機電一體化要求范文

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1 機電一體化技術概述

1.1 機電一體化淵源

機電一體化作為一門新興的學科領域，其起步發展較晚。20世紀60年代以來，隨著電子技術和計算機技術的快速發展，其逐漸與傳統的機械技術交匯融合，形成了早期的機電一體化技術。此后，以微型計算機為代表的微電子技術和信息技術越來越多的向機械工業領域滲透，機械和電子已不再彼此分離。新形勢下，機電一體化技術已經廣泛應用于工業生產的各個領域。而且隨著計算機技術的迅猛發展，機電一體化技術展現了蓬勃的生命力，它代表著機械工業技術革命的前沿方向。新環境下，機電一體化技術已經綜合了機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，正朝著以實現高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面技術要求的最佳功能價值系統工程技術方向發展。

1.2 機電一體化技術現狀

機電一體化技術在一定程度上代表著一個國家在高端裝備制造業領域的技術水平。特別是隨著機電一體化越來越成為制造產業發展的主導，其在國家經濟和社會發展的基礎工業中扮演著越來越重要的角色。因此，必須對其發展給予足夠重視。目前，引領機電一體化技術發展前沿的主要是美日及西歐國家。日本在智能傳感器、智能工業機器人及柔性制造技術方面處于領先地位。而西歐則在研發集計算機輔助設計、制造、生產及管理于一體的柔性系統，以實現制造業的機電一體化。美國也在更新自己的裝備制造產業鏈，發展實現設計—生產—質量控制一體化的新型加工技術。我國作為發展中大國，與西方先進國家相比，在機電一體化技術方面存在底子薄、基礎差和發展不均衡等問題。但是經過改革開放30多年的自主創新發展，目前我國在先進數控技術、工業自動化控制儀表等多個領域實現了跨越式發展，已經達到世界先進水平。

2 新時期機電一體化技術展望

機電一體化作為一門綜合性較強、多學科領域交叉融合的學科專業，其處于制造技術的發展前沿。近些年來，在微電子技術及信息化技術的發展推動下，新時期的機電一體化技術呈現出智能化、系統化、微型化等新的發展趨勢。

2.1 機電一體化技術智能化趨勢

隨著機電一體化技術與信息技術及人工智能的深度融合，其也越來越表現出智能化的發展趨勢。特別是在工業生產加工領域，需要機器完成更加復雜困難的任務。這就要求機電產品具有一定的智能，能夠獨立的進行推理判斷、自主決策。智能化的發展主要與機器人技術聯系緊密，隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，智能化的機械設備將更好的取代人，使社會的生產生活變得更加簡單便捷。

2.2 機電一體化系統化趨勢

機電一體化技術作為一種新興的技術，其發展不是孤立的。它是隨著社會技術進步和生產力的提高而不斷發展完善的。特別是依靠計算機技術和通信網絡技術的飛速發展，機電一體化技術能夠不斷吸收融合其他加工制造領域的先進技術，實現自身的體系化發展。未來機電一體化技術的發展將更加開放、更加靈活。通過開放式的總線結構及豐富的擴展接口，機電一體化可以將機械、動力、環境及人等各因素組合起來，形成一個系統。這將極大釋放機電一體化技術的潛力，增加其應用的對象范圍。

2.3 機電一體化微型化趨勢

微型化是機電一體化技術的另一重要發展趨勢。隨著工業生產加工質量的要求不斷提高，人們需要在微小的尺寸上進行更加精細的加工。這就要求相應的加工設備能夠微型化。同時，微型化的設備不僅占用空間小，而且能夠集成實現功能的復合擴展?？紤]到各種微型機器人在社會生產生活中的應用將更加普遍，傳統笨重的機械電子設備將朝著小型化、輕量化、多功能、高可靠性等方向發展。機電一體化中具有智能、動力、運動和感知特征的部件也將逐漸朝著微型化的方向發展。

3 結論

隨著計算機技術的飛速發展，機電一體化技術也得到了長足進步。在新時期新環境下，機電一體化技術創新發展表現出智能化、系統化和微型化的發展趨勢。相比過去，機電一體化技術未來的發展潛力巨大。

參考文獻

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關鍵詞：機電一體化 主功能 動力功能信息處理功能 控制功能

一、機電一體化的基本概念

機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產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，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構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，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。

（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

（四） 具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產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品， 可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，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。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。

①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。

二、機電一體化產品的構成及特點

機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。

（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎， 因此對機械結構提出了更高的要求， 需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。

