机电一体化的发展范文

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

1 机电一体化概要

机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化。智能化机电一体化是指在机构取得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术和其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替劳动者的劳力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手和肢体的延伸，还是人的感官和头脑的眼神。机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别是它具有智能化的特征。

2 机电一体化的发展概况

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

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中斩露头脚，出现了光机电一体化和微电等新的分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 智能化

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

3.2 环保化

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

3.3 模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集成减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速 （下接63页）

（上接53页）开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.4 网络化

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

3.5 微型化

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

结束语

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

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中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）06-0113-02

一、机电一体化的基本概念

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

二、机电一体化的发展概况

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

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

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

三、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

1．机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

2．动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

3．传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

4．信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。

5．执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

四、机电一体化的发展趋势

1.智能化

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

2.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4.微型化

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

5.绿色化

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

6.系统化

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

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

参考文献：

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一、 机电一体化在各领域的应用

1．在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济和范围经济的基础上，靠企业规模、最优产量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的合理有效利用，以低成本获得高质量和高效率，最终实现企业效益最大化。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、制造系统、制造技术和组织管理形式的全新的机械制造业，集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。

2．在饮料行业中的应用

机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提升，同时提升竞争力

3．在自动机械与自动生产线中的应用

在生产和生活中广泛使用的各种自动机械、生产线等自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。这些自动机械或生产线中普及了现代电子技术与传感技术，如可编程序控制器、变频调速器、人机界面控制装置与光电控制系统等，是企业的效益不断提升。

4.在钢铁企业中的应用

计算机集成制造系统(CIMS)钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。如：现场总线技术、交流传动技术、开放式控制系统、分布式控制系统等技术的应用。

二、 机电一体化技术的发展趋势

1.智能化。智能化即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I／O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。

2.数字化。微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。

3.模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。

4. 网络化。网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

5. 自源化（带源化）。自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。

6.人性化人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说更自然，更接近生活习惯。

7.微型化。微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。

8.绿色化。工业发达给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果，所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

9.集成化。集成化是指既包含技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与组合， 又包含生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。首先将系统分为若干层次， 再通过软、硬件将各层次有机联系起来， 使其性能最优，功能最强。

三、推进机电一体化发展的措施

1. 机械本体技术： 机械本体必须从改善性能、减轻重量、提高精度等方面考虑。只有机械本体各方面性能改进，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

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

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

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

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

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关键词:机电一体化 核心技术 发展趋势

机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。

1 机电一体化的核心技术

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

1.2 机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经技术均属于计算机信息处理技术。

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

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

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

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

2 机电一体化的发展进程

2.1 数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

2.2 微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。

2.3 可编程序控制器（PLC）的应用于工业：上世纪60年代后期，美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController（MODICON）取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟，全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。

2.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激光技术为首的光技术是未来信息技术的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家、科技和国防都具有重要的战略意义。

3 机电一体化向智能化迈进

20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：

3.1 智能化：是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、机科学、模糊数学、心、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

3.2 网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.3 微型化：兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

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1、基本概念

机电一体化在机械技术的基础上，结合了微电子技术和计算机技术通过三者和其他一些学科互相渗透、互相融合的一门新技术。它的产品相较传统的机电产品，有很多优越性。

首先，机电一体化产品使用起来更安全、更放心。因为机电一体化产品大多都具备自我监控、报警及判断保护系统，一般工作时容易出现的超载、超压、短路、超温等情况都能自动而有效的处理，极大减少了事故的发生，为工人的人身安全提供了保障。其次，机电一体化产品的工作效率和质量要优于传统产品。因为相较传统产品，机电一体化产品多了自动处理信息和自我控制的机制，这样可以极大提升执行操作的准确性和效率，减少了工作人员的主观失误，是整个工作过程按最佳的路线通过，缩短了生产周期，产能大大提升。然后，机电一体化产品的操作更简单，按键更少更清晰，而且工作进程可由计算机控制指挥，使之实用性能大大提升，可自我优化。还有，机电一体化产品因为融合了多方面的技术，适用范围不再局限于一处，产品拥有及优秀的复合功能，自动化水平也大大提升，具有自动控制、补偿、校验、调节、保护、美化等多种多样的功能，应用于多领域多方面，满足了多种多样的客户群体。最后，机电一体化产品还优秀在易检修易调控。因为自动化程度的提升，使用者能通过计算机极快的调整参数，通过控制系统启动控制程序，而不需要手动更换设备的组成部分。而维修更加方便，只需事先存储全面的解决方案，产品就能凭借自身超强的自动化系统及时解决问题，很方便便捷。

