時間：2023-03-13 11:26:54
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機電一體化的外文名詞是Mechantronics，起源于日本，是取英語Mechanics的前半部和Electronics的后半部拼合而成的，表示機械學與電子學兩種學科的綜合。目前，國內(nèi)外對機電一體化的涵義有各種各樣的認識，其各自的出發(fā)點和著眼點不盡相同，再加上機電一體化本身的涵義還在隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展不斷被賦予新的內(nèi)容。機電一體化技術(shù)即結(jié)合應用機械技術(shù)和電子技術(shù)于一體，是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)日新月異的發(fā)展，不斷地推動不同學科的交叉和滲透，從而導致整個工程領域的技術(shù)革命。
1.機電一體化概要
機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。機電一體化涵蓋技術(shù)和產(chǎn)品兩個方面，只是機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械。機電一體化系統(tǒng)由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用要求的最佳功能。
2.我國機電一體化的現(xiàn)狀
世界范圍內(nèi)機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。第一階段也稱為初級階段。20世紀60年代以前由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(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。第二階段可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎。第三階段，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。
計算機數(shù)控機床（CNC）是一種由計算機或?qū)Ｓ秒娮佑嬎阊b置控制的高效自動化機床。它綜合應用了計算機技術(shù)、自動控制、精密測量和機械設計等方面的最新成就，是典型的機電一體化產(chǎn)品，是機床發(fā)展的必然趨勢。
汽車的機電一體化中心內(nèi)容是以微機為中心通過自動控制來改善汽車的性能，增加汽車的功能，實現(xiàn)汽車降低油耗，減少排氣污染，提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和舒適性。近幾十年，國際各大汽車公司都加大了對汽車機電一體化的研究，使其發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。
工業(yè)機器人（IR）一般應由機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成，是一種能模擬人的手、臂的部分動作，按照預定程序、軌跡及其要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置，是具有發(fā)展前途的機電一體化典型產(chǎn)品。
3.機電一體化的發(fā)展趨勢
3.1自律分配系統(tǒng)化
未來的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，其特點是子系統(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”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.2系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放和模塊化的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組套，進行任意裁減和組合，同時要求實現(xiàn)多坐標系列控制功能的NC系統(tǒng)。表現(xiàn)特征之二是通話功能的大大加強，即網(wǎng)絡化趨勢。
3.3人工智能化
這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。高性能、高速的微處理器使機電一體化產(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。
3.4全息系統(tǒng)化
機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也由簡單的“從上到下”的形勢而變?yōu)閺碗s的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
3.5綠色化
環(huán)境、資源、人口是當今人類社會面臨的三大主題。
3.6微型機電化
微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.7面向21世紀的制造模式
一次制造成功，采用成組技術(shù)和分組作業(yè)方式，按質(zhì)、按量、按時完成，做到零廢品、零庫存、零設備故障、零環(huán)境污染，從以“技術(shù)”為中心向以“人”為中心轉(zhuǎn)變，從“金字塔式多層次管理”向“網(wǎng)絡式管理”、由順序工作方式向并行工作方式、由固定組織
加工向敏捷制造加工轉(zhuǎn)變。
4.結(jié)語
機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(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：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(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、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(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)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產(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，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2機電一體化的發(fā)展狀況
機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，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)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(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70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術(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90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術(shù)等進入機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
3機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面：
3．1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然，使機電一體化產(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
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，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械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。
3．3網(wǎng)絡化
由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應用使家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(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，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
3．4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(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)保化
