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時(shí)間：2023-09-05 09:29:39
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中圖分類號(hào)： TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)正以迅猛之勢(shì)進(jìn)行發(fā)展，極大的推動(dòng)了不同領(lǐng)域之間的交叉滲透與融合，機(jī)電一體化就是不同領(lǐng)域之間交融的產(chǎn)物。機(jī)電一體化產(chǎn)品是在原有的機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，融合了微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的技術(shù)所生產(chǎn)出的新產(chǎn)品。機(jī)電一體化的產(chǎn)品應(yīng)用在工業(yè)上，大大提高了工作效率以及工作的質(zhì)量，已經(jīng)在工業(yè)中得到了普遍的使用。
一、關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)
1、性能得到提高
機(jī)電一體化的生產(chǎn)設(shè)備在原有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使得它在生產(chǎn)安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品一般都具有報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷等功能。在工作期間如果遇到了一些突發(fā)的狀況，比如過(guò)載、過(guò)流、短路等一些問(wèn)題，機(jī)電一體化的產(chǎn)品能夠自動(dòng)采取保護(hù)的措施，盡可能的避免或者是減少設(shè)備和人身的事故，對(duì)于設(shè)備使用的安全性有了顯著的提高。
2、效率得到提高
機(jī)電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理的功能和自動(dòng)控制的功能。新產(chǎn)品的檢測(cè)和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品通過(guò)自動(dòng)控制的系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，使機(jī)械規(guī)范的進(jìn)行工作，可以精確的完成來(lái)自控系統(tǒng)設(shè)定的動(dòng)作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3使用性能得到提高
機(jī)電一體化的設(shè)備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺(tái)上的操作按鈕以及操作手柄都已經(jīng)在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進(jìn)行操作的時(shí)候簡(jiǎn)單、方便。機(jī)電一體化的產(chǎn)品是以程序?yàn)楦?，電子控制系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進(jìn)行指揮實(shí)現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復(fù)操作。
4、功能得到提高
機(jī)電一體化的設(shè)備具有復(fù)合功能并且得到了廣泛的應(yīng)用，適用面也比較廣泛。原有的機(jī)械只具有單一的功能、單一的技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復(fù)合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動(dòng)化和功能水平上都有了很大的提高。
5、維護(hù)得到提高
機(jī)電一體化產(chǎn)品維護(hù)和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進(jìn)行安裝和調(diào)試的時(shí)候，是可以通過(guò)改變程序的控制來(lái)達(dá)到改變工作方式的目的。因此，更加的適應(yīng)不同對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)的需求。機(jī)電一體化的的產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視的功能和自動(dòng)化檢驗(yàn)的功能，可以在工作的過(guò)程中針對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題自動(dòng)采取措施，使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
機(jī)電一體化的產(chǎn)品是通過(guò)自身內(nèi)部各個(gè)組成部分功能的綜合與協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)它自身的功能。從機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，該產(chǎn)品具有智能化、自動(dòng)化以及多功能等特點(diǎn)，但是想要實(shí)現(xiàn)這種多功能基本需要該類產(chǎn)品中擁有五種內(nèi)部的功能，就是主功能、檢測(cè)功能、動(dòng)力功能、控制功能以及執(zhí)行的功能，而機(jī)電一體化產(chǎn)品或者系統(tǒng)都是由這些功能的組成部分和技術(shù)構(gòu)成的。
1、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)
機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)、框架以及連接等部分。機(jī)械系統(tǒng)部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對(duì)于機(jī)械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
2、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力功能和能量都是由動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)完成的。動(dòng)力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動(dòng)力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)等。
3、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測(cè)的系統(tǒng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠測(cè)定的物理量，這個(gè)過(guò)程都是由傳感器完成的。而檢測(cè)的系統(tǒng)就是對(duì)這些物理量進(jìn)行精確的測(cè)定，從而為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需要的各個(gè)種類的信息。
4、機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理
為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測(cè)和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行一些處理、運(yùn)算和一些決策，對(duì)正在運(yùn)行按照要求進(jìn)行控制，達(dá)到控制的功能。在產(chǎn)品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)的硬件以及各種接口組成的。
5、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)想要完成要求的動(dòng)作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產(chǎn)品的主功能。 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是運(yùn)動(dòng)部件，經(jīng)常性的采用電液、機(jī)械、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。
三、機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展方向
1 機(jī)電一體化的智能化
機(jī)電一體化技術(shù)中一個(gè)重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機(jī)電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化，以控制理論為基礎(chǔ)，融合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、模糊學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新的思想與方法，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，致使新一代的產(chǎn)品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達(dá)到更高的控制目標(biāo)，更好的為工業(yè)加強(qiáng)效率。
2機(jī)電一體化的模塊化
由于現(xiàn)在生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開(kāi)發(fā)有著標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時(shí)還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便各個(gè)部件，單元的匹配和接口。模塊化將會(huì)為機(jī)電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。
3機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)等最為突出的成就。機(jī)電一體化的新產(chǎn)品一旦問(wèn)世，只要是擁有獨(dú)特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會(huì)風(fēng)靡全球。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控技術(shù)正在興盛的時(shí)期，而遠(yuǎn)程的終端本身就是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化肯定也會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。
4機(jī)電一體化的微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指機(jī)電一體化向微型化的方面發(fā)展，國(guó)外稱之為微電子，它的特點(diǎn)是體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活。
