化，提高操作稳定性，进而实现对多台主机的有效管控。其次，可以强化系统运行的安全管理。具体来讲，分布式系统与机电一体化技术的结合，有助于控制级别多样化，以便针对不同生产情况，主机可以进行不同的操作管理。同时，还可以化繁为简，优化在线生产以及生产计划等功能，大幅度减少因控制系统故障导致的一系列后续问题。

（三）全自动照相机

全自动照相机是机电一体化技术应用的另一代表性产品。该类型照相机可以利用微电子技术，根据光线条件、拍摄距离等，自动对光圈、曝光速度以及焦距进行最优化选择。全自动照相机主要分为机械与电子两大组成部分，它们互相协作，是一个不可分割的整体。全自动照相机不仅包含精密机械以及复杂电路，同时还涉及光电检测、液晶显示等多种先进技术。

（四）工业机器人

在工业生产过程中，危险生产环节以及作业环境恶劣等情况在所难免，这导致人工操作存在诸多安全隐患。基于此，人们结合机电一体化技术，利用机器人代替人工进行高危操作，以降低工人劳动强度以及作业危险性，有效避免安全事故频发问题。纵观工业机器人发展史，有3个重要转折点：第一代机器人只能机械性重复简单工作，其自动化水平以及对于外界环境变化的敏感度偏低;第二代机器人可以部分感知外界工况，并可对部分信息进行判断与分析;第三代机器人的智能化水平较高，基本可以模拟人脑思维模式。这也是当下机电一体化技术的研发核心课题。

三、机电一体化技术的发展趋势

（一）人工智能

人工智能技术的迅猛发展，为机电一体化技术的智能化建设提供了可靠技术支撑。人工智能，就是指机械设备拥有人脑思维能力，可以自主思考问题，并及时对传感器收集信息进行有效分析与处理。与前两代机器人相比，第三代机器人的人工智能水平得到大跨步发展。与此同时，学习能力也是人工智能技术的重中之重，可以有效提升机电设备控制管理系统的精确性、高效性。

（二）网络化

当今社会是信息化时代，网络化是机电一体化技术发展的重要发展趋势。网络信息通讯技术的合理应用，可以强化机电一体化的远程管控质量，工作人员不需要对生产车间进行实时监控，就可以在任何时间、地点反馈生产信息，对生产规划进行动态管理，并根据实际情况，及时采取应对措施。

（三）模块化

实现模块化是机电一体化发展的迫切需求。然而，由于市场上的机电一体化产品五花八门，且不同配件往往产于不同的制造厂商，导致同一类型的机械设备多少会存在一定差异。同时，模块化对产品标准提出了更严格的要求，真正实现产品模块化，并不容易。因此，相关人员应加大研发力度，充分调动一切可利用资源，不断拓展资金渠道，为部件接口统一化奠定坚实基础。

四、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

为应对技术壁垒和反倾销，应由政府和行业协会、出口企业建立全面系统的专业信息平台。我国缺和一个综合性的信息平台，使政府的调控和监督作用难以有效发挥，行业协会的作用也很难到位，企业对国际标准或进口国标准等信息滞后，技术发展遇到壁垒。

五、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

我国有许多产品没有建立统一的技术标准，存在有标准不统一或低于标准的现象。这对于向其它国家作为主机出口发展方向的企业是一个无缺失。执法的不严不及明也使企业没有严格的质量标准意识，使我国机电产品在国际市场存在很大的质量疑问。

要使我国的机电产品在国际上有一足之地，要完善技术标准和相关法规的建设。

六、结束语

综上所述，机电一体化包含计算机技术、机械加工技术、电子信息技术等多方面内容，对社会生产力以及工业产业的发展具有直接性影响。只有机电一体化理念与时俱进，才能保障我国工业生产力在国际市场占有一席之地。因此，相关政府主管部门应健全制度体系，完善生产标准建设，积极拓展资金渠道，鼓励企业创新技术，促进机电一体化在人工智能、网络以及模块化、绿色化等方面实现大跨步的飞跃，为社会发展以及GDP增长提供可靠推助力。

参考文献

1、谢明扬，杜明鉴.机电一体化技术在汽车领域中的应用及发展研究[J].南方农机，2018，49(09):144+148.

2、 关磊.基于PLC/单片机控制的光机电一体化系统的研究[J].现代职业教育，2018(07):190.

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关键词：光机电一体化 技术特征 发展

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2 发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

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关键词：机电一体化；信息技术；数控机床

机电一体化就是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机的结合，并应用到实际中去的综合技术。随着科学技术的飞速发展，现代化的自动生产设备可以说都是机电一体化的设备。

机电一体化也称为机械电子学，是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，即Mechatronics。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被世界各国所承认和应用。随着电子技术和信息技术的迅猛发展，机电一体化技术也获得了高速发展，并对现代工业的生产产生了重要影响。

1 机电一体化的含义

在人类漫长的发展历史中，有一种“看不见的思想”推动着技术的进步和发展，而这种“看不见的思想”就是人们追求的“精益求精”的思想，也正是这种思想使人们创造了一个又一个技术奇迹，也正是“精益求精”的思想迫使人们去提高工作效率，从而创造了机电一体化技术。

机电一体化在国外被称为“Mechatronics”，这个词是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着科学技术的发展，这一技术已经得到包括我国在内的世界各国的承认和应用，我国的工程人员将这一名称译为“机电一体化技术”，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，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

