首頁 > 優(yōu)秀范文 > 簡述機(jī)電一體化技術(shù)的概念
時(shí)間：2023-08-29 09:19:24
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引言
機(jī)電一體化經(jīng)歷了自然產(chǎn)生和發(fā)展的過程，20世紀(jì)年代70初，經(jīng)日本科技工作者系統(tǒng)地概括和總結(jié)，形成了比較完整的機(jī)電一體化概念，越后由于大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)震，使得機(jī)電結(jié)合的形式更加靈活活，內(nèi)容更加豐富，應(yīng)用更加廣泛。我國的機(jī)電—體化經(jīng)過幾十年的發(fā)展取得了重大進(jìn)展，主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。
1 機(jī)電一體化的內(nèi)容
1.1機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù)，使機(jī)械、電子有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群（族）的總稱。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）由若干具有特定功能的機(jī)械和電子要素組成的有機(jī)整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能，機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。主要是指機(jī)械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互置換和有機(jī)結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品，有良好的人機(jī)協(xié)作關(guān)系。一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要是由機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、動(dòng)力源、傳感器、計(jì)算機(jī)這5個(gè)要素構(gòu)成。
1.3機(jī)電一體化工程（ 機(jī)械電子工程）是機(jī)械工程與電子工程的綜合集成，即給定機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）“目的功能”與“規(guī)格”后，機(jī)電一體化技術(shù)人員利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程體系。機(jī)電一體化工程是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中的具體應(yīng)用。
1.4機(jī)電一體化思想體現(xiàn)了“ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講、機(jī)電一體化思想相當(dāng)于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機(jī)一體化、機(jī)電液一體化、科工貿(mào)一體化、人機(jī)一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
由于機(jī)電一體化技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)交融的技術(shù)，因此其發(fā)展的程度必然受制于其相應(yīng)支撐技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也必然促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
2．1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，而機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是其重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新方法，模擬人類智能，使它具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)、思維和決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。
2．2模塊化
機(jī)電一體化產(chǎn)品種類繁多。讓它們自由地交換信息是一項(xiàng)十分復(fù)雜的事，因此有必要研制具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口或電氣動(dòng)力接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品。如果機(jī)電產(chǎn)品能夠象“搭積木”那樣讓需求者根據(jù)要求自由組合，那么無論是對資源的節(jié)約，還是服務(wù)于各行各界，都有著其巨大的作用。
2．3 網(wǎng)絡(luò)一體化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，推進(jìn)了全球化的進(jìn)程。而基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，讓家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能。把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)(Computer Integrated ApplianceSystem，CIAS)，使人們無論在家里還是在外面，都能隨時(shí)享受各種機(jī)電產(chǎn)品帶來的好處。因此，機(jī)電_體化產(chǎn)品無疑會朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
2．4微機(jī)電化
微機(jī)電化指的是機(jī)電系統(tǒng)主要裝置的特征尺寸在亞微米至亞毫米范圍。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品由于體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在軍事、生物醫(yī)療、航空、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。
2．5 綠色化
綠色化主要是指產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，而且是低能耗、低材耗、協(xié)調(diào)而可再生的產(chǎn)品。
3機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
在人們的日常生活當(dāng)中，自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標(biāo)輸出。電子控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框架見圖1。
對于精密傳動(dòng)來說，需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)行傳動(dòng)測量，如測量其位置、速度、加速度，同時(shí)將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置，讓其進(jìn)行比較，進(jìn)行誤差修正控制，最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。電子閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框架見圖2。
當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件，其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí)，一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的形式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨(dú)來工作，也可以通過構(gòu)建PC機(jī)上位控制來統(tǒng)一管理。圖3為PC機(jī)二級管理的多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化，就應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)可以直接識別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件，將聯(lián)動(dòng)輸出寫入軟件當(dāng)中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應(yīng)對動(dòng)作輸出的需求。圖4為裝載了位置控制模塊的PC機(jī)二級管理多驅(qū)動(dòng)電子閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