2、主要技术和产品种类a

2.1主要技术

2.1.1机械技术。机械技术是根本，机电技术建立在机械技术的基础上，结合计算机技术与电子技术，最大程度发挥机械技术的特性与优点，从材料、性能、结构上实现最优化。

2.1.2计算机技术。计算机技术是控制核心，它负责信息交换、存储、计算和命令。计算机技术包括人工智能技术、专家系统技术等。

2.1.3系统技术。系统技术指将整体分解成无数个相互关联的功能单元的相关技术，其中最重要的是接口技术，它肩负着系统各部分紧密连接的重担。

2.2 产品种类

2.2.1数控机械类。执行机构为机械的产品，如洗衣机、机床等。

2.2.2机电结合类。执行机构为电子与机械相互融合的系统，如自动探伤机等。

2.2.3电液伺服类。控制机构为液压伺服阀，如电子伺服万能材料试验机等。

2.2.4信息控制类。执行机构的行动被接受的数据所控制，如传真机、打印机等。

2.2.5电子设备类。执行结构为电子设备，如电火花加工机床。

3、机电一体化产品的构成

3.1机械系统。是产品的基本骨架，支撑着其他所有系统，包括机身、框架、连接部分等。

3.2动力系统。产品整体的能量来源，维持产品的正常工作，受控制机嘻嘻处理系统控制。

3.3传感系统。检测监测产品各系统的正常工作并采集外界环境信息，将信息状变成电子信号，传输给处理单元，并经处理后返还执行。

3.4驱动系统。是产品动作部分的支撑，用以获得能量转变成相应动作，驱动执行各种指令。

3.5执行系统。即运动部件，受驱动部分驱动完成相应动作。

3.6控制及信息处理部分。含处理单元，收集各处传感器发送的电子信号，集中处理、存储、分析，并按照程序命令控制整个产品的高效工作。

4、应用领域

4.1数控机床。数控机床是应用的最主要方面之一。目前，数控机床大多使用功能比以前强大许多得多主线体系结构，而且现在设计越来越来开放，智能系统应用的越来越广泛，是现在的数控锯床能满足绝大部分客户需求。现在的数控机床功能多种多样，包括在线诊断、动态仿真、模糊控制，提升了产品功能多样化和可操控性。此外，多过程、多通道控制以及网络功能等，使数控机床能够满足人们日益提高的对复杂系统和曲面的加工要求。

4.2交流传动技术。交流传动技术主要基于微电子技术和计算机技术的基础上研发，交流传动系统具有极高的优越性。随技术的发展交流调速系统的性能已经优于直流调速系统，交流传动技术即将占领市场。

4.3FMS（柔性制造系统）。FMS是计算机技术应用的一大体现，主要由机器人、料盘、自动搬运小车、计算机、数控机床和自动化仓库等组成。柔性制造系统能实施满足提出的要求即可按规定控制生产，因此特别适用于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

4.4工业机器人。第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性。第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理分析做出一定的判断，对动作进行反馈控制表现出低级智能以开始走向实用化。第3代机器人即智能机器人具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维判断和决策在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

5、发展趋势

5.1智能化。智能化即发展人工智能，是机器能够具有自主的计算推理能力。而这一切的基础，主要是模糊技术、软件芯片技术、信息技术以及其他一些相关技术的飞速发展。智能化是未来科技发展的必然趋势，其中就包括机电一体化产品之一，智能机器人。

5.2高速、高精度化。数控机床一直是机电一体化的一大项应用，而未来数控机床势必要比现在更快速、更精确。速度方面，机床主轴的转速、加速度都会得到极大加强。而纳米技术的发展与应用也使机床更微型更精确，这是未来的发展方向。

5.3绿色化。随着科技发展，科技生产迅速提升的同时也在危害着环境的健康。地球是我们共同的家园，人类的发展绝对不能以破坏生存条件作为代价，所以科技的发展的同时，也要求着生产的绿色化与环境保护。产品的绿色化，指的是在产品设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，资源浪费少、排污少、对自然生态环境影响极低。绿色化即将成为最重要的发展方向。

6、结束语

现今，机电一体化已经越来越贴近我们的生活，这是让人闻为之兴奋的美好结果。相信随着科技的不断发展，各类技术不断地水融，各学科的不断渗透和影响，机电一体化必将绽放耀眼的光华，产生更多给于我们极大方便的产品，让我们的生活弥漫着科技的芬芳。

参考文献

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前言

近年来，经济社会取得了很大的发展，在科学技术方面也取得了很大的成绩，科学技术的不断发展实现了不同学科之间的有效渗透和融合。科学技术的不断渗透和融合在研究方向方面会发生改变，因而出现新的技术。例如，机电一体化技术就是多种学科融为一体的学科。在机电一体化技术中包含着自动控制技术、机械技术、网络技术、计算机技术以及传感技术等，因此，在对机电一体化产品进行设计时，要对多种学科之间的特性进行研究，同时，对这些特性之间的各种物理关系要进行清楚，正确处理好各种关系，对各个学科特性之间的耦合关系和内在联系进行正确分析，能够更好的解决机电一体化产品在设计方面出现的问题。在这种情况下，机电接口技术应运而生，运用这项技术能够更好的将机电和其他领域技术融合在一起，同时，在这个过程中也能对出现的问题进行有效的解决，并且将更好的机电产品研究出来。