5機(jī)電一體化的系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的特征之一就是將系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步采用開(kāi)放式與模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以進(jìn)行靈活的組態(tài)，裁剪和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制以及進(jìn)行綜合管理。第二個(gè)特征就是它的通信功能得到了加強(qiáng)。
總結(jié)：
經(jīng)過(guò)本文的分析，可以看出，機(jī)電一體化并不是一個(gè)孤立的個(gè)體，是一個(gè)由很多科學(xué)與領(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時(shí)代的發(fā)展以及生產(chǎn)力的需求，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然的，因此機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
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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。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。
一、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(lái)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.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.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)：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(chǎng)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。
5.傳感檢測(cè)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.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(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)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)電一體化的發(fā)展進(jìn)程
1.數(shù)控機(jī)床問(wèn)世：自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已50個(gè)年頭。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門(mén)投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。
2.微電子技術(shù)的發(fā)展：我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
3.可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用于工業(yè)：上世紀(jì)60年代后期，美國(guó)汽車(chē)制造業(yè)開(kāi)發(fā)一種Modular DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤(pán)。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車(chē)工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術(shù)。90年代又開(kāi)始了PLC的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期。90年代后期進(jìn)入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，采用開(kāi)放的通信接口，如以太網(wǎng)、高速串口；采用各種相關(guān)的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一系列的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)；從而使PLC和DCS這些原來(lái)處于不同硬件平臺(tái)的系統(tǒng)，正隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)的發(fā)展，趨向于建立同一硬件平臺(tái)，運(yùn)用同一個(gè)操作系統(tǒng)、同一個(gè)編程系統(tǒng)，執(zhí)行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)：以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
三、機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)
20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新支；另一方面，對(duì)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(shì)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(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有：
1.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，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)。
2.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)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3.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(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)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(shì)。
4.綠色化：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。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)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。
5.系統(tǒng)化：其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)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)特征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(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)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。
結(jié)束語(yǔ)：
當(dāng)然，機(jī)電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)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。
近些年來(lái)，光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
一、光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1、體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
2、功能增加，精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制?水平提高，運(yùn)算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
3、部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。
4、?產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
5、?產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1、研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2、發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。?從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括。
（1）激光技術(shù)
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。
（2）傳感檢測(cè)技術(shù)
1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
（3）激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（b）-00144-02
1.機(jī)電一體化的基本概念
根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門(mén)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。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、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)，成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內(nèi)容。并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱，是綜合運(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(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，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。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。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，還能賦予許多新的功能。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，但是發(fā)展到機(jī)電一體化后?！皺C(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，如自動(dòng)檢測(cè)、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。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(jiǎn)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。因此，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)。