（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。

（三）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。

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關鍵詞：機電一體化 故障 特點 對策

1 機電一體化的概述

機電一體化技術是機械技術與電子技術結合的產物，機電一體化包括：計算機技術、信息技術、微電子技術以及光學技術、液壓技術等多學科技術，通過多技術的綜合運用能夠實現對多功能系統進行合理布局與配置，實現了生產的低能耗、多功能、高質量的要求，促進了生產系統的最優化發展。當然機電一體化技術并不是所有技術的重合疊加，而是對所有技術系統化運用，實現各個技術的綜合整合，機電一體化設備主要包括：執行部分、動力控制以及機械本身三個部分，而機電一體化系統則主要包括：磁、光、氣、液、電、機等。概括來講：機電一體化技術就是在對計算機信息處理、控制以及可驅動原件特性等技術進行充分應用的一門現代化的高科技技術。

2 機電一體化設備故障特點分析

機電一體化設備關系到企業正常的生產，因此一旦企業的機電一體化設備發生故障，就會影響到企業的生產，給企業的經濟帶來一定的損失，因此做好機電一體化設備的故障維修工作是實現企業安全生產的必要手段。機電一體化設備包含的零部件非常的多，而且這些零部件具有很高的科技含量，其大部分與電子技術相關，因此相對于機械設備相比，機電一體化設備出現故障的概率要大，而且導致機電一體化設備出現故障的因素也比較多，可能是因為機械設備的原因，也可能是因為電子技術的因素，所以機電一體化設備在故障維修時的難度很大，具體而言，機電一體化設備故障的特點主要集中在以下幾個方面：①機電一體化設備發生零件磨損的概率比較大，機電一體化設備包含大量的零部件，這些零部件在使用過程中會經常發生嚴重的磨損，而一旦零部件出現磨損就會導致機電一體化設備發生故障。②機電一體化設備故障發生具有突發性與隱蔽性。機電一體化設備含有大量的電子產品，這些電子產品出現故障前夕是沒有任何征兆的，不同于機械產品可以通過系統的觀察預測到故障的發生，因此一旦電子產品出現細微的故障，機電一體化設備就會瞬間停止工作。③機電一體化設備的報警系統不完善，在機電一體化設備發生故障后，報警顯示系統不能全面反映故障發生的部位以及原因，導致在維修的時候很難確定具體的故障原因。④多故障同時發生。機電一體化設備故障的發生多是伴隨著多種故障的同時發生，而且這些故障并不是簡單的重復相加，而是相互影響。比如機電一體化設備在不運轉時，人們可能會判斷是機械設備出現了故障，其實除了機械設備出現了故障之外，電子技術也出現了故障，因為它們是相互影響的，一旦設備出現故障就會導致電子產品出現故障。

3 機電一體化設備故障的診斷方法

由于機電一體化設備故障的獨特性，使得依靠傳統的故障診斷方法已經不能適應機電一體化設備的發展要求，因此在機電一體化設備故障診斷時需要診斷人員了解機電一體化設備的運行情況及特點，掌握機電一體化設備各個功能的運行以及各個功能部位發生故障可能會造成的影響?？傊畬τ跈C電一體化設備故障診斷的方法包括很多種：故障樹分析法、自診斷法、環境因素檢測診斷法。具體到實踐中機電一體化設備診斷的原則應該遵循以下三點：一是先機后電法，也就是先檢測機械設備故障，通過直觀感受機械設備所存在的明顯故障，比如機械設備的碰撞、打滑等都是可以直接觀察到的，機械設備零部件出現的磨損等故障也是可以直接檢測出來的，機械設備故障相比電子設備故障的診斷要容易得多，因此在機電一體化設備發生故障后，要第一時間觀察機械設備是否出現故障，如果機械設備沒有故障，再檢測電子設備。二是先主后次。先就設備的主要部位進行檢測與分析，在確保機電一體化設備的主要部位沒有故障后，再分析次要部位的故障，因為主要部位產生故障后產生的后果影響是巨大的，也是比較難以維修的。三是先外后內。按照執行部件――控制部件――驅動部件的順序進行逐一檢查，以找到引發故障的源頭之所在。

4 提高機電一體化設備可靠性的對策分析

機電一體化設備正在朝著智能化、自動化方向發展，因此提高機電一體化設備的可靠性也要積極借助計算監控操作系統實施，具體的提高機電一體化設備的可靠性方法：一種是采用可靠性高的元器件進行設計，當系統出現故障時用診斷的方法定位故障所在并迅速排除。這時，一般要中斷系統的正常工作；另一種是采用容錯技術，必要時對重要部位可以采用亢余設計組成一個可靠性較高的系統。

當然機電一體化設備的可靠性還可以用提高機械工作精度（如運行精度、加工精度、控制精度等）來獲得，可采用精密機械改造傳統機械，電路控制用微機和PLC控制，用先進數控裝置控制。

總之隨著機電一體化設備在企業生產中的應用，提高機電一體化設備的可靠性，加強機電一體化設備的故障診斷與維修已經成為企業生產工作的重要組成部分，因此我們在日常生產中要密切關注機電一體化設備的故障發生與診斷，進而降低企業的經濟損失，實現企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]武福龍.機電一體化設備的故障診斷技術研究[J].中國高新技術企業，2014（12）.