1 机电接口技术的内涵

机电接口是机电一体化产品中控制微机和机械装置之间的接口，其产生的基础是机电一体化技术。机电接口根据信息传递的方向不同可以分为控制输量输出接口和信息采集接口。机电一体化产品中比较常用的设备是传感器，在信号输出时，其通常采用的是模拟量的形式，实现一些检测功能，主要是对发电机的转速进行掌握，同时，对差动变压器的位置进行检测。但是，在对控制量进行输出时还存在着一个特殊的形式，就是数字系统。

机电接口技术是对机电系统中的各项组成技术和各项组成部分的子系统的连接问题进行研究，其中包含着对电子技术、机械技术、信息技术等功能技术进行融合的综合系统，这些系统在应用过程中实现了信息能量的融合和交互，同时，对机电系统的设计方面也实现了最优化。

机电接口包含着硬件以及软件两个部分，机电系统在运行过程中和环境以及操作者之间建立了一种非常有效的连接，相应的物理通道在运行过程中要进行能量和信息的输入、转换以及传递。系统信息在转换过程中，要进行交互和调整，并且对机电一体化组成技术要进行综合和协调，促进各个系统能够形成整体，保证各种功能能够实现。

现阶段，机电接口主要分为智能接口、人机接口、机电接口和动力接口。智能系统在应用方面比较复杂，不同的技术会形成不同的信息形式，同时，在使用过程中要根据不同的要求进行相应的改变，智能接口在进行各种信息传递和转换的过程中，要保证不同的技术和子系统能够有机的结合在一起，形成一个完整的系统。人机接口是操作人员和机电系统之间存在的接口，利用这个接口，系统的运行状态能够很好的显示在操作者的眼前，同时，操作者能够对系统进行很好的监控，系统在运行过程中实现了更加人性化的操作。机电接口的主要作用就是有效的连接各种驱动系统，同时，能够将驱动信号转换为执行结构要求的信号，在转换过程中满足了传感器的要求。动力接口能够将动力源和机电系统进行有效的连接，然后给机电系统一定的驱动动力。在机电系统中，动力存在着不同的类型，包括交流电、直流电和液压等，系统在运行过程中动力的类型不同，与之相应的动力接口形式也要不同，这样才能保证系统运行的可靠性。

2 机电一体化发展现状

所谓机电一体化指的是将电子技术与机械技术有机地结合在一起并运用的一种综合技术，在综合应用的过程中需要运用到机械，自动监控、接口、传感测试、信息、电力电子以及电力等多项技术。伴随科学技术的不断发展，计算机技术已经逐渐得到普及，并广泛应用于各个领域与行业中，在各领域与各行业中，机电一体化的运用也逐渐增多。比如机床、量具、低压电器、机器人、量仪、电动传动装置、军事装备、电站控制系统、焊接设备、急用电器等都对机电化一体技术进行了较为广泛的应用，在这种状况下，机电一体化也正朝着网络化、微型化、智能化、模块化、绿色化、系统化等方向发展。

3 机电接口技术对机电一体化发展的影响

近年来，我国的经济得到了快速发展，这种情况下，人们的生活水平也得到了明显的提高，人们对一些事物的要求也在不断提高。经济的快速进步离不开科学技术的发展，传统的机械技术在应用方面已经慢慢出现了不能满足人们日益增长的技术需求。在这种情况下，机电一体化技术应运而生，其中包含了电子技术、机械技术以及信息技术，机电一体化技术的出现更加符合时展的需求。机电一体化技术刚刚开始发展时，其只是将电子技术和机械技术进行了简单的融合，在接口方面非常的方便和简单。但是，随着科学技术的发展和经济建设的不断要求，机电一体化技术也在不断的发展。现在，机电一体化技术已经不再是简单的机电一体化产品，而是慢慢发展成为了一个复杂的系统，在系统内部的接口也越来越复杂。目前，对机电一体化技术的各项组成技术的研究已经实现了深入和成熟发展，但是，研究人员在工作中要对各项组成技术进行简单的研究也不能更好的保证系统的运行，因此，要对其复杂性进行很好的重视。机电一体化技术具有一定的复杂性，在对其进行研究时不能只是单纯的研究其系统设计以及相应的集成理论，这样没有实现对系统进行具体研究的目的。对机电接口技术进行研究能够更好的对机电一体化系统进行研究，并且在设计方面也能更好的将相关的理论进行融合。机电一体化技术在不断发展过程中，正在向着网络化、微型化、智能化以及系统化的方向发展，在不断发展过程中其对接口的要求也越来越高，要保证接口技术和系统技术进行融合，在信息传递方面保证顺畅。