2.機(jī)電一體化的優(yōu)越性
（1）顯著提高設(shè)備的使用安全性。在工作過(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，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。避免和減少人身和設(shè)備事故。能自動(dòng)采取保護(hù)措施。（2）保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。通過(guò)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。生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高，使得生產(chǎn)能力大大提高。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(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，同時(shí)。生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5～6倍。（3）機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示。使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)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)，使用性能改善。系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作，高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)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。（4）機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能。使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，例如。滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)，能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過(guò)電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。具有復(fù)合功能并且適用面廣。（5）機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作，使工作恢復(fù)正常，對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，然后根據(jù)不同的工作對(duì)象。調(diào)整和維護(hù)方便，機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)。只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。
3.機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
（1）機(jī)械系統(tǒng)。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。（2）動(dòng)力系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能，機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源，包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。（3）傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息，同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量，傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。（4）信息處理及控制系統(tǒng)。信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測(cè)系統(tǒng)反饋的信息，機(jī)電一體化產(chǎn)品中。并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成，根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，以對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制，實(shí)現(xiàn)控制功能。（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對(duì)象不同而有較大的差異。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是運(yùn)動(dòng)部件，常采用機(jī)械、電液、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)，其性能好壞決定著整個(gè)產(chǎn)品的性能。因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分，機(jī)電一體化產(chǎn)品的五個(gè)組成部分在工作時(shí)相互協(xié)調(diào)。在結(jié)構(gòu)上，各組成部分通過(guò)各種接口及其相應(yīng)的軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者。共同完成所規(guī)定的目的功能。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能，。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
4.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，是以機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門(mén)技術(shù)學(xué)科在展過(guò)程中相互交叉、相互滲透而形成的一門(mén)新興邊緣性技術(shù)學(xué)科，發(fā)展至今也已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科，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(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，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。
1機(jī)電一體化技術(shù)特點(diǎn)
1.1綜合性
機(jī)電一體化技術(shù)是由機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合形成的一門(mén)跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。各種相關(guān)技術(shù)被綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，它們相互苛刻要求，彼此又取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而不斷地向著理想化的技術(shù)發(fā)展。因此機(jī)電一體化技術(shù)是具有綜合性的高水平技術(shù)。
1.2應(yīng)用性
機(jī)電一體化技術(shù)是以機(jī)械為母體，以實(shí)踐機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和幾點(diǎn)過(guò)程控制為基礎(chǔ)的技術(shù)，是可以滲透到機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品的普遍應(yīng)用性技術(shù)，幾乎不受行業(yè)限制。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以信息化為內(nèi)涵智能化為核心，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了性能更好的功能更強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品。
1.3系統(tǒng)性
機(jī)電一體化是將工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程利用各種技術(shù)綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成，強(qiáng)調(diào)層次化和系統(tǒng)化。無(wú)論從單參數(shù)、單擊控制到多參數(shù)、多級(jí)控制，還是從單件單品生產(chǎn)工藝到柔性及自動(dòng)化生產(chǎn)線，直到整個(gè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化技術(shù)都體現(xiàn)在系統(tǒng)各個(gè)層次的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中。
1.4可靠性
機(jī)電一體化系統(tǒng)幾乎沒(méi)有機(jī)械磨損，因此系統(tǒng)的壽命提高，故障率降低，可靠性和穩(wěn)定性增強(qiáng)。有些機(jī)電一體化系統(tǒng)甚至可以做到不需要維修，具有自動(dòng)診斷、自動(dòng)修復(fù)的功能。
2機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
2.1智能化
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)“全息”特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展。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，也是未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。機(jī)電產(chǎn)品應(yīng)具有一定的智能，使它與具有類似人的邏輯思考、判斷處理、自主決策能力。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。
2.2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)品種類繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口等接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元變得至關(guān)重要，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(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)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(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。
