機電一體化的特征

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機電一體化的特征范文第1篇

[關鍵詞]機電一體化;趨勢;技術

一、緒論

現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,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”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

二、機電一體化概要

機電一體化是指在機構的主要功能即動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。同時,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其他新技術的簡單組合與拼湊。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別。機械工程技術由純機械技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械技術,其主要功能依然是代替和放大的體力工作。但是發展到機電一體化后,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、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產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,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

三、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。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的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展,已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70―80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:第一:機電一體化(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得到比較廣泛的承認;第二:機電一體化技術和產品得到了極大發展;第三:各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

20世紀90年代后期至今為第三階段,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現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的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。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。

我國是從20世紀80年代初才開始在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列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作,也取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

四、機電一體化的發展趨勢

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,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:

1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。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。誠然,使機電一體化產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品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。

2.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集成減速、智能調速、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出新產品,同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內這方面的標準,但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化。20世紀90年代,計算機等學科技術的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡(home net)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(computer integrated appliance system, CIAS),使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

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展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

5.綠色化。工業技術的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態環境受到嚴重污染。于是,人們呼吁保護環境資源,回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不污染生態環境,報廢后能回收利用。

機電一體化的特征范文第2篇

論文摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，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”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

1 機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、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別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，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、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2 機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。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的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現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的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。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。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

3 機電一體化的發展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。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。誠然，使機電一體化產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電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、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出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.3 網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

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展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3.5 綠色化

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

3.6 系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現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品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、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品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

結語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻

[1]李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．

機電一體化的特征范文第3篇

【關鍵詞】：機電一體化；技術；發展趨勢

隨著社會不斷進步，機電一體化技術不斷發展完善，極大的提高了社會生產力。機電一體化技術是一門具有自身體系的學科，在科技迅速發展的前提下，不斷賦予一體化技術新的內涵。機電一體化系統的實體部分，主要是機械部分與電子部分，又通過信息技術把這些部分有機結合在一起，從而構成更為先進的產品，具體包括成型和設計、系統集成、執行器和傳感器、智能控制、機器人、制造、運動控制、振動和噪聲控制、微器件和光電子系統、汽車系統、其他應用等方面內容。因此，本文首先分析了機電一體化產品的優越性，接著論述機電一體化技術的發展方向，同時提出合理化意見和建議。

一、機電一體化技術發展現狀

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、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別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，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、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產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C電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

二、機電一體化技術發展趨勢

機電一體化在發展過程中，涉及很多行業和學科，比如計算機、光學、電子以及機械等。但是就目前的發展而言，我國的機電一體化技術與發達國家存在較大的差距。當前機電一體化技術發展方向主要體現以下幾個方面：

1.智能化。智能化成為機電一體化發展的重要方向，尤其是人工智能越來越得到廣泛的應用，比如機器人與數控機床的應用。同時計算機科學、模糊書序額以及生理學等學科的發展，給當前機電一體化的智能化發展提供了更多的新方法和方向。同時隨著微處理器的性能越來越完善，為機電一體化產品智能化創造良好的外部條件。

2.模塊化。在實際生產過程中，由于機電一體化種類很多，相應的機械、電氣、動力以及動力借口也十分的復雜。因此，要研制智能調速和機電一體化的動力單元，提高視覺和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機械裝置的操作的效率。通過標準單元，可以有效提高新產品開發的效率，促進生產規模的擴大。另外，為了保證產品質量，還要不斷完善相應的標準，做好機電產品的匹配。

3.網絡化。網絡技術的發展促進了當前生產力的變革，對促進全球經濟一體化起到了重要的推動作用，為機電一體化產品提供廣闊的市場。比如各種遠程控制和監視技術的終端設備就是機電一體化產品。同時隨著局域網技術的發展和應用，給社會發展帶來了極大的便利。因此，機電一體化技術也會朝著網絡化方向發展。

4.微型化。在實際生產過程中，機電一體化朝著微觀方向發展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發展。微型的機電一體化產品，占有空間較小，耗能很低，很有很強的量活性，被廣泛的應用在社會的各個方面，具有無法比擬的優勢。作為機電一體化技術的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并且向微米、納米級發展，讓機電耗能更少，運動更加的靈活。微型機電一體化發展的技術關鍵點就是微機械技術，因此，為促進機電一體化技術的良性發展，可以采用超精密技術。