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【關鍵詞】 機電一體化；創新發展；發展趨勢

中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：

一、前言

機電一體化在講科學、爭創新的良好社會環境中飛快的發展，推動了機電自身的發展進步也促進了社會的發展。機電一體化是傳統的機械行業與現在電子技術想結合，形成一種新的體系，是現代機械技術發展的要求和產物。機電一體化在很多高校中很受歡迎，學術種類繁多。根據我國國情，機電一體化需經過一定時間的發展，才能達到國際先進水平。這就需要采用邊引進、邊消化，進而改進、創新的方針，利用我國勞動力廉價的優勢，引進、消化國外發展多年、比較成熟的技術進行來料加工、合資經營和獨立經營，在較短時間內使一些產品達到國際水平。獨立發展適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品，做到引進利用、消化、改進、開發、創新，充實基礎，積累經驗，培養人才，積極穩妥地前進。

二、機電一體化發展方向的內容

1.技術設計的單元化

目前主要是從單元化技術來研發機電一體化技術。單元化是把系統分為幾個單元模塊，如工控機、運動控制卡、伺服電機及步進電機、CAN總線、電動機驅動器、回轉單元等。在接口一致的前提下，將單元的設計完成后再結合，實現機電一體化系統具有高度的可擴展性以及互換性的優越性。

2.控制系統的樹狀網絡化

控制系統的網絡化是指把電子計算機作為節點，其它的運動控制卡、CAN卡等作為子節點，這樣節點和子節點就形成了樹樁的網絡狀態。在實現監控中，計算機把電機工作的情況和傳感器的反饋信息進行處理，實現整個系統的優化整合，實現了網絡把每一個控制點聯系起來，實現對機電的控制，實現機電一體化。對控制對象的選擇上，也能伺服電機來實現高精度的工作要求。利用計算機對不同節點信息進行處理，再將其反饋到每一個控制對象上，利用這種方法來完成協同控制。

3.系統應用的長久化

在進行機電的操作中，對機電的控制對象的數目來增加控制卡的數目，只要在電氣上作出改動即可，或者對其它設備的添加來實現系統功能的擴展。比如：為了使圖像定位和圖像智能的控制準確性，可以通過添加幾個工業攝像頭的方式來實現。我國先進生產力的發展狀況，其迅速發展的趨勢預示著其有廣闊的發展前景。

三、機電一體化技術創新發展前景概述

1．進一步實現機電一體化技術用途的廣泛化

不管在小方面還是大方面，機電一體化的應用會更加的廣泛，自動化產業的發展主要依賴機電一體化來實現，同時也是工業化、航天工業、各種國防工業技術的基礎。縱觀國外的機電一體化發展中，機電一體化發展較快的國家，帶動了PLC工業控制的發展，應用更加的廣泛。作為機電一體化的核心的程序控制器技術也不斷的發展，帶來了程序控制一體化的變革。PLC是工廠自動化控制的核心技術。但是，PLC的質量在不同品牌之間質量不一樣，因為在把階梯圖的繪制轉化成PLC的指令過程中遇到的困難較大

2.機電光一體化是必然要求

新世紀以來，隨著半導體微電子技術、鐳射技術的飛速發展，各種顯示產業和生物科技的發展，使得機電一體化必然向機電光技術方向的發展。機構設計、精密制動器、人機界面、微處理器，程序或反饋控制、診斷信號的處理與錯誤、辨別圖形、制程工程以及仿生人工智能是機電光技術的典型范圍。機電光系統的類型可以根據光學、各種光學元件的互動程度及其組合特性分為三個類型。即光機整合的類型；內嵌光電或者光學裝置的類型；在光學系統中嵌入機電裝置。

四、機電一體化技術的具體方向

1.國際化方向的發展

全球經濟的合作與發展，是機電一體化走向國際化的社會環境。由于計算機的發展，網絡的便利性為發展科技、工業生產、科教文衛等都發生了巨變。地球村產生了地球經濟，很多企業走出本土面向世界，國際間的經濟合作交流促進了機電一體化技術的發展。機電技術創新發展的新產品能迅速走向全世界，暢銷全球。

2．智能化方向的發展

21世紀的機電發展技術更加重視智能技術，智能技術是一個區別于傳統機械技術的特征。機電一體化的智能化要求在以后的機電操作控制中，依賴于人工智能、運籌學、計算機信息學、混沌動力學等新的學科知識，模擬人類智能，實現機電一體化的優越性。智能化是發展趨勢去很多地方受到應用，節約了更多的人工成本，實現以依靠科學進步提高工作效率的理想境界。