2.3綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以開(kāi)發(fā)和研制出綠色環(huán)保的產(chǎn)品變得至關(guān)重要。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低耗材、低污染、可再生利用的產(chǎn)品。在研制、使用過(guò)程中復(fù)合環(huán)保的要求，銷毀處理時(shí)對(duì)環(huán)境污染小，機(jī)電一體化產(chǎn)品綠色化主要也是要滿足環(huán)境保護(hù)要求，在整個(gè)使用周期內(nèi)不污染環(huán)境，可持續(xù)利用。
2.4微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，機(jī)械部分和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器等器件可以集成在一起，減小體積，這種微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品也是重要的發(fā)展方向。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)研制出第一個(gè)微電機(jī)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器和微構(gòu)件等。
2.5集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)又安全運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)執(zhí)行部分將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。
2.6數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人，同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造奠定了基礎(chǔ)，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及人機(jī)交互界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)多種學(xué)科技術(shù)相互融合影響的技術(shù)，是科技發(fā)展的見(jiàn)證和結(jié)晶，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也變得更加廣闊。
1 機(jī)電一體化概述
日本企業(yè)界在1970年左右最早提出“機(jī)電一體化技術(shù)”這一概念，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個(gè)新詞，取名為“Mechatronics”，意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，機(jī)電一體化技術(shù)即結(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)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(mén)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(cè)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)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展總共經(jīng)歷了3個(gè)階段。上世紀(jì)60年代以前是機(jī)電一體化發(fā)展第一階段（初級(jí)階段）。這個(gè)時(shí)期，人們主要利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。第二個(gè)階段是上世紀(jì)70-80年代（快速發(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)都得到了快速發(fā)展，為后來(lái)的機(jī)電一體化發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路與微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，則為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。第三階段則是上世紀(jì)90年代后期至今，這一階段機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始向智能化方向邁進(jìn)，進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。此時(shí)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(duì)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(shì)都進(jìn)行了深入研究。我國(guó)則是從上世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。
3 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
（一）機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域
機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)有40年的歷史，在技術(shù)領(lǐng)域有了進(jìn)一步的提高，無(wú)論是在結(jié)構(gòu)上功能上還是在操作上都發(fā)展的比較完善。類型具有總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，在開(kāi)放性設(shè)計(jì)中，這種設(shè)計(jì)硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性的，可以大大提高用戶的使用效益和智能化的。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)研究中分出多級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，這樣能使復(fù)雜加工系統(tǒng)的作業(yè)能力的運(yùn)行。
（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的領(lǐng)域及工業(yè)機(jī)器人
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組合不是分散的子系統(tǒng)的組合，它是由全局的實(shí)踐總結(jié)出最優(yōu)的系統(tǒng)的組合，它需要各個(gè)部門(mén)加強(qiáng)溝通，圍繞制造展開(kāi)工作。當(dāng)產(chǎn)品的集成度越高，就能夠使各個(gè)生產(chǎn)要素間的配置更加合理和完善。工業(yè)機(jī)器人首先出現(xiàn)的是不夠靈活的半機(jī)器人，它根據(jù)示范的動(dòng)作進(jìn)行重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，在工作中，不會(huì)考慮工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化。而現(xiàn)代的機(jī)器人，里面裝有不同的傳感元件，機(jī)器人可以作業(yè)環(huán)境和對(duì)象做出簡(jiǎn)單的信息判斷，并能做出簡(jiǎn)單的分析。這是機(jī)電一體化發(fā)展的新成果，也是其發(fā)展的前景所在。
4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向分析
機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的進(jìn)步的表現(xiàn)，近年來(lái)，機(jī)電一體化在國(guó)內(nèi)外都有了全新的發(fā)展，并且廣泛的被人們用于各個(gè)行業(yè)，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。進(jìn)入21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。
（一）機(jī)電一體化發(fā)展的智能化、數(shù)字化趨勢(shì)
首先機(jī)電一體化發(fā)展的智能化趨勢(shì)。機(jī)電一體化的發(fā)展打破了傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的局面，實(shí)現(xiàn)了智能化，這也是今后機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。嵌入式智能控制的算法運(yùn)用，使機(jī)電一體化的產(chǎn)品發(fā)展為智能化，是模擬人腦的人工智能的產(chǎn)品，它可以根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置來(lái)做出判斷以及決策，可以取代人們的部分腦力勞動(dòng)。其次機(jī)電一體化發(fā)展的數(shù)字化趨勢(shì)。奠定機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)是微控制器及其發(fā)展（如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人）；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起則為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路（如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等）；數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
（二）機(jī)電一體化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代異軍突起，其興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來(lái)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(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)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(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)（CIAS），使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（三）機(jī)電一體化發(fā)展的微型化、模塊化趨勢(shì)