工業(yè)的發(fā)達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)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。
3．6系統(tǒng)化
未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(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。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。
1機電一體化的內(nèi)容與核心技術(shù)
1.1機電一體化技術(shù)的基本內(nèi)容系統(tǒng)工程是該技術(shù)的主要工作方式，此外，該技術(shù)的應用還包含了電子、機械等各個領域的技術(shù)，并將這些方面的知識、技術(shù)進行了有機結(jié)合，從而優(yōu)化了產(chǎn)品制造和系統(tǒng)間的配置。同時，還促進了產(chǎn)品滿足現(xiàn)實中的需求。就目前而言，使用一體化技術(shù)時一定要將與其有關(guān)的建設工作做好，特別是各種技術(shù)的創(chuàng)新、原理等，以生產(chǎn)出質(zhì)量更好的新產(chǎn)品，因此，該技術(shù)本質(zhì)上是相關(guān)技術(shù)整合后的結(jié)果。1.2機電一體化的核心技術(shù)1.2.1自動控制技術(shù)該技術(shù)是所有技術(shù)中最為復雜的一項，因為該技術(shù)涵蓋的面積非常廣，內(nèi)容五花八門，基于控制理論的知識對一體化系統(tǒng)進行設計，再進行模擬檢測和現(xiàn)場測試。在其能控制的區(qū)域中，該技術(shù)所包含的內(nèi)容非常多，主要有自適應、速度、精度定位等控制技術(shù)。1.2.2系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)指的是一體化中包含的所有組織、概念等的總稱，它是一個基于整體角度的技術(shù)，將整體分割成多個互相聯(lián)系的功能模塊，從而將其與接口技術(shù)統(tǒng)一起來，并進行有效的管理，達到將系統(tǒng)連接起來的目的。1.2.3計算機、信息技術(shù)信息技術(shù)、計算機技術(shù)這兩種技術(shù)的結(jié)合運用是對信息進行互換、儲存、讀取、運算以及進行相應判斷的過程，該過程包含的內(nèi)容分極其豐富，主要有專家系統(tǒng)、人工智能、決算等。1.2.4機械技術(shù)該技術(shù)是實現(xiàn)機電一體化的基本技術(shù)，機械技術(shù)具有高、新的特點。該項技術(shù)應用的關(guān)鍵點在于怎樣將其融入到一體化技術(shù)中，并利用它自身的特點更新、處理產(chǎn)品，對產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)、材料進行改善，進而大大改觀產(chǎn)品的準確度、性能。
2機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
在20世紀90年代后期，很多發(fā)達國家引領一體化技術(shù)向著智能化方向發(fā)展。形成這種趨勢的原因有3個：①通信、光學等技術(shù)廣泛應用到了一體化技術(shù)中。此外，微細加工這一精密技術(shù)也逐漸引進其中，形成了微機電、光機電等一體化的分支技術(shù)；②相關(guān)人員對一體化這一學科的體系、發(fā)展方向進行了深入探討，比如集成方法、建模的設計與分析等；③光纖、神經(jīng)網(wǎng)絡、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，為一體化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到了巨大的推動作用。未來機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢分為以下5方面。2.1綠色化隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強、綠色發(fā)展概念的普及，機電一體化技術(shù)也要向著綠色化方向發(fā)展。該技術(shù)的綠色發(fā)展指的是其應用不會污染環(huán)境，可降低材料的使用成本，并能實現(xiàn)回收再利用。比如，通過將廢物產(chǎn)生量、材料使用量、產(chǎn)品設計三者之間的關(guān)系進行量化，從而分析一體化產(chǎn)品制造過程是否對環(huán)境造成了污染；對一體化產(chǎn)品設計、制造中的每一階段進行改進，爭取通過廢棄材料來加工生產(chǎn)，產(chǎn)品報廢之后還可以回收再利用。2.2模塊化隨著產(chǎn)品精細程度、成熟程度的提高，產(chǎn)品制造過程中的分工會越來越細化，且所有的細化分工應參考一樣的標準。因此，就形成了模塊結(jié)構(gòu)。機電一體化也逐漸向著模塊化的方向發(fā)展。比如，研發(fā)集實時測距、動態(tài)捕捉、圖像采集與校對、數(shù)據(jù)監(jiān)測等于一體的電機控制模塊，研發(fā)集節(jié)能、變頻、減速于一體的電機驅(qū)動模塊。在此情況下，便能在產(chǎn)品設計環(huán)節(jié)直接使用所建立的模塊，大大加快了產(chǎn)品研發(fā)的速度。2.3微型化機電一體化向著微型化發(fā)展是必然趨勢，這是因為微型化發(fā)展可以對微電子、軟件、微機械等技術(shù)進行有機融合，并具有使用靈活、消耗能量低、體積小等優(yōu)點，發(fā)展前景良好。2.4系統(tǒng)化系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在2個方面：①逐漸引進多系統(tǒng)、遠程通信的局域網(wǎng)，大幅提升通信能力；②逐漸使用模塊化、開放式的結(jié)構(gòu)，能隨意分割和組合，靈活多變，比如，當前正在對智能機器人進行生物系統(tǒng)化的研發(fā)。2.5智能化在當前信息時代的大背景下，控制理論的逐漸應用、傳感系統(tǒng)的快速發(fā)展、計算機運行速度的不斷加快均推動著機電一體化技術(shù)向著智能化的方向發(fā)展。比如，現(xiàn)階段有的機器人能模仿人類的思維或動作，在工業(yè)生產(chǎn)、家庭生活中已經(jīng)被運用。
3機電一體化技術(shù)的發(fā)展思考
要想推動機電一體化技術(shù)的發(fā)展，應做好以下5方面的工作。3.1優(yōu)化發(fā)展環(huán)境要想優(yōu)化該技術(shù)的發(fā)展環(huán)境，應確保人們可以正確認識該技術(shù)的發(fā)展，并引起高度重視，從而為一體化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，爭取獲得政策、技術(shù)上的大力支持。同時，應為研發(fā)人員提供充分的保障，調(diào)動他們的積極性，爭取為機電一體化的發(fā)展作出更多的努力。3.2做好相關(guān)管理工作充分發(fā)揮相關(guān)協(xié)會的作用，做好相應的管理工作。在機電一體化進程中，應按照國家的相關(guān)規(guī)定，并以國家政策為原則來發(fā)展，這有利于機電一體化的突破發(fā)展。3.3統(tǒng)籌發(fā)展在機電一體化的發(fā)展中，一定要對各個環(huán)節(jié)、各個方面進行統(tǒng)籌，促進它們之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。所以，應進行深入調(diào)查，對一體化技術(shù)進行科學的分析和統(tǒng)籌，為一體化技術(shù)的整體發(fā)展提供可以參考的依據(jù)，從而促進一體化技術(shù)的發(fā)展。3.4擁有自主知識產(chǎn)權(quán)該技術(shù)應用中的所有裝置設備應有自己的知識產(chǎn)權(quán)，以提高一體化產(chǎn)品的供求比例，防止供求關(guān)系紊亂。3.5增加產(chǎn)品的通信功能只有確保產(chǎn)品具有通信功能，才能使其更加時適應自動化的需求。
4結(jié)束語
隨著科技的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)也將更加成熟，大眾視野中的一體化產(chǎn)品也會逐漸增多，其使用會越來越廣泛。在今后的發(fā)展中，機電一體化技術(shù)將向著智能化、微型化、系統(tǒng)化、模塊化、綠色化的方向發(fā)展，它的作用會越來越大，為進一步提高生產(chǎn)效率、推動社會的發(fā)展作出更大的貢獻。
參考文獻
1機電一體化
機電一體化這一技術(shù)的切入點是在系統(tǒng)工程當中，主要結(jié)合了機械、電子技術(shù)等先進的綜合性技術(shù)，機電一體化技術(shù)可以說是對相關(guān)技術(shù)原理以及機電產(chǎn)品得以實現(xiàn)的技術(shù)總稱，機電一體化產(chǎn)品則是由多個具有特殊功能的電子元器件所組成的有機的整體，這一整體能夠很好的滿足人們的使用要求，我們知道機電一體化技術(shù)的組織結(jié)構(gòu)是非常復雜的，整體來看是由五個主要的部分構(gòu)成，它們分別是機電機械裝置、傳感器、機電執(zhí)行裝置、動力源和計算機。