3．微型化的發展趨勢

鑒于傳統的機電一體化的龐大笨重，不易展開工作的缺點，電機一體化微型化起步發展于20世紀末。微型化的發展不僅提高了機械的一體化優越性，還體現微電子系統的優越性。

納米技術是機電微型化發展的技術方向。目前的為機電一體化應用中，在生物、通信、制造業、醫療等領域有很好的影響力。但是主要存在的發展瓶頸是機電設備的復雜性導致不能與當前微電子技術同等的發展力度，機電一體化微型化的技術落后后微電子技術的發展。但是隨著科技的進步，微機電技術一定也能得到更好的發展，從而促進機電一體化整體的微型化水平。

4．模塊化的方向發展

模塊化是機電一體化技術的主要發展方向。因為模塊化的工作量大、繁瑣、生產的廠家多，對零件之間的緊密配合的程度要求較高。如果各個零部件之間的配合不好，就有可能使得機電一體化技術不能很好地實現，這就需要對機電一體化進行模塊化設計。模塊化設計就是將多個要素組合在一起，構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體，從而生成一個新的系統，產生不同的功能。

5.綠色化的方向發展

環保問題是任何一個技術發展首先考慮的問題，改過了以前片面追求經濟效率而忽視環境保護的做法。綠色發展方向是主流方向，不僅是一個時代的技術發展趨勢，也是人類創造科學文明必須遵守的準則。綠色產品能夠使用最少的資源，達到最大的經濟效益，同時對環境造成最小的污染，綠色產品在制造、使用和銷毀的過程中都能夠符合環境保護的要求，也不會威脅到人類的生存健康。

五、機電一體化技術發展的保障

單靠機電本身的發展是不科學的，應該得到多方面的保障。雖然機電一體化的發展速度很快，競爭力也很強。仍有其它問題存在，要保證機電一體化技術能夠有一個較好的發展的措施，可以從以下的幾個方面來進行：要讓政府的決策高層認識到機電一體化技術的重要性；加強對機電一體化技術人才的培養；發展電力電子關鍵技術，加強對機電一體化技術的研究；注重理論與實際并行；積極推動“產學研合作”；機電產業要走進校園內部去尋找人才與合作；建立未來的研究對象。

六、結束語

機電一體化的發展中會不斷的完善，控制系統也會強大，作為一個機電工作人員必須對它有個全面科學的認識。承認機電一體化技術在發展的成果，也要發現各種問題，畢竟機電一體化技術的發展時間不長，在發展的過程中還會面臨很多困難和問題，我們應該堅持科學的發展觀，認真分析機電一體化技術發展的現狀，使得機電一體化能夠在國家的發展當中做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]王海靜.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].教育教學論壇，2013（13）.

[2]蘇林.淺談機電一體化在喀拉通克銅鎳礦的應用及發展對策[J].新疆有色金屬，2008，31（3）.

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現代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可直接影響到施工工藝的好壞；而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展及對產品性能要求不斷提高，電子控制系統在工程機械中所占的比重將會越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，而且其復雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修人員提出了更高的要求。

現代工程施工要求工程機械具有以下性能生產效率高且能量損失小，節約能源；自動化程度高，施工質量好，精度高；性能穩定，工作可靠，安全，使用壽命長；具有較好的經濟性；高的技術價格比和低的制造與使用成本；操作簡單、輕便、勞動強度低，駕駛員的工作條件好，具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能，能及時準確地指出故障部位，減少停機維修作業時間。

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，將機械裝與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

20世紀60年代以來，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后，刺激了機械產品與電子技術的結合。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更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，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，機電一體化進入了深入發展時期。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展露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化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。

機電一體化產品和技術可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術是這三者的共同技術。模塊化技術可以減少產品的開發和生產成本，提高不同產品間的零部件通用化程度，提高產品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。融合機械、電子和軟件三大部分的機電一體化模塊代表了未來產品的發展方向，具有高度自主性、良好的協調性和自組織性的特點。總之，模塊化設計與制造是機電一體化系統的基本方法和發展趨勢。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子（MEMS）技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。

機電一體化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。21世紀，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。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。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，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

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關鍵詞：機電一體化；技術；應用

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0116-01

隨著社會不斷發展，科學技術廣泛運用到各個領域，機電一體化這個名詞不僅僅是理論，更被人們熟練運用到企業發展上。按照系統科學的觀點，機電一體化又可稱為機電一體化系統，它是集機械元件和電子元件為一體的復合系統。隨著機電一體化的迅速發展，它主要結合了光學、電子學、計算機技術、機械技術等領域知識，使整個機電一體化系統變得柔性化、智能化。更加合理、高效，它大幅度地推動了整個工業的生產。對社會的不斷進步具有深遠的意義。