上述機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，僅論述了如何將傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)簡單的融合，各部件都是以模塊形式搭建的，而模塊間的信號傳輸及所涉及到的接口技術(shù)和信息處理技術(shù)是其中的重點(diǎn)。所以，在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中，以全局最優(yōu)的觀念去設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且解決好每個(gè)功能模塊信息處理和傳輸?shù)膯栴}，是能夠迅速地利用好機(jī)電一體化技術(shù)的方法。
結(jié)束語
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是人們?yōu)榱藵M足社會日益豐富的需求而不斷地對已有的技術(shù)進(jìn)行變革創(chuàng)新并且使它們有機(jī)結(jié)合的一門綜合性技術(shù)。。因此，機(jī)電一體化技術(shù)對我們?nèi)祟惖陌l(fā)展有著極其深遠(yuǎn)的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]梁俊彥，李玉翔，林樹忠．機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J]．科技資訊．
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前言
機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,是跨學(xué)科技術(shù)。從機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展歷程,可看出機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。
1機(jī)電一體化的基本概要
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。近年來，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大和完善。
2機(jī)電一體化的發(fā)展背景
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展， 機(jī)電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的趨勢，這完全取決于機(jī)電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。
2.1 使用安全性和可靠性提高
機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)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(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)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。機(jī)電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。 2.2生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)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(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。
2.3 使用性能改善
機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
3 機(jī)電一體化的核心技術(shù)
3.1機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
3.2 信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行，因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實(shí)際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
3.3系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
3.4 自動(dòng)控制技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補(bǔ)償?shù)?。機(jī)電一體化產(chǎn)品中自動(dòng)控制功能的不斷擴(kuò)大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動(dòng)控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并自動(dòng)實(shí)施切換，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的有效利用率提高。
3.5 傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。
3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法， 將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個(gè)功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評價(jià)，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效率和操作方便等。
4 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
4.1智能化趨勢
智能化作為一個(gè)多個(gè)專業(yè)的邊緣科學(xué)，是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。 例如：冷凍機(jī)組，通過測量各類物理量與微機(jī)內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定的對應(yīng)的參數(shù)比較，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的啟停、報(bào)警、故障自修復(fù)等事宜。
4.2模塊化趨勢
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品涉及各行各業(yè)，種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)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(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 例如在OA產(chǎn)品中的電腦與打印機(jī)等各類外設(shè)之間，各個(gè)廠家通過標(biāo)準(zhǔn)接口（UBS）實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體。
4.3網(wǎng)絡(luò)化趨勢
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)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(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的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(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)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(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 這些技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在OA中司空見慣，經(jīng)過權(quán)限級別，可以實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測。
4.4 微型化趨勢
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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。
4.5綠色化趨勢
工業(yè)的發(fā)達(dá)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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)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(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型材料不斷涌現(xiàn)，和現(xiàn)實(shí)對綠色材料的需要的催生下，綠色化在幾點(diǎn)一體工業(yè)中將會發(fā)生日新月異的發(fā)展。
4.6系統(tǒng)化趨勢
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)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(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