首先機(jī)電一體化將向微型化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)的廠家很多，但是如果統(tǒng)一開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械、電氣、動(dòng)力等方面的機(jī)電一體化產(chǎn)品并不是一件容易的事情，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，才能使各部件、單元匹配成功。機(jī)電一體化的生產(chǎn)商也可以根據(jù)自己產(chǎn)品的需要或者國(guó)外最新的產(chǎn)品的模型來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新，更新?lián)Q代自己的產(chǎn)品，并不斷地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，使機(jī)電一體化的發(fā)展走向正規(guī)化和統(tǒng)一化。其次機(jī)電一體化將向微型化方向發(fā)展。在20世紀(jì)80年代末機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)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t療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。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。
（四）機(jī)電一體化發(fā)展的綠色化、系統(tǒng)化趨勢(shì)
Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.
Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development
中圖分類號(hào)： TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
“機(jī)電一體化”在國(guó)外被稱為Mechatronics，意為機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。它是在以微型計(jì)算機(jī)、機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，對(duì)各組成要素間的信息處理、接口耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞和能量變換進(jìn)行研究，使整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
（一）、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(lái)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(guò)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)。
（二）、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)。
（三）、系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(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，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
（四）、傳感檢測(cè)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?chē)?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。
（五）、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(chǎng)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。
二、機(jī)電一體化的技術(shù)基本特征
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(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，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)。機(jī)電一體化是一個(gè)綜合的概念，涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩方面內(nèi)容。前者是指包括技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。后者是指采用機(jī)
電一體化技術(shù)，在機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來(lái)的新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品?！皺C(jī)電一體化”已成為當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，也帶動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的一場(chǎng)新的革命。機(jī)械工業(yè)要爭(zhēng)生存，求發(fā)展，必須走機(jī)電一體化之路。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。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程
（一）、我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965 年，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，現(xiàn)已初步形成了包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。微電子技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的直接基礎(chǔ)，如微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床己不再是傳統(tǒng)的機(jī)床；又如汽車(chē)的電子化導(dǎo)致汽車(chē)工業(yè)的革命，目前先進(jìn)的現(xiàn)代化汽車(chē)，其電子裝備已占其總成本的70% 。進(jìn)入信息化社會(huì)，集成電路成為武器的一個(gè)組成單元，電子戰(zhàn)、智能武器應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)的精確定位和導(dǎo)航，戰(zhàn)略導(dǎo)彈的減重增程，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，巡航導(dǎo)彈的圖形識(shí)別與匹配，以及各類衛(wèi)星的有效載荷和壽命的提高等等，其核心技術(shù)都是微電子技術(shù)。
（二）、以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
四、機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)
20 世紀(jì)90 年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中嶄露頭角，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(duì)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(shì)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(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（一）、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，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)。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)床的智能化就是其重要應(yīng)用。
（二）、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(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過(guò)
1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)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(shì)。
（三）、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(kāi)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)特征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(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)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。
結(jié)論：
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(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。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(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
參考文獻(xiàn)：
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我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)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。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)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，但與先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距,科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步,也推動(dòng)著機(jī)電一體化的進(jìn)步和發(fā)展,它是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科于一體的科學(xué), 計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,是機(jī)電一體化快速發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ),其今后的主要發(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體現(xiàn)?，F(xiàn)代工廠中已經(jīng)很少見(jiàn)過(guò)去那種人山人海堆在一起工作的場(chǎng)面了,機(jī)電一體技術(shù)的運(yùn)用,使得許多的工作都可以遠(yuǎn)程控制,而不需要重多的人手,更多的人員集中在了技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用上,由機(jī)器人去做那些比較危險(xiǎn) ,人工操作又比較困難的工作,使機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有部分人的智能,這將是未來(lái)機(jī)電一體化發(fā)展的首要方向. DCS系統(tǒng)的應(yīng)用 ,是黃化集團(tuán)機(jī)電一體化應(yīng)用最好的實(shí)例,它大大的節(jié)約了人工,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度.