2機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)點
（1）功能全。機電一體化產(chǎn)品具有其他產(chǎn)品不具備的優(yōu)點，像記憶、控制、信息的處理等等，這樣也能夠使產(chǎn)品的性能會提高到一個層次，更加的多元化、智能化。（2）結(jié)構(gòu)簡單。現(xiàn)階段的機電一體化產(chǎn)品正在向著輕、薄、細的方向發(fā)展，所以機電一體化產(chǎn)品的設計和制造也是采用的標準化的方法進行的。（3）具備自我監(jiān)控功能。這一功能是目前大部分的機電產(chǎn)品所不具備的，機電一體化產(chǎn)品的自動監(jiān)視功能可以讓自身的安全可靠性能得到大幅度的提升。從而進一步的保障了產(chǎn)品的安全。
3我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考
近幾年，我國對機電一體化產(chǎn)品的研究有了很大的進步，比如我國的煤礦機電一體化產(chǎn)品就已經(jīng)成功的占領了國內(nèi)的市場，隨著機電一體化進程的不斷加快，生產(chǎn)效率的提高，會有很多外國市場也會被成功占據(jù)，而機電一體化中最明顯的一個成果就是國產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機的成功研制，這一技術(shù)的出現(xiàn)讓我國的煤礦機電一體化上升到了另一個層次上，但是在不斷發(fā)展的同時，煤礦機電一體化產(chǎn)品還是出現(xiàn)了一些問題，像煤礦核心部分的國產(chǎn)化水平還是相對較低的，單機很多都沒有通信功能，可以說這些機電是處于自動化的狀態(tài)，但是通信是封閉的，雖然說設備的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)很多，但是很多都沒有得到有效的利用。所以說在發(fā)展我國的機電一體化產(chǎn)品的時候，在技術(shù)上還是要注意以下幾點問題：（1）任何一個裝置都是要有自主知識產(chǎn)權(quán)的，這樣才可以進一步的增加機電一體化產(chǎn)品供需比例，不至于比例太過失調(diào)；（2）增加機電一體化產(chǎn)品的通信功能，這樣才能夠讓機電一體化產(chǎn)品在今后的運用中更能夠適應綜合自動化的需要。
4機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是目前集機械、電子、計算機等多種學科的交叉綜合，機電一體化的發(fā)展也進一步的促進著相關(guān)電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，基于此種情況，機電一體化的發(fā)展方向也被奠定，主要方向體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）光機電一體化。這一系統(tǒng)主要部件為傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)，因此運用光機電一體化技術(shù)能夠改善機電一體化的信息處理系統(tǒng)的相關(guān)性能，也正是因為光機電一體化的特殊性能，使得機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢也正向著這一方向發(fā)展。（2）技術(shù)產(chǎn)品的網(wǎng)絡化。計算機技術(shù)的發(fā)展帶動了網(wǎng)絡技術(shù)的進步，網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展也進一步的促進者科學技術(shù)、政治領域的變化，這樣一來，企業(yè)的競爭也在不斷的出現(xiàn)多元化的趨勢，可以說只要有機電一體化產(chǎn)品被研發(fā)出來，只要是質(zhì)量可靠的，基本上都會快速的暢銷，這也是網(wǎng)絡的功勞，因此機電一體化產(chǎn)品的大方向就是向著網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。（3）全球系統(tǒng)化、智能化。從目前的情況來看。機電一體化產(chǎn)品的全息特征已經(jīng)顯現(xiàn)出來，而且隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化的水平也變得越來越高，使得很多的機電一體化產(chǎn)品具備了判斷推理，自主決策等功能，以此來獲得更高的控制目標。（4）微型機電化。這里主要指的是尺寸不會超過1厘米的機電一體化產(chǎn)品，也就是說機電一體化的發(fā)展進程正在向著納米的方向發(fā)展，使得機電一體化的機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器等部件都能夠有效的結(jié)合在一起，最重要的是體積很小，因此我們說微型及電話也是機電一體化的一個重要的發(fā)展方向。（5）機電一體化產(chǎn)品的綠色發(fā)展。機電一體化的發(fā)展給我國的工業(yè)發(fā)展帶來了巨大的便捷，同時也給人們的生活帶來了巨大的變化，使得人們的生活越來越豐富，但是在舒適生活的背后，資源也正在逐漸的減少，生態(tài)環(huán)境遭受到了前所未有的打擊，基于此種情況，人們逐漸認識到了保護環(huán)境的重要，要把對自然地傷害彌補上，也正是在這樣的一種思想促使下，綠色產(chǎn)品的概念隨之產(chǎn)生，可以說在環(huán)境異常緊張的今天，綠色化的發(fā)展時將來時展的大趨勢。
隨著日新月異的技術(shù)更新，機電一體化發(fā)展對不同學科交叉滲透也有著推動。機械工程當中的微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)發(fā)展，為機電一體化發(fā)展目標實現(xiàn)奠定了基礎，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標，在機電一體化的技術(shù)應用下，就能提高生產(chǎn)力水平。從理論上對機電一體化技術(shù)發(fā)展研究分析，就能從理論層面提供支持依據(jù)。
一、機電―體化技術(shù)發(fā)展歷程和主要的內(nèi)容分析
1.機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程分析
機電一體化主要是電子技術(shù)和機械設備的有機結(jié)合，從而將機械設備的動力以及電子技術(shù)的信息處理功能充分發(fā)揮，實現(xiàn)自動化的工作目標。機電一體化是建立在綜合應用技術(shù)基礎上發(fā)展的，在當前已經(jīng)成為獨立的學科，從技術(shù)層面來說，主要體現(xiàn)在對機電一體化的產(chǎn)品有效實現(xiàn)和使用發(fā)展。而從產(chǎn)品的基礎層面來說，就是機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成的新系統(tǒng)，這就成為了有著新功能的產(chǎn)品。機電一體化的進一步發(fā)展過程中，在功能系統(tǒng)的作用發(fā)揮上比較突出。機電一體化實際是綜合技術(shù)的融合，并非是簡單化的拼湊，而是將各個領域的優(yōu)勢相結(jié)合，實現(xiàn)概念上以及技術(shù)上的融合。
我國的機電一體化發(fā)展經(jīng)歷了幾個重要階段。上世紀80年代，學術(shù)界對機電一體化進行了研究，經(jīng)過了幾十年的努力，在理論上以及技術(shù)層面上都實現(xiàn)了長足發(fā)展，在數(shù)控技術(shù)方面的市場占有率也逐年提高，機械生產(chǎn)能力也有了大幅度提高。工業(yè)機器人的實際生產(chǎn)應用，對控制系統(tǒng)以及軟件編程技術(shù)的應用等，都從很大程度上促進了生產(chǎn)效率的提高。在計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展上也取得了矚目成績，已經(jīng)在多個制造生產(chǎn)領域的發(fā)展中得到了廣泛應用，發(fā)揮著重要作用。
2.國外機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機電一體化技術(shù)發(fā)展可以分為三個階段：第一階段又稱之為初級階段，出現(xiàn)在20世紀60年代以前，這一時期是機電一體化技術(shù)的雛形，是人們不自覺地利用電子技術(shù)并且傳承下來；第二階段稱之為發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀80年代末期，機電一體化技術(shù)的各項產(chǎn)品都有著很大的發(fā)展；第三階段是深入發(fā)展階段，出現(xiàn)在20世紀90年代后期，世界各國都開始研發(fā)和關(guān)注機電一體化的技術(shù)和新產(chǎn)品。