5.環保化。隨著工業技術的迅速發展，給人們的生產生活帶來了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質生活同時，也面臨著資源不斷減少和環境污染問題，成為制約社會發展的主要因素。因此，在機電一體化產品生產過程中，要進行綠色環保設計，提高機械系統的可回收性，降低原材料消耗，降低機械系統對環境的污染，最大限度的保護環境，避免對環境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環利用。因此，節能、環保也是機電一體化技術發展的重要方向。

6.系統化。系統化的主要特點就是結構的開放式和模式化，要求整個系統能夠進行靈活的組合和裁剪。同時不斷加強通信功能。就目前而言，機電一體化發展趨勢更加重視人與產品之間的關系，賦予產品更多的智能和情感。另外，還要要求產品能夠模仿生物激勵。

綜上所述，機電一體化技術是許多科學技術發展的結晶，，是社會生產力客觀要求。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策機電一體化技術將成為機械工業的主角，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益。因此，我國要不斷總結經驗教訓，引進國外先進的技術，促進我國機電一體化技術又好又快的發展。

參考文獻：

[1]成文斌. 機電一體化技術的現狀和發展趨勢研究[J]. 科技致富向導，2012，02：239.

機電一體化的特征范文第4篇

關鍵詞：機電一體化；電子技術；自動控制；發展趨勢

Abstract: in the field of mechanical engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development.

Keywords: mechanical and electrical integration; Electronic technology; Automatic control; Development trend

中圖分類號：U415.6 文獻標識碼：A文章編號：

1、概要

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化發展至今也己成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、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別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能加自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3 個階段。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的初步成果來完善機械產品的性能特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，己經開發的產品也無法大量推廣。

20 世紀70 ~80 年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質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得到比較廣泛的承認，機電一體化技術和產品得到了極大發展，各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

20 世紀90 年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現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的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術的發展開辟了廣闊天地。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。

我國是從20 世紀80 年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863 計劃”中。在制定“九五”規劃和2010 年發展綱要時，充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。3、機電一體化的關鍵技術 機電一體化技術是一個技術群體的總稱。其關鍵技術有：傳感與檢測技術信息處理技術、先進制造技術、伺服驅動技術、自動控制技術、系統總體技術等。 3.1傳感與檢測技術傳感與檢測技術關鍵元件就是傳感器。傳感器是整個機電一體化系統（或產品）的環境接口，是自動化、信息化以及智能化應用和發展的關鍵技術。傳感器的水映了一個國家的科技發達程度，特別是新型高科技傳感器的研究和開發世界各國都非常重視，比如多功能集成傳感器、智能傳感器、仿生傳感器等。多功能集成傳感器就是具有“一器多感”技術特點的傳感器。智能傳感器就是帶有微處理器的，具有信息自我處理功能的傳感器。仿生傳感器就是模擬人的感覺器官的傳感器，是機器人技術發展的核心。3.2信息處理技術信息處理技術包括信息的交換、傳遞、存儲和處理，主要工具就是計算機。計算機及信息處理系統是整個系統（或產品）的信息處理中心，充分利用計算機超強的信息處理能力以及豐富的軟件資源，增強了系統的功能，提高了系統的柔性、可靠性，使系統具有了一定的智能。3.3 先進制造技術先進制造技術是機電一體化發展的必然產物，是機電一體化技術的基礎。先進制造技術保障系統（或產品）構造功能的最優化。先進制造技術采用具有柔性操作的先進制造設備：機械加工中心、機床、工業機器人等機電一體化產品，實行先進的組織管理，組成柔性制造單元和柔性制造系統，提高制造作業及制造系統的柔性和生產率，以滿足機電一體化系統（或產品）的需要，滿足社會發展的需要。 3.4 伺服驅動技術 伺服驅動技術是系統直接執行操作的技術，其目的是從動力學角度分析系統行為，保證系統整體運行的最優化。伺服驅動裝置包括電動、氣動、液壓等各種類型，按照控制指令將電信號轉換成流體能或機械能驅動運功機構，對整個系統的動態特性、控制質量和功能具有決定性的影響。 3.5自動控制技術自動控制技術是在自動控制原理的指導下，結合計算機技術對具體的控制裝置和控制系統進行設計、仿真、調試，最終實現機電一體化系統的整體性能最優化20 世紀80 年代以來，如模糊控制，專家系統和人工神經元網絡等人工智能控制技術，得到快速發展并被廣泛應用。 3.6 系統總體技術系統總體技術包括系統的總體設計和接口技術，是用跨學科的思維能力來進行綜合集成的技術。系統總體設計是以系統整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將系統整體分解成相互聯系的若干功能單元，再對功能單元進行二次分解，最終確定一個可行的技術方案。接口技術的實質是機械技術和電子技術的具體應用，是各要素或子系統之間的聯系條件。在某種意義上說，機電一體化系統設計歸根結底就是接口設計。