4 结束语

机电接口技术是指机电系统中各项组成技术和各项组成部分的连接接口，其在连接过程中会出现很多的问题，对这些问题进行研究能够更好的促进机电一体化技术的发展。在机电一体化系统中，信息能量要进行不断的融合，同时，也实现了不断的交互，这样能够实现机电系统设计的最优化。机电一体化是将电子技术和机械技术有机结合在一起的综合技术，在综合过程中对机械技术、自动监控技术、接口技术、传感技术、信息技术以及电子技术进行了很好的运用，对机电接口技术进行研究，能够更好的推动机电一体化的发展，同时，也能更好的推动我国经济的发展。

参考文献：

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（一）机电一体化"的发展历程：1.数控机床的问世，写下了"机电一体化"历史的第一页；2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机； 3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础；4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.

（二）机电一体化"发展趋势：

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

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

3.全息系统化――智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.微型机电化――微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

（一）我国“机电一体化”工作面临的形势

1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。

3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

（二） 我国“机电一体化”工作的任务。我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。

我国发展“机电一体化”的对策：

（一）加强统筹安排，协调发展计划。目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车！

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我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果，但与先进国家相比仍有相当差距,科学技术的快速发展和进步,也推动着机电一体化的进步和发展,它是集机械、电子、控制、计算机、信息等多学科于一体的科学, 计算机技术、控制技术、通信技术的发展,是机电一体化快速发展的技术基础,其今后的主要发展方向如下:

1、智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要体现。现代工厂中已经很少见过去那种人山人海堆在一起工作的场面了,机电一体技术的运用,使得许多的工作都可以远程控制,而不需要重多的人手,更多的人员集中在了技术的研发与应用上,由机器人去做那些比较危险 ,人工操作又比较困难的工作,使机电一体化的产品具有部分人的智能,这将是未来机电一体化发展的首要方向. DCS系统的应用 ,是黄化集团机电一体化应用最好的实例,它大大的节约了人工,降低了劳动强度.

2、网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。海尔的智能化家电不是已经问世了嘛,因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

3、绿色化

机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。如今,人们早已认识到破坏环境所带来的危害,现在的企业,都要把保护环境做为一项重要的工作来做,我们不能再以破坏环境为代价来换取经济的增长.工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势,也符合环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高的绿色机电产品,是人们的首选。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）08-0378-01

机械制造业业面对着自动化控制技术、传感技术、微电子、微型计算机技术等的不断创新改革的态势，必定会走上“机电一体化”，即将机械技术与以上各种技术相融合的一体化发展道路。随着科学技术和社会文化的发展，机电一体化也将不断创新，未来机电一体化的创新应用至光电技术、微机电系统技术、生命科学工程等，以更加适应社会经济发展的需要。

一、机电一体化创新

1、技术的创新

从产品、技术两个角度来审视机电一体化趋势，它不同于简单地将各个新技术与机械化技术联合，而是综合融合了各项技术。我们通常所说的“机械电气化”是单纯指机械和电气的简单结合，与“机电一体化”本质上不相同。但“机电一体化”技术的出现，传统的部分机械零件不仅可以被其微电子装置代替，而且这些装置还可以实现自动化的调节、控制、记录并处理信息等新的功能。这种智能化功能与机械电气化的功能存在根本的区别，它可以取代人的操作以及模拟人的感觉器官以及人体大脑分析处理能力等。

2、产品的创新

（1）表面的创新

就像美丽的外表总会给人留下深刻美好的印象一样，产品外型的设计和创新也尤为重要。我们要兼顾产品美观和性能。巧妙地考虑机电之间的耦合，以及其和其他设施的接口处，还有方便的操作界面。

（2）功能的创新

功能的创新体现在两个方面：（1）从满足客户更高需求为目的，在已有的产品上逐步完善、创新、精益求精。（2）从整个社会需求的角度来研制全新的产品。第一种的风险非常小，因为它只需要对已经研发成熟的产品做技术改良、升级换代，而且无需投入太多资本即可取得可观的经济效益。第二种不仅需要资金的大量投入，而且技术的研发期可能会比较长。

（3）结构的创新

“机电一体化”产品功能的完善亦或创新都将需要对结构进行创新性设计。其中包含了动力配置、机械结构、机电之间的耦合等一系列结构改良。

（4）材料的创新

“机电一体化”材料的创新体现在两个角度：（1）研发该类的新型产品材料，其中包含新型的各种化合物、复合材料、智能材料、纳米材料等。我们可以尝试以创新“机电一体化”产品的角度来开拓材料学的新天地。（2）根据产品的需要，选择已有的质量小，体积小，强度高，刚度高，阻尼特性好，具有如抗腐蚀性强、耐磨、抗高温等特性的新型材料。