日本東京在1989年召開的第一屆國際先進機電一體化學術(shù)會議，可以稱為機電一體化技術(shù)發(fā)展階段的標志，世界各國也從此大力推動和發(fā)展機電一體化的技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。在深入發(fā)展時期，機電一體化技術(shù)進入了向智能化方向的新階段，一方面出現(xiàn)了光學、通信技術(shù)、微細加工技術(shù)等新的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品，另一方面對機電一體化技術(shù)的學科體系和研究方法也進行了深入的探討。在目前，機電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應用方面處于世界領先地位是日本和美國。
3.國內(nèi)機電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國的機電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，如當前國內(nèi)外在開發(fā)煤礦機電大功率厚煤層電牽引采煤機的機電一體化新技術(shù)方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是總體技術(shù)上，國外Eickhoff公司開發(fā)的SL500系列采煤機，截高范圍2.0m～6.0m，可達截割功率2×825kW，而國內(nèi)引進6LS3，6LS5和7LS5型6臺，SL500型3臺，EL3000型1臺，最大裝機總功率1860kW，最大截高才5.5m，差距主要在可靠性和使用壽命方面；二是工況檢測、故障診斷技術(shù)上，目前國外使用微機控制、傳感器多、信息量大、顯示屏大、顯示點多等特點，而國內(nèi)卻達不到這一水平；三是自動調(diào)高技術(shù)上，基于位置傳感器和計算機的記憶截割技術(shù)在國外比較容易實現(xiàn)，而國內(nèi)在研采煤機仍未實現(xiàn)記憶截割。
4.機電一體化技術(shù)主要內(nèi)容分析
機電一體化技術(shù)涉及的內(nèi)容比較豐富。機電一體化技術(shù)方面主要從系統(tǒng)工程角度分析。在對電子以及機械技術(shù)的應用下，能將兩者得以有機結(jié)合，就能充分發(fā)揮綜合技術(shù)的應用優(yōu)勢。因此，機電一體化技術(shù)涵蓋技術(shù)以及產(chǎn)品兩個層面的內(nèi)容。機電一體化系統(tǒng)，也就是產(chǎn)品方面，是通過多個特定功能機械以及電子技術(shù)要素構(gòu)成的整體，使人們的實際生產(chǎn)制造的需求得到滿足。機電一體化系統(tǒng)所涵蓋的裝置要素比較多，其中的執(zhí)行裝置以及傳感器等都是比較重要的裝置要素。
除此之外，機電一體化內(nèi)容中的系統(tǒng)設計思想也比較重要。這就涵蓋了控制論以及系統(tǒng)工程方法論等內(nèi)容。機電一體化的思想也簡稱為一體化思想。這一思想的應用對人機一體化以及機電液一體化等發(fā)展目標都能有效實現(xiàn)。機電一體化工程作為電子和機械工程集合，通過機電一體化技術(shù)設計制造體系應用，在實際應用中的作用發(fā)揮也比較顯著。
二、機電一體化產(chǎn)品特征類別和核心技術(shù)分析
1.機電一體化產(chǎn)品特征類別分析
機電一體化的產(chǎn)品特征也比較鮮明。機電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品的輕細巧等特征比較突出，并且比較容易實現(xiàn)標準化、模塊化的設計制造。機電一體化的產(chǎn)品記憶以及信息處理功能比較突出，能夠?qū)a(chǎn)品的高效性以及智能化的優(yōu)勢充分發(fā)揮，并能起到自動監(jiān)視的功能和診斷功能等，在產(chǎn)品的安全可靠性上也能有效提高，可通過負荷以及運行情況加以有效調(diào)整控制。
另外，機電一體化的a品類型也比較多。機械產(chǎn)品當中一部分控制功能及機構(gòu)用電子裝置替代，其中比較常見的有機電一體化照相機以及打印機等產(chǎn)品。此外，比較典型性的產(chǎn)品有著較為完整性的結(jié)構(gòu)，其中比較常見的就是工業(yè)機器人以及自動繪圖機等。簡單地依靠機械以及電子無法制造這些產(chǎn)品，兩者結(jié)合，就能夠大大提高可運行效率。還是一種類型是通過微電子裝置替代原設備的信息處理機構(gòu)，比較常見的產(chǎn)品有全電子式電話交換機以及電機調(diào)速裝置等內(nèi)容。
2.機電一體化核心技術(shù)分析
機電一體化的核心技術(shù)比較多。計算機和信息技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)，能夠發(fā)揮信息交換以及存取和運算等作用。計算機以及信息技術(shù)當中的專家系統(tǒng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)也是比較常用的。機電一體化核心技術(shù)中的系統(tǒng)技術(shù)，是通過整體概念對多種相關(guān)技術(shù)進行組織應用的，其中接口技術(shù)就是比較常用的。為保障計算機的通信，要對數(shù)據(jù)傳遞格式進行規(guī)格化以及標準化呈現(xiàn)。目前這一應用技術(shù)中的開發(fā)成本比較低，在高速串行接口的應用方面比較突出。
機電一體化核心技術(shù)當中的機械本體技術(shù)是比較重要的應用技術(shù)。這一技術(shù)主要應用于對性能的改善以及質(zhì)量的減輕等層面。當前的機械產(chǎn)品通常是將鋼材作為主要材料。為減輕產(chǎn)品質(zhì)量，要在結(jié)構(gòu)上加以優(yōu)化，并加強非金屬材料的應用。這一技術(shù)的應用響應速率得到了很大提高，在整體的效率上也得到了有效提高。
C電一體化核心技術(shù)當中的信息處理技術(shù)以及傳感技術(shù)也是比較常見的應用技術(shù)。信息處理技術(shù)的應用中，將微型計算機在實際工作中加以科學應用，就能從整體上提高信息處理的效率，在信息的安全可靠性方面也能有效保障，提高了抗干擾能力。而傳感核心技術(shù)的應用有著高靈敏度以及抗干擾能力，在當前的技術(shù)進一步升級下，對光纖電纜傳感器的應用比較重要。
另外，機電一體化核心技術(shù)當中的軟件技術(shù)以及驅(qū)動技術(shù)也是較為常用的技術(shù)。軟件技術(shù)應用是和硬件協(xié)調(diào)應用的。在軟件研制成本降低的前提下提高生產(chǎn)維修效率，以及軟件的標準化應用是發(fā)展的重要課題。在驅(qū)動技術(shù)的應用下，在響應速度上也能有效提高，對控制專用組件以及傳感器和電機三位一體的作用發(fā)揮也比較重視。
三、機電一體化技術(shù)應用領域和發(fā)展趨勢探究
1.機電一體化技術(shù)應用領域分析
機電一體化技術(shù)的廣泛應用對我國的經(jīng)濟水平提高起到了積極促進作用。機電一體化技術(shù)的應用在當前社會發(fā)展中的作用也愈來愈突出。通過多年的發(fā)展以及技術(shù)優(yōu)化，機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床的應用使之結(jié)構(gòu)、功能和控制精度等都得到了有效提高，在總線式以及緊湊型的結(jié)構(gòu)應用下，使得數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。應用CPU以及多主總線體系結(jié)構(gòu)，進行開放性設計等，能提高接口的標準化，實現(xiàn)使用效益最大化呈現(xiàn)。通過智能化以及WOP的實現(xiàn)，機電一體化數(shù)控機床系統(tǒng)就能實現(xiàn)二維以及三維的動態(tài)加工仿真。信息存儲大容量的模塊化設計使得控制功能也得到了有效提高，可有效實現(xiàn)多過程以及多通道控制。
例如：當前市場上的CK0632數(shù)控機床就是采用機電一體化設計的數(shù)控機床，外型大氣美觀，用途廣泛，操作方便。機床主軸采用高度精密滾動軸承之承，回轉(zhuǎn)精度高。機訂導軌采用耐磨鑄鐵，經(jīng)過超音頻淬火能夠長期穩(wěn)定地保證機床加工精度。CK0632數(shù)控機床機床也可實現(xiàn)自動控制，完成車削多種零件的內(nèi)外圓、端面、切槽、任意錐面、球面、及各種公英制圓、圓錐螺紋等工序。此外，CK0632數(shù)控機床還有配有完備的S.T.M.功能，可以發(fā)出和接收多種信號控制自如的加工過程。目前，CK0632數(shù)控機床廣泛應用于電器、儀表儀器工業(yè)、汽車、摩托車配件、軸承照相器材、電影機械、五金工具及其他高精度復雜零件的加工制造。
機電一體化在工業(yè)機器人領域當中的應用也比較突出，第二代機器人的設計中，對各種傳感元件進行了科學應用，這樣在作業(yè)的信息獲得以及操作對象的信息獲得都比較方便。計算機技術(shù)的應用能準確判斷分析對操作信息的處理，并進行反饋控制。在第三代的機器人設計中，就通過多感知功能的應用，有效實現(xiàn)復雜化的邏輯思維以及判斷和決策等，在作業(yè)的獨立性層面有著充分體現(xiàn)。