一、機電一體化技術主要運用領域

（一）在數控機床中的應用。傳統數控機床及數控技術結構比較簡單，性能低，操作復雜笨拙，控制精度較差。然而經過40多年的發展，機電一體化的投入，除了解決了上述傳統數控技術的弊端更增添了其他的。先進的數控技術以信息為主導，其開發性設計即硬件體系結構和功能模塊具有標準性、兼容性、層次性，最大限度提高了其可操作性，大大提高了經濟效益?，F代的數控技術充分結合現代科學技術，能實現多過程、多通道控制即一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

（二）在計算機集成制造系統（CIMS）中的應用。機電一體化以其發展快適用范圍廣的特點深受各行各業的歡迎。機電一體化技術打破原有部門之間的界限，使各分散系統最優的結合，充分做好“物流”和“信息流”之間的關系，將生產線各個環節有機的結合，大大提高各種生產要素之間的連接作用，從而生產能力得到了很大的提高，使得各種生產要素充分發揮提高企業經濟效益。

（三）在現代機械制造中的應用。傳統的機械制造主要依賴于企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，它著重考慮的是資源的有效利用，用低成本換取高效率，以機器代替人力，靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。然而，先進的機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造?，F代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。

二、機電一體化技術的發展趨勢

（一）智能化。機電一體化與傳統機械的主要區別在于技術是否智能化，即使機電一體化產品具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如傳統的數控機床像個被動執行者，它只能按照事前規定好的程序去嚴格執行操作，而現代的只能數控機床，它被結合了人的思想與感知，它可以主動地對自己的環境和加工條件進行感知及分析，從而采取相應的措施。利用這種智能化產品，從而能夠大大減少人的腦力勞動。為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

（二）系統化。機電一體化可以看成為系統結構，它主要采用開放式和模式化的總線結構。這種系統結構的組態比較靈活，在任何情況下都可以剪裁和組合，從而達到各個子系統之間的協調控制和統一管理。其次，通過機電一體化的系統化結構信息的傳遞功能極強，它可以使遠程網絡更穩定。然而，隨著科技的不斷發展，相信機電一體化產品還會更加完善，人類會賦予它更人性的發展，從而想著生物系統化飛躍。

（三）模塊化。機電一體化的正向著模塊化發展。眾所周知機電一體化產品種類和生產廠家繁多，故研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而十分重要的工作。若能制作出一系列的標準件，則對后續的產品開發大大縮短了時間。由于產品的標準化和系列化，使得生產規模大大提高，非常有利于企業的發展。

（四）網絡化。網絡技術的興起和飛速發展對全球都是一次巨大的變革，它帶給人類一次巨大的飛躍，然而對機電一體化也具有重要的作用。網絡在人類的生活中越來越普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

（五）人性化。各類產品的生產都是為了方便于人類，故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結構包括形狀及顏色等從而使產品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。

（六）微型化。機電一體化的新目標是向著微型化轉化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。微型機電一體化系統主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等，由于微型化的特點，其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故非常受生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域的歡迎。

（七）綠色化。人類生活的巨大改變離不開工業的發展，然而在我們個人感覺到物質豐富、生活舒適的同時資源卻在大批量減少、生態環境變得極具惡化，所以急需大量開發綠色產品。機電一體化產品的綠色化最根本目標為盡最大限度地減少對生態環境的破壞。故這就要求產品從設計、制造、使用和銷毀的整個生命周期中，達到符合環境保護和人類健康的要求，并使得資源的利用率提高。其產品的特點為低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。

三、結束語

隨著機電一體化技術的發展，大量的產品與裝置都在向著機電一體化發展，在優化整體的同時，提高了產品質量和生產效率，大大縮短開發新產品的生產準備周期，有利于加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革；同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京：電子工業出版社，2006.

篇7

（新疆焦煤（集團）有限公司洗煤廠新疆烏魯木齊830025）

摘要隨著信息技術等的發展，機電一體化已經成為一種發展趨勢，同時也為人們的生產、生活提供了更多的便捷。接口是機電一體化產品的重要組成部分，有效運用接口，可以更好地將機電一體化產品中的各個組件有機地連接起來，使機電一體化產品的運行能夠更加順暢、有效。因此，接口技術的研究與運用，直接影響著機電一體化產品的運用效能，相關工作人員應該積極創新接口技術，滿足機電一體化技術不斷發展的需求，進而提高機電一體化產品的質量，更好地為人們的生產、生活服務。