4.7大眾化趨勢
產(chǎn)品只有成為普羅大眾都能理解、需要，才能具有強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)性，生命才會長盛不衰。成為建筑以及日常生活中不可缺少的商品。機(jī)電一體化技術(shù)通過產(chǎn)品來展示的，經(jīng)過網(wǎng)路化、模塊化等技術(shù)的攻關(guān)，成為生產(chǎn)、生活中的消費(fèi)品將屬于必然。建筑中的空調(diào)系統(tǒng)可以通過溫度、壓力、流量等各類非電物理參數(shù)，通過傳感器、變送器傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎娏?、電壓、頻率等電氣參數(shù)通過采樣傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎恢醒胩幚砥鞯男酒?dāng)前已經(jīng)可以進(jìn)行編程處理；這樣各類用戶根據(jù)自己的需要，選用模塊、處理器等硬件，通過網(wǎng)絡(luò)或者售后服務(wù)獲取軟件資料和程序，通過協(xié)議等進(jìn)行簡短的鏈接與安裝調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)用戶的目的。
5結(jié)語
隨著科學(xué)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(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。
在科技技術(shù)逐漸發(fā)展下，機(jī)電一體化技術(shù)也具備了更多的優(yōu)勢，并且使其在更多的領(lǐng)域中被運(yùn)用。機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)，讓電子和機(jī)械有效的結(jié)合在一起，進(jìn)而達(dá)到了對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能化管控的目標(biāo)，這是智能制造的基礎(chǔ)構(gòu)成。在目前的生產(chǎn)制造中，主要是包含了智能系統(tǒng)以及智能制造技術(shù)。其是目前社會工業(yè)化發(fā)展的主流趨勢。
1智能制造相關(guān)概念以及機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀
在我們目前的社會發(fā)展現(xiàn)狀來看，智能制造具體是包括了2個(gè)方面內(nèi)容：其一是智能制造技術(shù)，具體是技術(shù)人員將計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)作為輔助工具，進(jìn)而對特定系統(tǒng)進(jìn)行分析以及決策，從而節(jié)省了大量的人力與財(cái)力。相關(guān)人員只需要使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行分析，提升了研發(fā)的可行性，并且也確保了生產(chǎn)制造的高效性。其二是智能制造系統(tǒng)，這就能夠簡單的理解為人機(jī)一體化，是經(jīng)由智能機(jī)器人與人類專家構(gòu)成的，在運(yùn)用的時(shí)候主要是將計(jì)算機(jī)作為工具，讓人類專家進(jìn)行分析以及構(gòu)思等等，以此替代了在制造工廠中人為的腦力活動(dòng)。智能制造系統(tǒng)是對智能制造技術(shù)的延伸與發(fā)展，其是將網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化技術(shù)整合為一體的制造系統(tǒng)，讓整個(gè)子系統(tǒng)能夠進(jìn)行智能化的運(yùn)行。在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展初期時(shí)，電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)并沒有有效結(jié)合，其主要是依靠電子技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的使用，以此提升機(jī)械生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。不過，在目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀下，機(jī)電一體化被注入了新的活力，其在生產(chǎn)中得到了普遍的應(yīng)用。將其運(yùn)用在智能制造中，更加促進(jìn)了整個(gè)機(jī)械各行業(yè)的發(fā)展，讓生產(chǎn)管理工作實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化，從而讓生產(chǎn)工作的實(shí)施更加的方便。在機(jī)電一體化中涵蓋了很多種技術(shù)，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也融合了更多新的技術(shù)，確保了這種技術(shù)的先進(jìn)性與實(shí)時(shí)性。機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用了電子技術(shù)，在人工智能的基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到了對機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化管理以及控制，從而讓整個(gè)生產(chǎn)過程更加的方便和高效，也讓生產(chǎn)活動(dòng)更加的規(guī)范。
2機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的具體應(yīng)用
（1）傳感技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用。在集體一體化技術(shù)中，傳感技術(shù)是最為基本與關(guān)鍵的構(gòu)成。因?yàn)槠渚邆浜芨叩臏?zhǔn)確性以及敏感度，能夠盡可能的避免受到外界雜亂信號設(shè)備的干擾。如果把其運(yùn)用在智能生產(chǎn)中，能夠發(fā)揮其巨大的作用，在這個(gè)基礎(chǔ)上建設(shè)相關(guān)的傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)信息之間的相互傳輸，并且使用計(jì)算機(jī)把其收集到的相關(guān)信息進(jìn)行整理與分析，進(jìn)而讓整個(gè)生產(chǎn)過程能夠被有效管控。在目前的生產(chǎn)制造中運(yùn)用的傳感器中，其是以光纖電纜傳感器為主要，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的接口，大幅度減少了設(shè)計(jì)難度以及成本。（2）數(shù)控生產(chǎn)中的相關(guān)應(yīng)用。我們將機(jī)電一體化最早是運(yùn)用在數(shù)控加工技術(shù)方面，其在我國機(jī)械制造水平方面發(fā)揮了很大的作用。把機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在數(shù)控制造中，能夠提高機(jī)械加工的精準(zhǔn)度和機(jī)械加工的效率，數(shù)控生產(chǎn)的主要是在其加工精準(zhǔn)度方面，因此數(shù)控在智能控制系統(tǒng)方面要求比較嚴(yán)格，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床中運(yùn)用的智能控制系統(tǒng)大部分運(yùn)用的是CPU預(yù)計(jì)總主線模式，這種模式主要是進(jìn)行在線判斷以及智能控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維仿真，對整個(gè)數(shù)控技術(shù)加工的過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以此對實(shí)際操作提供參考依據(jù)。（3）在自動(dòng)線和自動(dòng)機(jī)械中的應(yīng)用。當(dāng)前很多比較大的企業(yè)中，均是運(yùn)用了自動(dòng)化生產(chǎn)線依據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，這種技術(shù)是使用了電子技術(shù)中光電控制系統(tǒng)和人機(jī)界面控制系統(tǒng)，進(jìn)而對整個(gè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)進(jìn)行全面控制。自動(dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)機(jī)械運(yùn)用范圍比較廣泛，比如目前的電腦以及手機(jī)都是自動(dòng)化生產(chǎn)線。其主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對在生產(chǎn)中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效融合，即為數(shù)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備等相關(guān)的方面進(jìn)行一體化管控，進(jìn)而進(jìn)行集約化以及網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)模式。