2.機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著時展以及技術(shù)進步，機電一體化技術(shù)也會向著智能化方向邁進。這也是當前的機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的重要不同。近些年，我國在處理器技術(shù)上的進步以及傳感器系統(tǒng)的集成化目標實現(xiàn)，對機電一體化的智能化發(fā)展目標實現(xiàn)提供了有力支持。智能化機電一體化目標實現(xiàn)和實際的應用，對人的操作和工作量的減少能發(fā)揮積極作用，可有效減少人的腦力勞動。
機電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡化發(fā)展將實現(xiàn)。網(wǎng)絡技術(shù)在當前的發(fā)展比較迅速。進入新的時代，在網(wǎng)絡技術(shù)的支持下，機電一體化的網(wǎng)絡化目標將得到實現(xiàn)，在遠程控制技術(shù)的應用作用上將更加突出，同時會提高機電一體化的功能性以及安全性。
機電一體化技術(shù)的系統(tǒng)化趨勢比較突出，也就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的模式化以及開放式的總線結(jié)構(gòu)應用，對系統(tǒng)的靈活性組態(tài)就有著鮮明呈現(xiàn)。在系統(tǒng)化的發(fā)展中，能加強通信功能，可實現(xiàn)遠程以及多系統(tǒng)的通信。
一、 機電一體化在各領域的應用
1．在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用
傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟和范圍經(jīng)濟的基礎上，靠企業(yè)規(guī)模、最優(yōu)產(chǎn)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強調(diào)資源的合理有效利用，以低成本獲得高質(zhì)量和高效率，最終實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產(chǎn)模式、制造系統(tǒng)、制造技術(shù)和組織管理形式的全新的機械制造業(yè)，集成了現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，充分利用電子計算機技術(shù)，使制造技術(shù)提高到新的高度。
2．在飲料行業(yè)中的應用
機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提升，同時提升競爭力
3．在自動機械與自動生產(chǎn)線中的應用
在生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動機械、生產(chǎn)線等自動化設備，是當前機電一體化技術(shù)應用的又一具體體現(xiàn)。這些自動機械或生產(chǎn)線中普及了現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)，如可編程序控制器、變頻調(diào)速器、人機界面控制裝置與光電控制系統(tǒng)等，是企業(yè)的效益不斷提升。
4.在鋼鐵企業(yè)中的應用
計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。如：現(xiàn)場總線技術(shù)、交流傳動技術(shù)、開放式控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)等技術(shù)的應用。
二、 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
1.智能化。智能化即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。
2.數(shù)字化。微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程控制操作、診斷和修復。
3.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。
4. 網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
5. 自源化（帶源化）。自源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。
6.人性化人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說更自然，更接近生活習慣。
7.微型化。微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。
8.綠色化。工業(yè)發(fā)達給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。
9.集成化。集成化是指既包含技術(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)化與組合， 又包含生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。首先將系統(tǒng)分為若干層次， 再通過軟、硬件將各層次有機聯(lián)系起來， 使其性能最優(yōu)，功能最強。
三、推進機電一體化發(fā)展的措施
1. 機械本體技術(shù)： 機械本體必須從改善性能、減輕重量、提高精度等方面考慮。只有機械本體各方面性能改進，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
2.傳感技術(shù)：傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度、精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為避免電干擾，目前有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)展非接觸型檢測技術(shù)。
3.信息處理技術(shù)：機電一體化與微電子學的顯著進步和信息處理設備的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化， 必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
4.驅(qū)動技術(shù)：電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應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及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
5.接口技術(shù)：為與計算機通信，須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，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、光導纖維、光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
一、前言
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學科的交叉與滲透也越來越廣泛，注定了各個領域的技術(shù)革命與發(fā)展。在機械工程領域中，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系等發(fā)生了翻天覆地的變化，從而將工業(yè)生產(chǎn)由"機械電氣化"帶入了"機電一體化"為特征的發(fā)展階段。
二、概述
機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，還將會被賦予新的內(nèi)容。但是它的基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(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)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、可靠性高和低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)處于最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，就組成為一個機電一體化系統(tǒng)或者說機電一體化產(chǎn)品。
因此，"機電一體化"涵蓋"技術(shù)"和"產(chǎn)品"兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的本質(zhì)區(qū)別。機械工程技術(shù)是由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍然屬于傳統(tǒng)機械。但是發(fā)展到機電一體化階段后，其中的微電子裝置除了可以取代一些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。擁有智能化的特點是機電一體化與機械電氣化在功能上的一個本質(zhì)的區(qū)別。