（5）传感的创新

“机电一体化”的产品中包括了传感器。如果能够研发出新型敏感元器件，提高传感器性能，研究出新的相关理论，那么将很大程度上推动“机电一体化”新产品的研发，尤其是根据特定的产品研发出特定的传感器件，这样企业不仅可以在这个市场占领一席之地，而且可以让同行其他企业望尘莫及。所以企业应在新型传感器问世后，快速响应，将其应用到已有产品改良中或者新产品研发中。

二、“机电一体化”技术发展趋势

（1）数字化

数控机床、机器人等“机电一体化”产品数字化的发展，离不开微控制器的发展和计算机网络技术的发展。产品数字化的过程对其软件的要求很高，例如：产品软件必须具有可维护性，高度可靠性，操作简便性，自主诊断，高水平的人机互动界面。“机电一体化”产品数字化的发展会为远程操作、系统自动诊断、系统修复提供便捷。

（2）模块化

此类产品品种很多，企业竞争激烈。一个企业要制胜，就必须接受研发标准的机械动力环境接口的复杂单元模块这一任务。例如：兼顾变频调速、减速、加速等动力驱动单元。或者集图形识别处理、视觉效果等为一体的控制单元。以此奠定研发新产品的扎实基础。

（3）网络化

当今世界计算机网络广泛应用，我们需要的远程控制终端即是“机电一体化”产品。局域网、现场总线的应用使我们能够实现电器网络化。在家中，我们可以通过计算机集成系统，将所有家用电器联系起来，充分体验高科技生活。由此可见，网络化对于“机电一体化”来说潜力巨大。

（4）集成化

“机电一体化”的集成化不仅包括了融合各种技术，和对不同产品的结构改良，而且还包括了在生产产品中并行处理产品加工、产品装配到最终库存销售等多个步骤。为提高其柔性，我们可将其细分为多个部分，分散其功能，在保证其安全可靠地运作基础上，把所需的软件、硬件设备组合起来，以期达到最优性能。

三、结论

“机电一体化”的发展离不开其核心部分：机械装备。唯有不断改良机械设备的性能，不断减少其质量，减少误差，提高机械设备的精度等才能真正促进系统小型化的实现。这样不仅能使远程控制等更加方便，而且减少了能耗，大大提高了操作效率。

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中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-052-02

机电一体化（Mechatronics）是一门综合的技术，是指在结构的主功能、信息处理功能、动力功能与控制功能上引进电子技术，将电子化设计、机械装置与软件相结合所构成的系统的总称。机电一体化技术包括有计算机与信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测等技术。机电一体化涵盖了“产品”与“技术”两个概念，它的应用对工业领域的技术结构、产品结构、生产方式以及管理方式都产生了很重要的影响并促使其发生了改变。机电一体化具有一定的进化性，随着科技的发展与技术、生产理念的更新，机电一体化也在不断的被改进。现阶段可以看到的是，由于机电一体化具备有很强的优势，现代的工业生产正由“机械电气化”向“机电一体化”迈进中。机电一体化的优势主要体现在以下方面。

1 机电一体化的优势

1.1 生产使用的安全性与可靠性获得提升

应用了机电一体化的生产器械，一般都具有自动监视、诊断、报警及自我保护的功能。在生产过程中，一旦发生过压、过载、过流、短路等电力故障时，生产器械能够自动采取保护措施，降低或减少事故发生的可能性，这明显能提高生产使用的安全性与可靠性。

1.2 生产质量与生产能力都获得提升

应用了机电一体化的生产器械基本都具控制功能和信息自动处理功能，故而其检测与控制的精度、范围以及灵敏度都会有提升。除此之外，机电一体化的应用能够使机械的工作不受操控者主管因素的影响，可精确的保障器械的执行机构完成预设动作，如此以来便可实现最佳的操作方案，保障最佳的工作质量，并能保障最高的产品合格率。同时，应用了机电一体化的器械能够进行自动化生产工作，克服了人力及时间的限制能够大大提升生产能力。因此，应用了机电一体化，生产质量与生产能力都获得提升。

1.3 使用性能的提升

应用了机电一体化的器械多会采用数字显示与程序控制，手柄、按钮之类的操作部件减少，使得操作程序更加简单化、方便化。机电一体化器械可通过预设由电子控制系统控制实现生产过程，并可重复。高级的机电一体化器械还可根据被控对象的数学模型以及外部参数的变化而自动选择最佳工作程序，能够自动进行最优化操作。故而，应用了机电一体化，器械的使用性能获得了提升。

1.4 使产品的性能得到提升

应用了机电一体化的器械多具有复合功能可使用复合技术，生产出来的产品自动化程度与功能水平获得极大提升。机电一体化器械通常都具备自动控制、自动校验、自动调节、自动补偿、自动保护等智能化功能，可以应用到不同的领域，对用户需求能力的应变性增强。