（4）機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在智能制造中，工業(yè)智能機(jī)器人是最為先進(jìn)的應(yīng)用，其融合了各種相對先進(jìn)的技術(shù)，是將人工智能、仿生技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)的科學(xué)技術(shù)融合的新技術(shù)。機(jī)器人是目前科學(xué)技術(shù)中研究的重點(diǎn)，是控制論以及傳感技術(shù)等相關(guān)的總體，其在生產(chǎn)制造行業(yè)中被廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中智能機(jī)器人的出現(xiàn)與應(yīng)用，提升了產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也增加了產(chǎn)品產(chǎn)量，并且也減輕了工作人員的勞動(dòng)量。工業(yè)智能機(jī)器人在運(yùn)用時(shí)具備了能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行判斷、迅速完成復(fù)雜的工作流程以及生產(chǎn)準(zhǔn)確度高等相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，并且還能夠運(yùn)用在軍事生產(chǎn)制造中，其得到了各行各業(yè)的高度認(rèn)可。
3結(jié)束語
綜上所述，在目前的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，智能制造是最為主要的發(fā)展趨勢，其能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)化以及智能化的管理，從而提高了生產(chǎn)效率以及質(zhì)量。而機(jī)電一體化是智能制造的關(guān)鍵與基礎(chǔ)，其應(yīng)用水平對智能制造的實(shí)現(xiàn)有很大的影響。所以必須要重視機(jī)電一體化在智能制造中的相關(guān)應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上保障了智能制造能夠更好的發(fā)展，從而為生產(chǎn)企業(yè)帶去更多的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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機(jī)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(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)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(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說，機(jī)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延伸，智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：（1）20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時(shí)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)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(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(jì)70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)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(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)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(jī)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(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，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(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。
3機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：
3．1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)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(jī)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)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(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3．3網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)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(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等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(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)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(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(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(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem，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(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3．4微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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環(huán)?；?/p>
工業(yè)的發(fā)達(dá)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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)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(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)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(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化；另一層是模仿生物機(jī)理，研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)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(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)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(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)：
［1］李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004.
中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0363-01
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢
1、機(jī)電一體化"的發(fā)展歷程
1.1數(shù)控機(jī)床的問世，寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁；
1.2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''帶來勃勃生機(jī)；
1.3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)；
1.4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺階.