三、機電一體化的發(fā)展過程
"機電一體化"這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時即70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將"機電一體化技術(shù)"與"機械電子學"并用，近年來"機電一體化"更流行使用。
80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機械-電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。
信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產(chǎn)生了"光機電一體化"的新領域。
進入90年代，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導體技術(shù)以光刻為基礎的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支"微機電一體化"。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。
四、機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科交叉綜合的一門學科，各個學科互相促進、互補不足、相互發(fā)展。專家預測，未來機電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展：
（一）智能化方向
智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設的研究中得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要的應用。這里所說的"智能化"是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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，以求達到更好的控制效果。
今后的機電一體化產(chǎn)品"全息"特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的飛速發(fā)展。
（二）光機電一體化方向
一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源、（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成。引進光學技術(shù)，利用光學技術(shù)的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
（三）模塊化方向
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜而又非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，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械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。
這需要制定各項標準，以便各個部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時間內(nèi)很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
（四）柔性化方向
未來機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的"冗余度"，有較強的"柔性"，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成"自律分配系統(tǒng)"。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的"自律性"，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有"行動"是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
（五）網(wǎng)絡化方向
上個世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡技術(shù)。網(wǎng)絡技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡（homenet）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
（六）微型化方向
微型化興起于上世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
（七）仿生物系統(tǒng)化方向
今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上處于"靜態(tài)"時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便"死亡"，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。
（八）綠色化方向
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；而另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到了嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。
（九）系統(tǒng)化方向
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進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)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(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，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
五、結(jié)束語
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(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。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，相信隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻
機電一體化技術(shù)是面向應用的跨學科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結(jié)果。今天機電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機電一體化產(chǎn)品更日新月異。
解放和發(fā)展生產(chǎn)力是人類社會活動的基本任務。隨著時代的進步，人們對于社會生產(chǎn)力的要求也越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)設備已經(jīng)不能滿足需求。至此，人們努力尋找新的生產(chǎn)方式來更好的發(fā)展生產(chǎn)力。伴隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們在不斷地探索研究中，多學科技術(shù)之間的碰撞結(jié)合，很好的解決了一些實際問題，因此，一些新興的多學科結(jié)合技術(shù)逐漸興起并得到了很好的發(fā)展。以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領域帶來更多的實際應用。
上世紀70年代初日本人提出"機電一體化技術(shù)"這一概念，即結(jié)合應用機械技術(shù)和電子技術(shù)與一體。機電一體化是以機械技術(shù)為基礎，借助計算機與信息技術(shù)。采用人工智能技術(shù)來實現(xiàn)信息交換、存取、運算、判斷與決策等。 再通過系統(tǒng)技術(shù)將各種技術(shù)組織起來，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的有機連接，最終實現(xiàn)機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)。
機電一體化的發(fā)展大體分為三個階段：
20世紀60 年代以前為第一階段，稱為初級階段。