關鍵詞 接口技術 機電一體化 控制系統

一、接口技術在機電一體化控制系統的重要性

作為機電一體化中不可缺少的重要組成部分，機電接口是機電之間進行有效鏈接的必備元件。正是基于這樣的分析，筆者以為，在機電一體化中應該注重接口技術的運用，以此來提高部件之間的有機連接，發揮接口的重要作用。接口技術運用于機電一體化中，應該在依據不同機械的類型和技術要求的基礎上，注重接口的正確連接方式及其技術要求，以此來滿足機電一體化控制系統的需要。

二、簡述機電一體化接口與接口類型

機電一體化系統，即將機械系統與電子系統有機地聯系到一起，從而發揮機械電子的優勢，提高機電一體化產品的應用性能。而接口是機電一體化產品的重要組成部分，它是連接機械系統與電子系統各個模塊的重要組件，具有調節、匹配、緩沖等性質，可以有效地轉換電平、增加功率，使機電一體化產品的性能得到提高；一些技術人員將接口加設抗干擾材料，可以將電子系統與控制系統之間相互隔離，防止兩個系統之間的信號受到干擾，影響電子系統與控制系統運行的可靠性。接口的運用，還可以進行電路轉換，保證機電一體化產品中各個系統之間電流量的匹配，進而提高機電一體化產品的運行效率。

不同的機電一體化產品，其性能、工作原理等都存在差異，自然接口也不完全相同。也就是說，在運用接口技術連接子系統的各個模塊時，需要運用到不同的接口。技術人員根據實際情況將接口分成兩類，即機電接口與人機接口。機電接口是指執行機構驅動系統與傳感器之間的接口，它可以模擬信息的輸入與輸出，并為機電一體化系統提供平穩的電流，以保證機電一體化產品能夠保持一個有序的運行狀態。人機接口是指工作人員或者技術人員與計算機之間的接口，這種接口可以將工作人員的指令，利用計算機網絡進行編碼形成有效的信息數據，并通過接口在各個子系統之間相互傳遞信息，以滿足實際需要。

三、機電接口的重要作用

1.機電接口有助于控制設備的電平穩定轉換。利用機電接口能夠有效地使微機的I/O 芯片(一般都是TTL 電平)實現有機的過渡和穩定，以避免機械的損傷。

2.機電接口有助于增強設備的抗干擾性。在接口處使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統和控制設備在電器上加以隔離，能夠提高機電的抗干擾性。

3.機電接口有助于A/D(D/A)的轉換。在微機系統中，通過接口鏈接，使得彼此之間設置A/D 和D/A 轉換電路，以保證微機所處理數據之間的一致性。

四、接口技術在機電一體化中的運用

1.概述接口技術。在機電一體化技術發展的過程中，接口技術是隨之發展起來的新型技術。顧名思義，它是將機電一體化中各個組件、系統相互連接，使其發揮最佳效用的技術。接口技術在機電一體化產品中的應用，可以更加有效地使機電一體化產品中各個復雜的子系統模塊之間有效地連接起來，促進其數據、信息的傳遞與轉換，使機電一體化產品的性能得到提高。而隨著接口技術的發展，機電一體化技術也將得到更快的發展，并將向著網絡化、綠色化、智能化、模塊化方向發展，機電一體化產品的性能也將越來越高，為人們生產、生活提供更多的便利。

2.接口技術在機電一體化中的運用。眾所周知，接口技術在機電一體化中的應用，大大提高了機電一體化系統的性能，同時也促進了機電一體化技術的發展。

那么，接口技術到底是怎樣運用到機電一體化系統中的呢？

（1）連接機電一體化系統中的各個子系統模塊，充當“開關通道”。在機電一體化系統中，各個子系統模塊相互連接，再通過電子系統進行智能化控制，將信息系統中的數據、信息進行傳遞與轉換，使各個系統模塊都能夠在電子系統的控制下運作。要想實現以上功能，就必須有連續的電流，而在接口技術運用下的接口可以充當“開關通道”，工作人員只需正確操作開關執行器，為系統模塊之間的連接提供連續的、平穩的電流，就可以有效實現以上功能。

（2）工作人員可以根據需要手動接口，滿足工作需求。工作人員在操作監控機電一體化系統運作時，通過人機接口使系統按照工作人員的需要進行運作，這種被稱為人機接口。人機接口主要分成輸入與輸出接口，工作人員只需按照需要將指令通過硬件輸入系統，系統就會按照需要將指令編碼成信息數據，并通過接口傳遞給各個系統模塊，輸出相應的狀態、運行參數等，以實現工作人員監控機電一體化系統的目的，滿足工作需要。

（3）運用接口技術，可以有效提高系統輸出信號的質量。傳統的機電一體化技術中，接口的運用還不是很成熟，導致系統顯示的數據、信息等質量不高。隨著接口技術的不斷發展，越來越多的機電一體化系統在運用接口技術之后，有效地提高了數據、信息輸出的質量。工作人員能夠有效控制輸出的數據、信息等運行參數，對這些數據、信息等進行有效的調整，就可以實現監控生產過程的目的。