4、機電一體化的發展趨勢

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，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：4.1智能化智能化就是要求機電產品具有一定的智能，使其具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如果人類社會的發展和進步體現在人腦的智能上，那么機電一體化的發展和進步就體現在其產品的智能上。智能化是機電一體化技術與傳統自動化技術的主要區別之一，也是21 世紀機電一體化技術發展的主要方向。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步和發展，為機電一體化技術的發展開辟了廣闊天地。4.2 模塊化模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、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出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

4.3網絡化

20 世紀90 年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，利用現場總線和局域網技術使家用電器網絡化己成大勢，家庭網絡（h o menet ）就是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（compute , Integrated Appliancesystem , CIAS) , 使人們在家里享受科技帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。4.4 微型化微型化是指機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電一體化（Micro Mechatronics）是機電一體化的一個重要分支，國外稱其微型電子機械系統 (Micro Electro MechanicalSystems).它泛指幾何尺寸不超過1cm 的機電一體化產品，并向著微米、納米級發展。采用精細加工技術加工生產微機電一體化產品，其體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。4.5集成化機電一體化的集成是從全局角度和系統目標出發，將總體功能分解成相互有機聯系的若干子功能，再將系統分解成若干個功能單一的功能單元，然后通過軟、硬件將各個功能單元有機地聯系起來，使其性能最優功能最強。集成是機電一體化發展的內在動力，它是一種創新性的過程，正是由于這種創新性，將機、電、信息、控制等各種相關技術有機結合，實現系統整體最優，促使機電一體化領域的不斷拓展。4.6 系統化系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現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品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、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，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

4.7 人性化

機電一體化產品的使用對象和服務對象都是人。所以對于未來的機電一體化產品，一方面必須加強它們與生命機體的相似性，給產品賦予人的智能、情感和人性；另一方面充分協調產品與人和環境的關系，使產品更關注人的生理、心理特性和極限，更適宜人的使用與操作。 4.8綠色化工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源．回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境服廢后能回收利用。

5、結束語

機電一體化的特征范文第5篇

[關鍵字]機電一體化；技術；應用

機電一體化技術發展狀況

1、1機電一體化技術的智能化發展

智能化功能是機電一體化技術賦予產品的終極開發目標，人工神經網絡、專家系統等智能技術已廣泛應用于眾多領域并取得了顯著成果，豐富了智能化機電一體化產品，其多樣性技術主體包括邏輯模糊控制技術、專家系統、智能工程與人工神經網絡技術系統等。其中邏輯模糊控制技術屬于人工智能范疇，基于對人們思維方式的模仿進行不精確信息的展示。目前，該系統在各個應用服務領域得到了廣泛應用，例如列車啟停系統中應用該技術便會有效消除慣性作用，令人們在乘車途中始終保持穩定運行狀態而不至于產生前仰后合不穩現象。專家系統則是針對不解問題的軟件智能系統，其豐富知識經驗通過計算機技術形成了可被處理或接受的符號形式，基于專家推理與控制方式策略，在該領域聚集后便可突破僅能由專家解決的系列問題，進而上升至專家水平。誠然，該專家系統具有基于智能化的一定局限性，現行局部領域中去取得了成功應用效果，例如融入專家加工系統于數控機床中便可顯著提升其系統智能化水平。人工神經網絡技術系統具有較高非線性復雜性、自適應力、高容錯能力、自我組織與計算能力，可實現基于模擬或數字形式的并行處理，并較為接近神經網絡進行工作。該技術系統廣泛適用于需同時對多方條件因素進行模糊不精確的信息處理。當前該技術在聚類、分類語音及音素識別中獲得了可喜成績。例如基于人工神經網絡的漢語聲調識別、識別手寫字符、車牌照識別、指紋認證等。隨著科技迅猛發展，人工神經網絡系統技術還會在視覺與聲覺方面實現突破，制造出機電一體化多功能產品。

