淺析機電一體化的發展現狀及發展趨勢

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機電一體化是機械技術與微電子技術、信息技術有機結合的結晶，是機電工業發展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化的概念、特點、核心技術、發展歷程，并結合實際給出了其發展趨勢

　　摘要：機電一體化是機械技術與微電子技術、信息技術有機結合的結晶，是機電工業發展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化的概念、特點、核心技術、發展歷程，并結合實際給出了其發展趨勢。

　　關鍵詞：機電一體化;核心技術;現狀;趨勢

　　Abstract: Mechanical and electrical integration is the mechanical technology and microelectronics technology, information technology of the organic combination of crystallization, mechanical and electronic industry is an inevitable trend. combining with actual development , The article has summarized the electromechanical integration's concept, the characteristic, the core technology, development course, and look forward to its trend.

　　Key Words: mechanical and electrical integration; core technology; present situation; trend

　　中圖分類號： TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：

　　前言：機電一體化經過自然產生和發展的過程后，到20世紀70年代初，日本科技工作者經過系統地概括、總結【1】，促成了機電一體化比較完整的概念。此后，隨著大規模集成電路技術和微型計算機技術的迅猛發展，使得機電一體化的形成更加靈活，內容更加豐富，應用更加廣泛。【2】使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”步入了以“機電一體化”為特征的發展階段。

　　1.機電一體化概要

　　機電一體化主要涵蓋了技術和產品兩方面的內容，是一個綜合的概念。機電一體化技術是包含機械、信息、電子等技術的一種綜合技術，擁有自動檢測、自動處理信息、自動調控等強大功能的體系，使得機電一體化產品能夠被實現、使用和發展。機電一體化產品則是指采用機電一體化技術，在機械產品基礎上創造出來的新一代機電產品。換句話說，機電一體化技術就是建立在機械技術、計算機和信息處理技術、微電子技術、傳感與測試技術、自動控制技術、電子電力技術、系統總體技術等現代技術群體基礎之上的一種高新技術，而不是微電子技術、系統總體技術等高新技術的簡單組合。

　　2.機電一體化的特點

　　(1)綜合性和系統性

　　機電一體化是將各種相關技術綜合起來，構成的一個完整系統。在系統中，為了不斷地向著更高水平的技術發展，它們既相互要求，又相互互補。所以，機電一體化技術具有綜合性和系統性的特點，是一種高水平的技術。

　　(2)提高安全性

　　機電一體化系統一般都具有自動監視、診斷、報警、保護的功能，可降低人身和設備事故發生的幾率，或者避免人身和設備事故的發生，大大地提高了安全性。有些機電一體化系統甚至具有自動處理和控制信息的功能，可以在惡劣、危險的環境中做無人的自動操作。如：在大火現場、核反應堆等一些危險場合，機器人可以進行危險工作。

　　(3)高可靠性、高穩定性和長壽命

　　機電一體化系統幾乎沒有機械磨損，因此降低了系統的故障率，可靠性和穩定性也顯著增強，壽命提高。有些機電一體化系統具有自動診斷、修復、補償、調節、校驗、保護及智能化等功能，甚至可以做到不需要維修。

　　(4)開發復雜、使用簡便、具有柔性

　　機電一體化系統的一大特點就是具有柔性。機電一體化技術可通過需要、實際參數等的變化，無需改裝系統的任何部件或零件，只將相應的控制程序改變，將這些控制程序輸入到產品的控制系統，適應變化的工作方式，就可以及時地對系統的結構和生產過程，做出必要的修改、調整。因此，機電一體化技術是解決多品種、小批量生產的行之有效的途徑。

　　3.機電一體化的核心技術

　　吳淑珍指出，機電一體化技術主要包括技術原理，以及能夠使機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術，是一個技術群的總稱，包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術、機械技術及系統總體技術等。

　　韓紅戰也研究指出，機電一體化的核心技術主要包括：(1)減輕質量、改善性能和提高精度的機械本體技術;(2)快速響應的驅動技術;(3)實現機電一體化與信息處理設備、微電子學緊密相連的信息處理技術;(4)使數據傳遞的格式標準化、規格化的接口技術。

　　4.機電一體化的發展歷程

　　機電一體化同其他學科技術一樣，經歷了較長期產生和發展過程。龍代清等指出，機電一體化的發展可概括為初級發展、蓬勃發展和智能化發展三個階段。

　　初級發展階段——從出現到20世紀60年代。此階段，科技工作者通過電子技術研究和開發了不少機電一體化產品，如：雷達伺服系統、電臺的自動調諧系統等。但是，由于當時電子技術的發展水平的限制，電子技術與機械技術的相互結合還欠缺充分的外部條件，使得已經開發的機電產品沒有得到真正的推廣和應用。

　　蓬勃發展階段——20世紀70年代到80年代。得力于信息技術的飛速發展，機電一體化得到了空前的快速發展。尤其是大規模、超大規模集成電路、微型機的出現，為機電一體化提供了良好發展的載體。

　　智能化方向的新階段——20世紀90年代后期。在這一階段，出現了光機電一體化、微機電一體化等新分支;另外，機電一體化的建模設計、建模分析、集成方法、學科體系、發展趨勢等都得到了較深入研究。同時，由于在神經網絡技術、光纖技術、人工智能技術等領域取得了巨大進步，也為機電一體化技術的發展開辟了一片廣闊的天地。目前，涌現了工業機器人、電子打印機、復印機、數控機床等都大批機電一體化產品。

　　5.機電一體化的發展趨勢

　　國務院成立了專門的機電一體化領導小組，并給予了充分的重視。機電一體化做為集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合的結晶，它的發展和進步將會依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要有以下幾個方面的發展趨勢。

　　智能化。智能化即要求機電產品具有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。

　　微型化。微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。

　　數字化。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、高通用性、易操作性、可維護性、強自診斷能力以及友好人機交互界面。

　　模塊化。由于機電一體化產品的種類和生產的廠家繁多，通過研發具有標準動力接口、機械接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊，可避免利益的沖突。

　　網絡化。網絡技術的興起和飛速發展，給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網絡的普及，機電一體化產品無疑應朝網絡化的方向發展。

　　人性化。人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調。

　　綠色化。機電一體化產品的綠色化，主要是指符合環保和人類健康要求，在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，可進行分解和循環再利用。

　　自源化。自源化是指機電一體化產品自身帶有能源。

　　結束語：

　　本文通過對機電系統一體化的概念、特點、核心技術及發展歷程進行了討論，結合現實情況給出了機電一體化發展的趨勢。機電一體化不是孤立存在的，它是多個高新技術相互融合相互互補的產物，隨著科學技術的飛速發展，各種新技術、新理論的涌現，機電一體化將會迎來一個廣闊的發展空間。