這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時的研制和開發(fā)，從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(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70～80 年代為第二階段，稱為蓬勃發(fā)展階段。
這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展， 為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。
20世紀90 年代后期， 開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段， 機電一體化進入深入發(fā)展時期。
一方面，光學、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳， 出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都有了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)、光纖技術(shù)等取得巨大進步， 為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究， 將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
機電一體化的發(fā)展趨勢是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。
機電一體化的主要發(fā)展方向如下：
1）智能化：智能化是21世紀機電一體化發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說的智能化是模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求達到更高的控制目標；
2）模塊化：模擬化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多， 研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜和非常重要的事。從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程；
3）網(wǎng)絡化：計算機技術(shù)等的發(fā)展的突出成就是網(wǎng)絡技術(shù)。網(wǎng)絡技術(shù)的興起和發(fā)展給科學技術(shù)、政治、軍事、生活等各個方面帶來巨大改革?；诰W(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡化已經(jīng)成了機電一體化發(fā)展的一個必然方向；
4）微型化：微型機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運用靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有顯著優(yōu)勢。也是機電產(chǎn)品的發(fā)展的必然趨勢；
5）綠色化：工業(yè)的發(fā)達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)境受到嚴重污染。于是， 人們呼吁保護環(huán)境資源， 回歸自然；綠色產(chǎn)品 概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。因此，設計綠色的機電一體化產(chǎn)品， 具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化， 主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用；
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)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(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，一般除RS232 外，還有RS485、DCS 人格化。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯， 機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越廣闊。由此可見，"機"與"電"已是不可分割的，"機電一體化"將會迎來更好、更持久的發(fā)展。
參考文獻
中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(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)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(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)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。
一、我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。 另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。我國亟須大力支持機電一體化發(fā)展
二、我國發(fā)展“機電一體化”的對策
1、加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前，我國從事“機電一體化”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。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產(chǎn)上撞車!
2、強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前，我國“機電一體化”較熱，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強機電一體化協(xié)會的建設，賦予其行業(yè)管理職能。“協(xié)會”要進一步擴大領導機構(gòu)——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)標、招標工作。
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，對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術(shù)開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
4、突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)履蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
三、我國機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術(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。當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
機電一體化是在以機械、電子技術(shù)和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興技術(shù)學科，它是在機械產(chǎn)品的基礎上，采用微電子技術(shù)和計算機技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品相比，具有下述優(yōu)越性。
一、優(yōu)越性
1、安全性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。設備的安全性能高。
2、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，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，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。
3、具有復合功能且適用面廣。機電一體化產(chǎn)品具有復合技術(shù)和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。
4、使用性能改善。機電一體化產(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。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。