2、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、教育以及人們的日常生活都帶來(lái)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(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)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(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，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?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。海爾的智能化家電不是已經(jīng)問(wèn)世了嘛,因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3、綠色化
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。如今,人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到破壞環(huán)境所帶來(lái)的危害,現(xiàn)在的企業(yè),都要把保護(hù)環(huán)境做為一項(xiàng)重要的工作來(lái)做,我們不能再以破壞環(huán)境為代價(jià)來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng).工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)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(shì),也符合環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高的綠色機(jī)電產(chǎn)品,是人們的首選。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。
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
前言
我們所處的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代是一種全新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，它最突出的特點(diǎn)在于知識(shí)和信息的傳播網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)形化交易的迅猛發(fā)展，內(nèi)外環(huán)境的動(dòng)態(tài)性越來(lái)越強(qiáng)，這也不斷催生信息技術(shù)和工程技術(shù)的變革。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)電技術(shù)的發(fā)展必然走向電子化，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。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)科的交叉綜合的新的技術(shù)，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。
二、機(jī)電一體化技術(shù)概要
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門(mén)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。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的一個(gè)重要的標(biāo)志。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為具有自身特色的新興學(xué)科?；咎卣骺筛爬椋簷C(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(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及程序編寫(xiě)技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)各個(gè)板塊的功能和優(yōu)化組織的目標(biāo)，將各單元的功能盡量設(shè)計(jì)合理化，在功能多、質(zhì)量高、可靠性好、能耗低的基礎(chǔ)上展現(xiàn)特定功能價(jià)值，并最大限度優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的工作任務(wù)。因此，我們所說(shuō)的“機(jī)電一體化”包括了“產(chǎn)品”和“技術(shù)”兩個(gè)部分。將上述的各項(xiàng)群體技術(shù)進(jìn)行綜合的融合也就是機(jī)電一體化的主要任務(wù)。
三、國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
1、國(guó)外發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
國(guó)外的機(jī)電一體化技術(shù)于20世紀(jì)40年代代開(kāi)始發(fā)展，經(jīng)過(guò)萌芽階段之后，于20世紀(jì)60年代向通信、控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，正式進(jìn)入發(fā)展階段，這個(gè)階段是機(jī)電一體化技術(shù)的飛躍與轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，這個(gè)時(shí)期內(nèi)的機(jī)電一體化技術(shù)呈現(xiàn)多元化的迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)，機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。20世紀(jì)80年代之后，以美國(guó)為主的西方國(guó)家為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展制定了一系列的發(fā)展策略，并大力推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向邁進(jìn)，智能化的機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，今后，機(jī)電一體化技術(shù)仍會(huì)以智能化作為發(fā)展和改革的核心，智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品會(huì)為機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
當(dāng)前，全球機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展除以智能化為核心和主要標(biāo)志之外，還與激光技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)得到了很好的融合，其中，激光技術(shù)的加人，產(chǎn)生了“光機(jī)電一體化”的先進(jìn)技術(shù)類型，大大拓寬了機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域范圍；微細(xì)加工技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的融合為電子技術(shù)的發(fā)展和革新提供了有力的支持。
2、我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
我國(guó)20世紀(jì)8O年代開(kāi)始發(fā)展和革新機(jī)電一體化技術(shù)，并在技術(shù)與環(huán)境上給予了很大的支持。機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的這3O年來(lái)，國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人民生活水平得到了很大的提升，人們對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)及種類的需求量越來(lái)越大、要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了很大的變革，機(jī)械制造業(yè)積極引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)和理念，將機(jī)電一體化列為國(guó)家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，研發(fā)了一系列擁有我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)，使機(jī)電一體化領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)展。目前，我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在數(shù)控應(yīng)用技術(shù)、流水線工業(yè)機(jī)器人及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等方面。