2 机电一体化技术的发展分析

机电一体化的出现打破了传统意义上电子工程、机械工程、信息工程与控制工程的学科分类，并将微电子技术、机械技术与信息技术等多种技术融为一体，形成了一门新型的交叉学科。机电一体化的发展从最初的自发状态逐渐发展到了现在的自主发展状态，应用已经越来越广，其重要是被越来越多的人所熟知。

发展至现在，机电一体化已经形成了自身的体系并且还将会随着科技的发展不断被赋予新的内容。但不管内容如何变化，它的基本特征都可概况成以下概念：机电一体化从系统的观点出发并综合运用计算机技术、信息技术、机械技术、自动控制技术、系统技术、伺服传动技术与传感检测技术预计编程技术等群体技术，根据生产目标而优化组织，合理进行各功能单元的配置，高质量、低消耗、多功能的实现特定功能价值，并使整个系统达到最优化的系统工程技术。

机电一体化的应用可分为三个时期：第一阶段是机电一体化的产生及初步应用阶段。机电一体化产生于上世纪60年代并随之初步应用于机械产品的生产中。但是这一阶段的电子技术整体发展水平较低，真正意义上的机电一体化还为形成，严格而言只能算是电子技术与机械技术的初步配合应用。第二阶段是机电一体化的快速发展阶段。这阶段主要是在上世纪的七八十年代。在第二阶段，控制技术及计算机技术都在快速的发展中，这也给机电一体化的发展提供了技术保障。同时，各国都注意到了机电一体化对生产的促进作用加大了对机电一体化的重视程度，机电一体化发展的大环境变得更加有利。第三阶段是机电一体化的发展新时期。这一阶段自上世纪90年代开始，而今的机电一体化正处于这一阶段。在这一阶段，机电一体化主要是向智能化、模块化及自动化发展。我国的机电一体化起步虽然较晚，但是在良好的国际发展基础上也取得了很高的研究效果。

现在机电一体化已经进入了深度发展时期，通讯技术、光学技术在机电一体化中得以大力应用，微加工技术也发挥除了很大效果，机电一体化出现了微机电一体化与光机电一体化等新分支。

3 机电一体化技术的发展趋势

机电一体化是一门涉及到计算机、光学、电子、机械、信息等知识的综合学科，他的发展与进步与相关技术呈依赖与相互促进的关系。同时，技术的发展产生于实际的需求。故而，通过对相关学科以及对市场需求的分析，我们可以得出，机电一体化将以以下机电为发展方向：

3.1 智能化

智能化是新世纪各项技术的最主要发展趋势。机电一体化现阶段已经具备了一定的智能功能，但是随着人们对智能需求的提升以及技术的进一步发展，机电一体化的必然将向更高程度的智能化发展。我们所谈论的智能化主要是对机器行为的描述，是指机械的制造在控制论的基础上，吸纳计算机科学、人工智能学、运筹学等知识，模拟人工智能，使机器具有一定的判断推理与逻辑思维、自主决策的能力，从而实现更高的控制目标。当然，机电一体化具备有与人一般无二的智能是不需要也不可能的，但是赋予高性能的一体化产品部分人类智能或者其他低级智能则是可行的，而这，也是机电一体化智能的发展方向。

3.2 模块化

模块化同样是机电一体化的发展目标。模块化是一项重要且艰难的工程。机电一体化的产品种类繁多且各个厂家所研制开发的器械标准不尽相同。进行具备标准机械接口、动力接口、环境接口与电气接口机电一体化产品单元研发是重要且难度较大的问题。比如要研制一种具有特定功能的动力单元，如果能利用标准单元进行研发，则能较快的得出结果并且也可扩大生产。但当前，由于利益的冲突，国际或者国内难以制定统一标准。不过，显而易见的是，模块化不论是对机电一体化单元的生产企业还是机电一体化产品的生产企业都有很大主要。模块化的发展是必然趋势，非先阶段状况所能阻止。

3.3 网络化

现阶段，网络技术已经普及，并且应用到了几乎所有的生产生活领域。网络将全球的生产与经济连为一体，并带动了企业竞争的全球化。在这样的大环境些，机电一体化的网络化发展是大势所趋。网络的远程控制与监视功能发展很迅速，而实现其功能的产品本身就是机电一体化的产品。在未来，以计算机为中心的家电集成系统必然将在全球家庭中得以应用。

3.4 微型化

实际应用表明，体积较小、耗能少、运动灵活的一体化产品应用更广泛，在医疗、军事、信息等方面也更有显著优势，机电一体化的微型化是实际的需求，故而将成为未来的发展趋势。