五、接口技術在洗煤廠PLC 自動化控制中的應用

PLC 可編程控制器接口主要包括基本I/O 接口及外設接口。

I/O 接口分為輸入接口及輸出接口，是PLC 與生產現場之間的連接部件，PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為PLC 對被控對象進行控制的依據，同時PLC 又通過輸出接口將處理結果送給被控對象以實現控制為目的。

同時PLC 配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器，PLC 通過這些通信接口可與監視器，打印機，其他PLC、計算機等設備實現通信，PLC 與監視器連接，可將控制過程圖像顯示出來，與其他PLC 連接，可組成多機系統連成網絡，實現更大規模控制，與計算機連接，可組成多級分布式控制系統，實現控制欲管理相結合。

除上述接口外，PLC 還有人機接口，人機接口裝置是用來實現操作人員與PLC 控制系統的對話，最簡單、最普遍的人機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕，轉換開關，指示燈，聲光報警器等器件構成。

六、運用接口技術需要注意的問題

接口技術是在機電一體化技術上發展起來的，所以在運用接口技術的時候，需要注意以下問題：技術人員在運用接口技術將接口連接于各個子系統模塊之間，需要注意接口技術是否與機電一體化技術相匹配，是否能夠符合機電一體化產品在性能上的要求，這些都是技術人員需要思考的問題。只有合理選擇、運用接口技術，才能為機電一體化產品的性能正常發揮起到基礎的作用；任何技術在運用過程中，都需要進行調試，以確保技術運用的科學性、合理性與可靠性。同樣，接口技術的運用也需要進行智能調試。一般來說，技術人員在運用接口技術連接各個子系統模塊之后，就要及時地進行系統測試與接口的智能調試，這樣才能在第一時間發現問題、解決問題，保證機電一體化產品的可靠運行，也可以為以后接口技術的發展提供參考；接口在使用過程中，人機接口是比較常見的，它是根據實際生產需要而進行的人工調整的接口，也就是說，這種接口是可調的。因此，技術人員運用接口技術必須積極思考機電一體化產品的實際生產效能，并注重接口技術的各項指標能夠按照要求合理調控，結合實際情況運用接口技術。這樣的接口技術才能保證機電一體化系統可以按照需要隨時進行調控，實現智能化、網絡化，提高接口技術的運用效果。

七、結束語

總而言之，在我國現階段的工業發展過程中，隨著我國工業化進程的不斷深入，一些相關的技術也隨之不斷發展。而在機電一體化系統中，接口技術是其中一項極為重要的技術。在機電一體化系統的設計中，要根據各個部件的具體功能要求來具體選擇適當的接口，注重接口的選擇。只有做到這些，才能做到不僅可以提高機電一體化系統控制性能的需要，也能夠做到確保系統運行的穩定性和可靠性。因此，筆者通過本文介紹了接口技術在機電一體化中的具體運用，便于讀者參考及學習。

參考文獻

[1]佘明輝.基于機電一體化系統接口技術的研究.江西電力職業技術學院學報，2006(4).

[2]林鴻珍.關于機電一體化中接口技術的應用分析.中國電子商務，2010(12).

篇8

關鍵詞：機電一體化、應用現狀、發展趨勢

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A

機電一體化是科學技術發展的必然成果，它將機械設備、電子信息和自動控制等相關技術有機的結合起來，成為一門綜合型高新技術產業，大幅度提高了工廠的生產技術水平。通過推廣新型電子技術對傳統工業產業鏈的改造，成為了當今提高工業生產管理水平，促進機電一體化產品的開發的重要措施。因此，加快機電一體化的課程研究已成為世界各國爭相研究的技術內容。

1機電一體化技術的特點

機電一體化作為一門綜合型的技術科學，它綜合了電子技術、計算機科學和機械技術相關方面的內容，使整個工業技術水平和相關生產產品更加系統性、科學性和完整性。在整個工業操作系統中，各個組成部分相互配合，協同工作，并且各項工作內容互相補充，使工業技術的發展不斷向著科學化、高效化的方向發展。機電一體化在現代工業中的得到普遍應用，其科學的技術特點主要體現在幾個方面：（1）機電一體化具有體積小，重量輕的特點。機電一體化融入了大量的新型技術產品，隨著新型半導體和集成電路技術的研究進展以及液晶顯示在機電一體化中的應用使得機電一體化體系中的控制和測量系統的重量和體積都大為減小。（2）機電一體化使整個生產作業過程的生產速度加快，精度變高。隨著工業生產集成電路的不斷優化改造，使得整個工業系統的各個操作步驟速度不斷提升并且精度變高。（3）擁有高度的集成控制系統。機電一體化往往可以通過改變計算機上的運行條件就可以改變操作流程的運動狀況，具有安全性高和操作簡單的特點。