2、機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢
2.1光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此，引進(jìn)光學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源（動(dòng)力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.2自律分配系統(tǒng)化――柔性化.未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。
2.3全息系統(tǒng)化――智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
2.4“生物一軟件”化―仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)（工作）時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）工作時(shí)，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體，但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物――軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點(diǎn)是硬 件（肌體）――軟件（大腦）一體，不可分割?？磥?，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
2.5微型機(jī)電化――微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
二、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
1、機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2、信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行，因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實(shí)際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
4、自動(dòng)控制技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補(bǔ)償?shù)?。機(jī)電一體化產(chǎn)品中自動(dòng)控制功能的不斷擴(kuò)大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動(dòng)控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并自動(dòng)實(shí)施切換，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的有效利用率提高。
5、傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。
6、系統(tǒng)總體技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個(gè)功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評價(jià)，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效率和操作方便等。
三、我國發(fā)展“機(jī)電一體化”的對策
1、加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃
目前，我國從事“機(jī)電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時(shí)缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車！
2、強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前，我國“機(jī)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(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)――理事會的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……
3、優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目優(yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。
四、結(jié)語
很多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶就是機(jī)電一體化，它是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。尤其對機(jī)電一體化技術(shù)對機(jī)械工業(yè)發(fā)生真略性變革有所促使進(jìn)行指出，正在發(fā)生著變化的是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念，還有待繼續(xù)創(chuàng)造新的方法，不斷地去發(fā)現(xiàn)。機(jī)電一體化在21世紀(jì)的機(jī)械工業(yè)中將扮演主角。在所有機(jī)械產(chǎn)品之中的普遍技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)將滲透其中，幾乎沒有行業(yè)限制的。機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢就是以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)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(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)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(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)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(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說，機(jī)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延伸，智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：（1）20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時(shí)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)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(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)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(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)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(jī)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(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：
3．1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)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(jī)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。 轉(zhuǎn)貼于
3．2 模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)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(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)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(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3．4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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 環(huán)?；?/p>
工業(yè)的發(fā)達(dá)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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)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(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
3．6 系統(tǒng)化
未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化；另一層是模仿生物機(jī)理，研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)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(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)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(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。
中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3198(2009)04-0286-01
1 機(jī)電一體化概要
“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)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(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外。還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)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(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時(shí)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。這些機(jī)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(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(jì)70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)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(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受。