盡管我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)相比國(guó)外一些國(guó)家起步晚、技術(shù)發(fā)展程度低，但從近年來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)和發(fā)展速度上看來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域前景廣闊。目前，我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題有：技術(shù)研發(fā)與發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，支持力度不足；技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)品研發(fā)不成正比，未能在產(chǎn)品上得到充分體現(xiàn)；技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)不夠。
四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化的發(fā)展是向智能化方向邁進(jìn)。二十世紀(jì)9O年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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(duì)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(shì)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(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面：
1、智能化。智能化就是要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。人工智能技術(shù)在糊數(shù)學(xué)、灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生理學(xué)、心理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域得到不斷與進(jìn)步和發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)在智能化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)和開(kāi)辟了新的出路。
2、數(shù)字化。接口技術(shù)和微控制器的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有可靠性高、容易操作，普遍性，自診斷能力，可維護(hù)性及優(yōu)質(zhì)的人機(jī)界面。
3、模塊化。模塊在整個(gè)系統(tǒng)中是一個(gè)相對(duì)重要的工作。目前，生產(chǎn)機(jī)電一體化的廠家繁多，種類不能統(tǒng)一。在環(huán)境接口、動(dòng)力接口、機(jī)械接口的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中要逐步統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)化的接口道路上來(lái)。例如研制具有變頻調(diào)速、集減速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有圖像處理、視覺(jué)、測(cè)距和識(shí)別等功能的電機(jī)一體控制單元等。此時(shí)，在研發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，可利用標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元相對(duì)比較快速研發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免各種相互沖突的關(guān)系，并能使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。
4、網(wǎng)絡(luò)化。信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的快速興起和發(fā)展給各個(gè)領(lǐng)域都帶來(lái)了變革。基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普及的基礎(chǔ)，各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)也不斷發(fā)展。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(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)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)，人們足不出戶可充分享受各種個(gè)科技帶來(lái)的便利和好處，因此 機(jī)電一體化產(chǎn)品朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)。
5、自源化。機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源是自源化最好的詮釋，比如燃料電池、大容量電池和太陽(yáng)能電池。因?yàn)楹芏鄨?chǎng)合由于電源的缺少使得很多產(chǎn)品不能使用，所以，自帶動(dòng)力源是非常有必要的。
6、人性化。任何產(chǎn)品必然會(huì)向人性化的方向發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品也不例外，不但要完善產(chǎn)品性能，還要在造型、色彩等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使產(chǎn)品更加自然，更加接近人們生活習(xí)慣。
7、微型化。微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。微機(jī)電系統(tǒng)指的是可以批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、和信號(hào)處理，直至接口，通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品具有體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活的顯著特點(diǎn)，在生物醫(yī)療、信息等方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
8、綠色化。綠色產(chǎn)品指的是低能耗、低材耗、低污染、可再生利用的產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在產(chǎn)品使用過(guò)程中不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束的時(shí)候，還可分解和再生利用。
五、結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化技術(shù)是振興機(jī)械制造行業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不可或缺的部分，是機(jī)械工業(yè)技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息科學(xué)技術(shù)的融合與交叉的產(chǎn)物。機(jī)電一體化發(fā)展至今，還處于發(fā)展階段，并朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向不斷發(fā)展，必將具有更加廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
【1】楊保群．機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用簡(jiǎn)介[j]．微電機(jī)，2009
摘要:
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，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。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．
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化； 發(fā)展； 趨勢(shì)
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，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。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．筆者結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)淺談如下的看法與觀點(diǎn)，供大家參考：
1機(jī)電一體化的發(fā)展歷史
2O世紀(jì)6O年代以來(lái)．人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后．刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，再后來(lái)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)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 大約到20世紀(jì)8O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(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持：2O世紀(jì)9O年代后期．開(kāi)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(duì)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(shì)都進(jìn)行了深入研究。