5、調(diào)整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(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。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。
二、機電一體化技術(shù)的主要應用領域
良好的可靠性和較廣的實用性使機電一體化技術(shù)有著很寬的涉獵，主要體現(xiàn)在以下方面：
1、數(shù)控機床
數(shù)控機床是機電一體化技術(shù)最直接的體現(xiàn)和產(chǎn)物，隨著機電一體化技術(shù)在數(shù)控機床方面的不斷的發(fā)展，使得數(shù)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有著迅速的提高。為現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展奠定了良好的基礎。沒有機電一體化技術(shù)的這一綜合學科的有機融合，就沒有現(xiàn)代數(shù)控機床的出現(xiàn)。因此，數(shù)控機床在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越表現(xiàn)是對機電一體化技術(shù)最直接的肯定。
2、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(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”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。
3、柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
4、工業(yè)機器人
第1代機器人也叫示教再現(xiàn)機器人，它們能根據(jù)示教進行重復運動，但缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，能在作業(yè)環(huán)境中獨立行動。
三、發(fā)展趨勢
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有以下幾點：
1、智能化：智能化是21世紀機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用之一。智能化是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然,使機電一體化產(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。
2、網(wǎng)絡化：網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡的方式也不同。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
3、模塊化：模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
4、微型化：微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術(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)后頻繁緊張地進行單調(diào)重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現(xiàn)，甚至實現(xiàn)操作全自動化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動化、智能化機構(gòu)設備、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，運算速度加快，通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現(xiàn)的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現(xiàn)軟件化，智能化程度提高
傳統(tǒng)機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長
傳統(tǒng)的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機電一體化技術(shù)的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機械磨損。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。
1.5融合了多種學科新技術(shù)，衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品
光機電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學科和專業(yè)知識，包括數(shù)學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統(tǒng)工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術(shù)復合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術(shù)揚長避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術(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)濟型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國特有的經(jīng)濟實用產(chǎn)品，不但適用國內(nèi)市場的需要，部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內(nèi)的機械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此，我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發(fā)展趨勢
光機電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點越來越受到高度重視。
從世界科學技術(shù)的發(fā)展情況來看，光機電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱點主要包括：
（1）激光技術(shù)
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
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附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產(chǎn)品進行特種加工。
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、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
（2）傳感檢測技術(shù)
1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術(shù)。
（3）激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉(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、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，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應能力和產(chǎn)品的競爭能力。
（4）光能驅(qū)動技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、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現(xiàn)所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應用。
3.結(jié)語
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。開發(fā)光機電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術(shù)中恰當?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)品一旦實現(xiàn)光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。
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