大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)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(jī)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(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，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(jìn)步，為機(jī)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(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果難；但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)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(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)，心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)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(jī)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)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(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)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(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人民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(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)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(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)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)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，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(jī)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(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1cms的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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(dá)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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)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(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
隨著科技的進(jìn)步，尤其是電子信息時(shí)代的來臨，將電子信息技術(shù)充分地與機(jī)電技術(shù)相整合，成就了現(xiàn)今的機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)向著機(jī)械自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，同時(shí)也間接地促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。筆者結(jié)合自身的學(xué)習(xí)體會先就機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢淺談一下自己的看法與觀點(diǎn)：
一、簡述機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)．顧名思義．結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)用范圍愈來愈廣。
機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：
（1）機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
（3）自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
（4）傳感檢測技術(shù)
傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
（5）伺服傳動(dòng)技術(shù)
包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)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(jī)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)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(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化
中圖分類號：TH 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）05-0199-02
現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的工程技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)工程技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的工程技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)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(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化的核心工程技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面工程技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一） 機(jī)械本體工程技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二） 傳感工程技術(shù)
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)展非接觸型檢測工程技術(shù)。
（三） 信息處理工程技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)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(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四） 驅(qū)動(dòng)工程技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)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(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
（五） 接口工程技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前，工程技術(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(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六） 軟件工程技術(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(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化工程技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一） 數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控工程技術(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：
1、 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)。
2、 開放性設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 WOP工程技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程工程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、 大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、 能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、 系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、 以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)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(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。
（三） 柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成。
三、機(jī)電一體化工程技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新工程技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（一） 智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。
（二） 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(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。
（三） 微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械工程技術(shù)、微電子工程技術(shù)和軟件工程技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。
（四） 模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。
（五） 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)的飛速發(fā)展對機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（六） 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)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。
綜上所述，機(jī)電一體化工程技術(shù)是眾多科學(xué)工程技術(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(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號：TD92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）13-0092-01
一、機(jī)電一體化的基本概念和特點(diǎn)
機(jī)電一體化是一門新興的邊緣性的技術(shù)學(xué)科，它是由機(jī)械、電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科互相結(jié)合滲透而形成并發(fā)展起來的，而機(jī)電一體化產(chǎn)品則是運(yùn)用最新的微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)以機(jī)械產(chǎn)品為基礎(chǔ)研發(fā)出來的新產(chǎn)品。在工程領(lǐng)域?qū)Ω黝惣夹g(shù)實(shí)踐應(yīng)用后，再加以借鑒與整合就創(chuàng)造出了現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，所以說它是在機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和信息處理、伺服驅(qū)動(dòng)、電力電子等技術(shù)以及系統(tǒng)的總體技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一項(xiàng)高新技術(shù)。
如下特點(diǎn)是機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍具有的：具有可以自動(dòng)監(jiān)視、診斷、報(bào)警、保護(hù)的功能；具有自動(dòng)處理和控制信息的功能，可以通過自動(dòng)控制系統(tǒng)確保機(jī)械的操作者按照設(shè)計(jì)要求精確地完成預(yù)先設(shè)定好的程序，以使其不會依靠主觀思想來行動(dòng)，從而保證良好的工作質(zhì)量和完美的產(chǎn)品合格率，而機(jī)械控制的靈敏度和檢測的精確度及范圍也獲得了提高；采用復(fù)合技術(shù)、復(fù)合功能，這脫離了原來傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的局限，很大程度上提高了產(chǎn)品的功能水平及自動(dòng)化的程度；利用程序控制和數(shù)字顯示技術(shù)，減少了操作的按鈕和手柄的數(shù)目，使操作變得更為簡單方便；在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場合，其具有可以自動(dòng)控制、自動(dòng)補(bǔ)償、調(diào)節(jié)、自動(dòng)校驗(yàn)、保護(hù)及智能化等功能，從而能夠迅速的滿足不同用戶的不同需求；具體的安裝調(diào)試過程中，可根據(jù)不同用戶對象的需要、實(shí)際參數(shù)的變化等來相應(yīng)的改變控制程序以使其適應(yīng)變化的工作方式。而且不必改變產(chǎn)品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能將這些控制程序輸入到產(chǎn)品的控制系統(tǒng)里[1]。