2 机电一体化技术的发展历史

机电一体化技术的发展历程，大致可以分为三个阶段。

20世纪60年代以前是第一阶段，这一阶段是机电一体化的初创阶段，也就是电子技术开始在机械行业中得到广泛应用，因此，可以称其为“萌芽阶段”。在这一时期，电子技术研究的初步成果开始被人们用来完善机械产品的相关性能。尤其是第二次世界大战的爆发，更是刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了一些机械性能相当优良的军事用途的机电产品。战后，这些军事用途的机电产品转为民用，对经济的恢复和技术的进步起到了积极的促进作用。

20世纪70年代到80年代是第二阶段，这一阶段机电一体化获得了蓬勃发展，因此，可以称其为“蓬勃发展阶段”。在这一时期，人们已经开始主动地去利用电子技术、通信技术和控制技术，也就是人们常讲的3C（Compute、Control、Communication Techology，简称3C）技术的发展成果来研究新的机电一体化产品。

20世纪90年代至今，是机电一体化技术发展的第三阶段，这一阶段智能化技术在机电一体化技术中得到了良好的应用，因此，这一阶段可以称其为“智能化阶段”。这一时期，由于人工智能技术、网络技术和光纤技术等的发展，为机电一体化带来了巨大的发展空间。而目前，随着机械技术与激光-微电子等技术的结合，光机电一体化技术将会成为机电一体化技术未来发展的重要方向。光机电一体化技术包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有丰富的功能和很高附加值；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。随着机电一体化技术在各行各业的广泛应用，光机电一体化技术将会获得巨大的发展空间。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合， 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。[1]21世纪，随着科学技术和人们的环保意识的提升，机电一体化的发展趋势主要是智能化、数字化、网络化、微型化及绿色化。

3.1 智能化

智能化是21世纪机电一体化发展的重要趋势。随着计算机技术、信息技术、电子技术的飞速发展，机电一体化的智能化在工业中得到了广泛的应用，机器人就是机电一体化的重要体现。机器人就是通过计算机技术、电子技术、传感器技术等自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的主要任务就是协助或代替人类的工作，尤其是一些危险场合，如高电压环境、核电站等，都需要机器人来完成人类不适宜的工作。随着机器人性能的提高，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域，机器人都有着非常重要的用途。

3.2 数字化

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这是数字化的基本过程。21世纪是信息时代，信息的数字化越来越受到人们的重视。随着计算机技术的发展，奠定了机电产品数字化的基础，也为数字化设计和制造提供了重要手段，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具有高可靠性、易操作性、可维护性以及自诊断能力等。

3.3 网络化

网络化就是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的。20世纪90年代中期，网络技术得到了迅猛发展，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息，给世界带来了巨大的变革，也给机电一体化的发展带来了重大影响，如可以通过网络对机电一体化的设备进行远程控制。机电一体化的产品很多，我们以数控机床为例来说明。

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

3.4 微型化

近年来，作为机电一体化技术的重要分支的微机电系统，得到了迅猛发展。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。

由于微机电系统具有体积小、重量轻、能耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点，在生物医学、航空航天、工业、农业乃至国防等领域等有着广阔的应用前景。虽然目前技术上还存在一定困难，但取得技术上的重大突破已经为期不远。

3.5 多样化

未来的机电一体化装置将会越来越强化其与生命机体的相似性，它高度依赖于信息，具有相当高的智能，能够学习和积累经验，有灵活适应环境的能力，并能根据需要和具体条件进行决策、指挥并完成某些任务。[2]这些在技术上虽然有一定难度，但其部分功能已经得以实现。人们正在研究如何用机电一体化技术取代人体的大部分器官，如人造假肢，过去只是外表和真肢相似的机械化装置，而目前，已经研究出可以和身体器官相连的装置，这种假臂的手非常灵活，甚至可以操作乐器等。

3.6 绿色化

绿色设计就是指充分利用资源来获得绿色产品的设计。在漫长的人类发展史中，工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境，与此同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了严重破坏。但地球上的一次性资源、能源毕竟有限，随着世界人口的日益增多和人们对物质生活越来越高的要求，这种高投入高输出发展模式能否持续下去、还能持续多久，已成为国际社会的重点研究课题。[3]鉴于此，绿色设计也就成了机电一体化发展的重要方向。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，要求世界各国要合理的利用资源，转变传统粗放式的发展模式，采用以资源、能源高效利用为特色的集约型发展模式，是实现可持续发展的重要途径。

4 机电一体化的重要应用

机电一体化技术自问世以来获得了迅猛发展，推动了机械工业的良好发展，新产品层出不穷。无论是军事还是经济，亦或是生产、生活，机电一体化都在时刻推动着社会的发展。

4.1 数控机床

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数和辅助运动等。数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

4.2 工业机器人

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是工业物流自动化中的重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。[4]工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。UNIMATION的VAL（very advantage language）语言也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播，这也是各个机器人品牌的最基本范本。

5 结束语

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。应当指出，机电一体化是机械理论与计算机和网络等信息理论的结合，是机械设计理论的发展，而不是取代。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，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]梁俊彦，李玉翔，林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007.

[2]张杨林.机电一体化技术进展及发展趋势[J].机械制造，2005.

[3]周琴.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].机械，2010.

[4]王恒升.机电一体化及其应用[J].机床电器，1998.