3.5 绿色化

工业的发展给人们带来的并不仅仅是有益变化，在人们的物质生活在不断被丰富的同时，资源过度消耗与环境污染成为了影响人们生活的重要因素。“绿色”成为了现阶段生产与生活的重要标准之一。机电一体化在未来也必须应用绿色理念，在产品的设计及生产、使用过程符合绿色环保、资源节约的概念，这，是人类的生产对机电一体化发展提出的不可违背的要求。

4 结语

机电一体化是多门学科的优化结晶，是生产生活的技术的重要发展。机电一体化能推动人们的生活与生产方式的改变具有其他技术无可比拟的优势。我们要对其投入更多的研究并促使其发展进一步加快，使它的应用更加广泛，使人们的生活更加方便有效。

篇11

科学技术的持续革命，使得整个社会都在以飞快的速度迈向科技化，科学技术对人类整个生活的影响日益紧密，机电领域当然也不可能脱离时代的怀抱，一枝独秀。在科学技术革命的影响下，机电一体化技术也逐渐应用于社会的相关行业，就笔者知道的就有很多煤矿都在采用机电一体化技术。机电一体化技术现如今应用状况和未来的发展又是怎样，这些都有待进一步探索、研究。

1机电一体化技术

机电一体化在20世纪90年代才开始进入发展的新阶段，纵观接近20年的发展成效，机电一体化技术取得了一定的成就。所谓机电一体化技术就是将机械、电工以及计算机等多种器械、技术融合在一起，并将其综合应用到相关的领域中。具体说来，机电一体化技术主要包括综合运用机械技术、自动控制技术、电子技术、计算机技术、接口技术、信息变换技术、传感测控技术以及软件编程技术。机电一体化技术的优势主要表现在以下几个方面：首先，采用多种技术和设备，功能众多，应用范围广，显著的提高生产质量和效率；其次，应用各种软件，尤其是编程技术，不仅应用效率高，而且检查和维修非常方便；再者，机电一体化技术和设备自带监督和控制功能，对于提高运行安全具有至关重要的作用，优化使用性能，显著的提高使用效率和质量。

2机电一体化技术的应用

机电一体化技术在我国各个领域都具有广泛的应用，典型的应用主要包括工业机器人、钢铁企业、煤矿机械以及数控机床等，具体表现为：

2.1机电一体化技术在工业机器人中的运用

现阶段，大量智能化、数字化的工业机器人，逐渐的取代传统的人工流水线作业模式，智能工业机器人的广泛使用，不仅能够解放了大量的人力，同时还显著的提高了工业生产水平和质量。此外，随着机电一体化技术在工业机器人优化、升级和换代中的应用，能够推动机电一体化技术逐渐的向数字化、智能化以及机械化方向发展。

2.2机电一体化技术在钢铁企业中的应用

机电一体化技术在钢铁企业中的应用，能够将仪器仪表、显示装置、通讯装置、工控系统以及微机系统联合起来，在提高钢铁企业的生产可靠性、安全性、质量以及精度等做出了重大的贡献。机电一体化技术在钢铁企业中的应用优势具体表现为：其一，其在高炉控制系统中的应用，能够实现系统的智能化控制；其二，计算机控制中心利用信息采集系统对钢铁企业各个单元的数据信息进行采集，并由计算机控制中心通过网络通信系统对各单元进行动态的控制；其三，利用现场总线技术，显著的提高信息数据通信传输效率和质量；其四，利用计算机集成制造系统对生产过程进行全面控制，为实现钢铁企业的一体化管控奠定坚实的基础。

2.3机电一体化技术

在煤矿企业中的应用机电一体化技术在煤矿企业生产中的应用，能够有效的提高煤矿机械设备的运行质量和效率，显著的提高矿井运输和安全监管效率，并且煤矿机电一体化设备重量轻、体积小、功能众多、操作方便等优点，降低操作人员工作强度的同时，在很大程度上提高煤矿的生产效率和质量，在提高煤矿企业经济效益方面发挥着至关重要的作用。

2.4机电一体化技术在数控机床中的应用

数控机床以其独特的优势被广泛的推广和应用在工业生产中，目前数控机床逐渐的多元化、数字化方向发展，通过将机电一体化技术应用在数控机床中，能够推动数控机床向模块化、总线式方向发展，显著的提高数控机床的制造效率和操作精度。同时，机电一体化技术的发展，数控机床逐渐的向智能化方向发展，显著的提高生产效率和精准度，和传统机械生产相比具有明显的优势。

3机电一体化技术的未来发展趋势

机电一体化技术以其独特的优势被广泛的推广和应用，并且随着科学技术的发展和应用，推动机电一体化技术不断的创新和发展，机电一体化技术的未来发展趋势主要表现在以下几个方面：

3.1绿色环保趋势

在低碳、环保的时代背景下，机电一体化技术的应用能够有效的提高资源的利用率，最大化的发挥资源的价值，降低资源的浪费，显著的降低对生态环境的破坏或者不良影响。同时，随着绿色、环保、可持续理念的推广和进一步深入，机电一体化技术不仅能够降低污染物的排放和资源的浪费，还能够对污染物进行回收和在利用，最大化的发挥资源的价值，实现经济效益和环境效益的双赢。