1、2機電一體化技術的人格化、集成化與綠色化發展

機電一體化對生命機體的模仿、注重與人們活動相關聯的產品令其體現出人格化發展特征，基于產品使用的最終對象為人，因此機電一體化技術應主體考慮如何賦予產品人特有的情感性、智能性與人性化，因此其需要在造型、色彩等層面上下功夫，力求產品藝術性，例如家用機器人的誕生便是人機一體化的體現。機電一體化的集成化包含兩層含義，不僅代表電子與機械的融合，而是盡最大可能令他類先進技術領域包含于其中，同時引入工程系統技術對機電一體化進行應用開發系統的指導。現代化機電一體化技術系統應集成電學、光學、機械、聲學等生物化學多學科技術，深挖其征參量進而正確進行耦合關系處理，由此可見機電一體化系統具有豐富的集成性。綠色化理念是對資源效率及環境影響的綜合考慮，其制造目標主體面向產品的制造、設計、運輸、包裝、使用及報廢處理整體生命發展周期，現代機電一體化技術為實現可持續發展需全面激發資源利用率，切實降低對生態環境的不良影響，進而打造優勢綠色制造業全面發展模式。

2、機電一體化技術的科學應用

為有效提升機電產品綜合優質性能，充分滿足制造零件高精度與高效率、形狀復雜性、生產低噪聲、少阻力、高強度、長壽命等現實需求，產品設計形狀、空間構造、刑面等體現了較為復雜特性，因此進一步令機電一體化技術必須向著高性能、系統化、智能化、微型化與輕量化方向發展。其主體應用領域則包含數控機床、集成計算機制造、工業機器人與柔性制造等。

2、1機電一體化在數控機床領域的應用

機電一體化在數控技術及機床中的應用發展令其功能、結構、控制精度與操作實現了迅速提升，具體體現為采用多處理器、多總線構建模塊化、總線式與緊湊型結構。在設計層面則凸顯了開放性，即令硬件功能模塊與體系結構包含了兼容性、層次性、適應性結構標準，較大限度提升了用戶綜合使用效益。該領域還引入了WOP技術令其凸顯智能化發展，系統面向車間多維度加工與編程技術過程提供了動態仿真環境，科學引入了模糊控制與在線診斷等高效智能機制。同時基于模塊化思想我們可應用大容量存儲器及軟件進一步豐富數控功能，強化系統控制效能。為實現多通道、多過程控制，我們可令一臺機床在同一時間控制多種機床、多臺設備并獨立完成多個加工任務，集成檢測道具破損、搬運物料與機械手控制于系統服務運行中。基于信息化網絡時代我們可充分激發系統網絡多級功能，強化系統組合及復雜化創建加工系統綜合能力。另外我們還可利用單片機與單板構成控制機，引入專業模板或芯片構建緊湊結構數控裝置。

2、2柔性制造與集成計算機制造系統的科學應用

柔性制造是系統的計算機化，我們可主體應用數控機床、計算機、料盤、機器人、自動化倉庫與搬運小車構建系統，令其可實時、隨機、按量依據裝配部門要求基于生產能力范疇進行工件加工制造，較為適用于小型、中型批量、多品種、更改設計頻繁變化的零散型批量零件生產。集成計算機制造系統應用實現并非就個分散現有系統進行的簡單組合，而應基于全局角度進行最優化的動態性組合，令原有部門界限合理打破，并基于制造進行信息流與物流的控制，實現由產品開發、決策、準備生產、實驗產品到經營管理的統籌化結合。就企業層面來講其集成度提升可令各類生產要素優化配置，并最大化激發各自潛力。

2、3基于機電一體化技術的工業機器人開發應用

基于機電一體化技術的一代機器人具有示教再現特征，即只能依據示教重復開展運動，缺乏對作業對象及周圍工作環境的靈活適應性。該領域機器人第二代引入了先進性傳感元件，可對其操作對象及作業服務環境進行簡單信息的獲取，并基于處理計算、分析能力展開一定水平的判斷，進行針對相關動作的控制反饋，并凸顯了低級水平的智能化。第三代該領域機器人則全面現實了智能化特征，通過引入機電一體化技術我們可令其富含多重感知功能，可自主開展復雜思維邏輯運算、決策與判斷，進而獨立運行服務與作業環境中，體現了現代化、科技化應用服務價值。

3、結語

機電一體化技術在歷經多年的探究完善中逐步構建了較為完整的概念體系，并基于集成電路與計算機技術的大規模迅猛發展令其機電結合形式更為靈活、內容豐富多樣并廣泛應用于各個領域，取得了可喜成績。基于其優勢功能我們只有深入探尋、創新發展、綜合利用，才能全面激發其價值化能效，拓寬高新技術領域，研發出真正高端、適應人們豐富需求的機電一體化產品。

[參考文獻]