二、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
1、機(jī)械本體技術(shù)：該技術(shù)的主要功能是改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度。目前發(fā)展方向是減輕機(jī)械本體重量，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
2、驅(qū)動(dòng)技術(shù)：該技術(shù)的主要功能是快速響應(yīng)。目前主要是在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
3、信息處理技術(shù)：主要功能在于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化與微電子學(xué)、信息處理設(shè)備緊密相連。目前主要是提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
4、接口技術(shù)：該技術(shù)是使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前的研究方向主要集中在開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
1、制造工程領(lǐng)域的應(yīng)用
現(xiàn)代制造業(yè)充分的利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，使用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，對其自身的制造技術(shù)進(jìn)行提升。因此，制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)也不斷的被研發(fā)出來，例如：計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、敏捷制造、柔性制造技術(shù)、并行工程、虛擬制造等[2]。
2、食品行業(yè)中的應(yīng)用
隨著機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用到食品、飲料等的包裝機(jī)械的制造和開發(fā)設(shè)計(jì)上，單機(jī)的自動(dòng)化程度有了明顯的提高，而包裝生產(chǎn)線也提升了生產(chǎn)的能力和自動(dòng)化控制的水平，從而使其在與傳統(tǒng)的同類控制設(shè)備的競爭中處于領(lǐng)先優(yōu)勢。這極大的提高了企業(yè)產(chǎn)品的國際影響力，并提升了食品飲料業(yè)包裝生產(chǎn)的設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量。
3、鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
為了把工程大系統(tǒng)綜合統(tǒng)一起來，鋼鐵企業(yè)就利用機(jī)電一體化系統(tǒng)，來完成這項(xiàng)巨大的工作。而這個(gè)系統(tǒng)的核心就是微處理機(jī)，通過將工控機(jī)技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊、儀表、顯示裝置等技術(shù)統(tǒng)一結(jié)合起來，再采用組裝合并的方法，就能確保系統(tǒng)控制的精確度、質(zhì)量及其工作的可靠性。而傳統(tǒng)控制技術(shù)已不適應(yīng)鋼鐵工業(yè)大型化、高速化及連續(xù)化的特點(diǎn)，難以解決一些現(xiàn)實(shí)問題，所以就必須采用智能控制技術(shù)。通常智能控制技術(shù)被運(yùn)用在鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)中，深入到各個(gè)環(huán)節(jié)里，該技術(shù)主要包括了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊控制等，具體應(yīng)用環(huán)節(jié)則有：設(shè)計(jì)產(chǎn)品、生產(chǎn)控制產(chǎn)品，診斷設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量等方面，最關(guān)鍵的是它是利用計(jì)算機(jī)來對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行管理、監(jiān)視、操作及分散控制。例如：高爐的控制系統(tǒng)，軋鋼系統(tǒng)，冷連軋，電爐和連鑄車間等都利用到了這個(gè)技術(shù)。測控技術(shù)的不斷發(fā)展，使分布式控制系統(tǒng)具有了豐富的功能，也因此成為測、控、管一體化的一種綜合系統(tǒng)。它在對生產(chǎn)過程控制的同時(shí)，還可以在生產(chǎn)過程中還可以實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)度、統(tǒng)計(jì)管理生產(chǎn)計(jì)劃，最終實(shí)現(xiàn)在線的最優(yōu)化。而交流調(diào)速技術(shù)也伴隨著微電子技術(shù)、電子電力技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來，交流傳動(dòng)因具有獨(dú)特的優(yōu)越性，所以電氣傳動(dòng)技術(shù)在未來必將是由直流傳動(dòng)轉(zhuǎn)變成交流傳動(dòng)。又由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，矢量控制技術(shù)雖復(fù)雜但已顯現(xiàn)出它的實(shí)用性，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能因此超越了直流調(diào)速。目前，交流傳動(dòng)系統(tǒng)日益之所以會受到像軋鋼企業(yè)等各行業(yè)客戶的歡迎，不同容量的電機(jī)均可以通過同步或異步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速一個(gè)重要的原因[3]。
結(jié)束語
各種產(chǎn)品和裝置因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，也完成了機(jī)電一體化，從而達(dá)到了自身的整體優(yōu)化，也有利于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，并縮短了新產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)的準(zhǔn)備周期，使其由科技成果快速向商品轉(zhuǎn)化，從而深刻變革了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。又由于新產(chǎn)品研發(fā)的需要以及發(fā)展高精密設(shè)備的需要，所以未來的機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及其系統(tǒng)必然會向著智能化、系統(tǒng)化、高性能、微型化、輕量化的方向邁進(jìn)，并最終為國家?guī)韯?chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
參考文獻(xiàn)
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及管理體系由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段，異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價(jià)格低、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電力拖動(dòng)已被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮，只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。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，為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)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(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。驅(qū)動(dòng)技術(shù)，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。接口技術(shù)，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(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。軟件技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是反映電動(dòng)機(jī)的過載能力和啟動(dòng)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，則電動(dòng)機(jī)的過載能力越強(qiáng)，啟動(dòng)性能越好。一般情況下，以最大轉(zhuǎn)矩（或臨界轉(zhuǎn)差率）為分界點(diǎn)，其線性段為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，而非線性段為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。固有機(jī)械特性的線性段屬于硬特性，額定工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速。人為機(jī)械特性曲線的形狀可用參數(shù)表達(dá)式分析得出，分析時(shí)關(guān)鍵要抓住最大轉(zhuǎn)矩、臨界轉(zhuǎn)差率及啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩這三個(gè)量隨參數(shù)的變化規(guī)律。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)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)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)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(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成。工業(yè)機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立作業(yè)。
四、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)制動(dòng)與調(diào)速
小容量的三相異步電動(dòng)機(jī)可以采用直接啟動(dòng)，容量較大的籠型電動(dòng)機(jī)可以采用降壓啟動(dòng)，適合帶較大的負(fù)載啟動(dòng)，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可采用轉(zhuǎn)子串接電阻或頻敏變阻器啟動(dòng)，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流小，適用于中、大型異步電動(dòng)機(jī)的重載啟動(dòng)。軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新型電動(dòng)機(jī)控制裝置，啟動(dòng)器實(shí)際上是個(gè)調(diào)壓器，用于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。三相異步電動(dòng)機(jī)也有三種制動(dòng)狀態(tài)：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)（電源兩相反接和倒拉反轉(zhuǎn)）和回饋制動(dòng)。這三種制動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性曲線、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系及用途、特點(diǎn)等均與直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)類似。三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。變頻調(diào)速是現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的主要方向，它可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負(fù)載。把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要用在三相異步動(dòng)機(jī)的調(diào)速，又叫變頻調(diào)速器。
五、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