3.2微型化趋势

现阶段，不仅宏观经济逐渐的向微观经济发展，以机电一体化技术为代表的机械行业，也逐渐的想微机械方向发展，尤其是纳米技术、微米技术的推广和应用，为机电一体化技术和产品想微型化发展提供了便利。同时，微型机电一体化产品材料消耗少、重量轻、能耗低以及体积小，不仅在工业机电行业具有广泛的应用，在刑侦、医疗以及生物技术方面也具有良好的发展前景。

3.3智能化趋势

随着科学技术的快速发展，当今社会逐渐进入智能化时代，智能机器人的研发和在生活、工作中的应用，不仅能够代替人的大多数功能，而且部分功能比人类自身更加强大，并且智能机器人可以升级、改造，将生理学、管理学、自然科学、运筹学等知识编入智能机器人芯片，能够不断的丰富和完善智能机器的功能，其在机电一体化领域的应用，能够显著的提高机电一体化运行和工作效率。

3.4网络化趋势

互联网已经覆盖全球，并且随着计算机网络的推广和深入应用，其在机电一体化领域的应用取得了良好的效果，尤其是“互联网+物联网”的模式，在推动机电一体化向方格化和网络化方向发展发挥着至关重要的作用。结束语机电一体化技术的应用领域还比较少，所发挥的效力也比较有限。在未来的发展中，还需要众多的技术支撑。为了更快地推进我国工业化的实现，机电一体化技术是工业机械化发展的必然趋势。

参考文献

[1]姜新嘉.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].电子制作,2013(08):231.

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

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前言

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,是跨学科技术。从机电一体化技术的基本概要和发展历程,可看出机电一体化技术的发展趋势。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。

1机电一体化的基本概要

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。

2机电一体化的发展背景

随着机电一体化技术的快速发展， 机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中， 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。 2.2生产能力和工作质量提高

机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。

2.3 使用性能改善

机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

3 机电一体化的核心技术

3.1机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

3.2 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。

3.3系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

3.4 自动控制技术。机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大，使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率提高。

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

3.6 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法， 将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元， 找出能够完成各个功能的可能技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上，通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率和操作方便等。

4 机电一体化的发展趋势

4.1智能化趋势

智能化作为一个多个专业的边缘科学，是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。 例如：冷冻机组，通过测量各类物理量与微机内部已经设定的对应的参数比较，自动实现机械设备的启停、报警、故障自修复等事宜。

4.2模块化趋势

由于机电一体化产品涉及各行各业，种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 例如在OA产品中的电脑与打印机等各类外设之间，各个厂家通过标准接口（UBS）实现机电一体。

4.3网络化趋势

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 这些技术已经成熟，并且在OA中司空见惯，经过权限级别，可以实现遥控、遥信、遥测。

4.4 微型化趋势

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

4.5绿色化趋势

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 随着材料科学的发展，新型材料不断涌现，和现实对绿色材料的需要的催生下，绿色化在几点一体工业中将会发生日新月异的发展。

4.6系统化趋势

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

4.7大众化趋势

产品只有成为普罗大众都能理解、需要，才能具有强有力的经济性，生命才会长盛不衰。成为建筑以及日常生活中不可缺少的商品。机电一体化技术通过产品来展示的，经过网路化、模块化等技术的攻关，成为生产、生活中的消费品将属于必然。建筑中的空调系统可以通过温度、压力、流量等各类非电物理参数，通过传感器、变送器传输到中央处理器，电流、电压、频率等电气参数通过采样传输到中央处理器；中央处理器的芯片当前已经可以进行编程处理；这样各类用户根据自己的需要，选用模块、处理器等硬件，通过网络或者售后服务获取软件资料和程序，通过协议等进行简短的链接与安装调试即可实现用户的目的。

5结语

随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

篇13

 

不断发展的现代科学技术推动了不同学科的交叉与渗透；推动了工程领域的技术改造与革命；推动了机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生巨大变化；推动了工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、计算机技术与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术及伺服传动技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

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

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

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

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

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

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

二、机电一体化的发展过程

机电一体化的发展过程大体可以分为三个阶段

1、初级阶段

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

2、高速发展阶段

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

3、智能化阶段

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

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面。

1、智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

2、网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3、微型化

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

4、绿色化

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

5、系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强。一般除RS232外，还有RS485等智能化通信接口。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

【参考文献】

[1]王静 浅析机电一体化技术的现状和发展趋势 同煤科技 2006、(4)

[2]石美峰 机电一体化技术的发展与思考 山西焦煤科技 2007、(3)

[3]李建勇 机电一体化技术北京科学出版社 2004、