我國(guó)是從20世紀(jì)8O年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)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，但與歐美、日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距機(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。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科．隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展．還將被賦予新的內(nèi)容。
2機(jī)電一體化的優(yōu)點(diǎn)
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(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱 其涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面．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(jiǎn)單組合、拼湊．這是機(jī)電一體化與機(jī)械+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)由純機(jī)械發(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(cè)、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。機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是智能化 機(jī)電一體化產(chǎn)品的典型例子有：數(shù)控加工中心、機(jī)器人以及具有檢測(cè)控制性能的數(shù)碼相機(jī)等?？傊粋€(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)這五個(gè)要素構(gòu)成。
3"機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢(shì)
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。
3.1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(shì).
3.2自律分配系統(tǒng)化——柔性化。
未來(lái)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)。
3.3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(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)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(jiǎn)單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
3.4“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(duì)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。看來(lái)，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(zhǎng)的道路要走。
3.5微型機(jī)電化——微型化。
機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。筆者結(jié)合自身的學(xué)習(xí)心得淺談如下幾點(diǎn)看法：
一、機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)
1、在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代，各種新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的出現(xiàn)，已不再是單純某一門(mén)學(xué)科的發(fā)展，而是各門(mén)相關(guān)學(xué)科，多種先進(jìn)技術(shù)的互相滲透和相輔相成的結(jié)果。機(jī)電一體化技術(shù)就是一種這樣的新技術(shù)，它是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的綜合技術(shù)。其實(shí)質(zhì)是從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用過(guò)程控制原理，將機(jī)械、電子與信息、檢測(cè)等有關(guān)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地組合，實(shí)現(xiàn)整體最佳化。具體地講，它是將微機(jī)技術(shù)引入到包裝機(jī)械中。
2、機(jī)電一體化從根本上改變了包裝機(jī)械的面貌。在這種包裝機(jī)械中，微機(jī)作為它的大腦，取代了常規(guī)的控制系統(tǒng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)是其主體和軀干，各種儀器、儀表、傳感器是其感官，它們感受各種包裝參數(shù)的變化，并反饋到大腦（微機(jī)）中，各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是它的手足，用以完成包裝操作所必需的動(dòng)作。
3、一個(gè)完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)，一般包括微機(jī)、傳感器、動(dòng)力源、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分。它摒棄了常規(guī)包裝機(jī)械中的繁瑣和不合理部分，而將機(jī)械、微機(jī)、微電子、傳感器等多種學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)融為一體，給包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造和控制方面都帶來(lái)了深刻的變化，從根本上變了包裝機(jī)械的面貌。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
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(shuō)的“智能化”是對(duì)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(chéng)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(jí)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(kāi)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(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)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(kāi)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，很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)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(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)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(lái)美好的前程。
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、教育以及人們的日常生活都帶來(lái)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(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)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(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，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），使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4、系統(tǒng)化
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、DCS人格化。未來(lái)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，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)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(lái)越重要，特別是對(duì)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)研制出來(lái)的。
5、微型化