2對機電一體化技術發展概況的探討

機電一體化自產生以來經歷了較長期的應用研究和發展歷程。我國機械制造業等相關工業在出現機電一體化技術之前，世界各國已開始從事大量有關對機械技術設計和自動化控制功能設計的研究，并且相關研究工作者為了配合工業較高的生產技術要求已經研究和開發了較多的機電一體化系列產品，隨著科技的進一步發展，機電一體化概念最早由七十年代日本人長期的研究和實踐工作總結出了機電一體化這一概念，并且機電一體化在以后的應用研究中得到不斷完善。在后來的十到二十年內,隨著信息技術的研究進展使電子計算機的性能逐步提高,電子信息技術被越來越多的機電一體化企業所采用來開展機電一體化產品,當時開展的典型的機電一體化產品像數控機床和汽車的電子控制系統等。而隨著科學對更大規模集成電路和微型電子技術的研究和投入使用，使機電一體化的機械電子結合形式更加方便靈活、組成內容更加全面具體而機電一體化的應用也變得更加廣泛。

3關于技術一體化技術的在未來幾年的發展趨勢

機電一體化是機械、控制、計算機等多學科的交叉融合,在當前很多工業生產中都離不開機電一體化的技術支持，相信在未來的工業發展中，機電一體化將會發揮著更重要的作用。當前，機電一體化的發展依托于相關科學技術的進步與發展,其在未來的主要研究和發展方向為數字化、智能化、網絡化、人性化、微型化、集成化和綠色化等。

3. 1 數字化

由于微控制器和接口技術的研究進展，使其成為了機電一體化產品數字化的條件基礎，又由于計算機信息網絡的迅速發展,為機電一體化的數字化發展提供了前進的方向,如機電一體化的虛擬設計和計算機集成制造等。向著技術數字化發展要求機電一體化產品的操作系統軟件具有較高的可靠性、通用性、易操作性、自身良好的診斷能力等。而機電一體化數字化的實現將更有利于工業生產流程的遠程控制操作、系統自身診斷和修復功能。

3.2 智能化

隨著技術設備的先進化和科技化，機電一體化處理器速度已經飛速提高和電子計算機變得更加高性能化，智能化是科學技術發展的核心以及工業發展的必然要求。因此為向機電一體化系統中嵌入智能控制算法，相關專家做了一系列智能產品的研究并將其投入到機電一體化行業中來，電子技術為智能化創造了條件，加上傳感器系統的高度集成化的技術進步，更加有力地推動了我國機電一體化產品向智能化方向發展，使機電一體化具有一定程度的判斷推理和自主決策能力。

3.3.網絡化

隨著當代計算機網絡的快速發展,計算機網絡帶來的各種遠程控制技術和監視技術也隨之而來。而機電一體化產品作為遠程控制系統的設備基礎,可實現局域網技術等使電器網絡化可行,網絡技術可把各種用途的設備通過網絡集成實現集中操作控制 ,讓人們更加方便快捷的實現各種技術設備的綜合運用。

3.4微型化

微電子技術的快速發展帶動了微型機電系統的發展，由于體積龐大和重量大的設備已不能滿足生產工作的需要，所以追求高新技術的微型化成為機電一體化發展的必然要求。微型機電一體化產品體積小、耗能少而且運動靈活，在許多高新技術產業都有著強大的優勢。它可以完成很多工作任務較難的工作，為當代的技術工業化發展帶來的巨大優勢。

機電一體化除了以上幾方面的發展方向，仍向著模塊化、人性化的方向發展，使機電一體化技術以符合人的意志進行工作，這些發展內容為機電一體化的科技化發展提供了新的發展方向和發展目標。相信未來的機電一體化事業將會是先進科學技術發展下的優秀結晶成果。

結語

機電一體化在當代制造行業中的應用研究和發展加快了工業的先進化和科技化技術水平。機電一體化作為當代相關制造行業的重要核心技術，技術上的改革和各個組成部分的技術支持是實現更大發展的基礎，隨著機械技術、計算機技術和自動化技術的進一步發展，擁有更完整、更科學的系統體系已成為機電一體化未來發展的重要目標。在機械技術中我們要合理使用電子信息技術，使整個工業流程的運行和相關企業的產品性狀都有較大的良性改變，讓產品擁有更高的功能特性和附加價值，為社會各個領域帶來更大的經濟效益。

參考文獻

[1]裘加杰. 機電一體化的未來發展趨勢探微. 大眾科學，2007

篇9

關鍵詞：機電一體化；應用現狀；發展前景

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：

一、機電一體化技術的內涵

機電一體化技術是將多種技術進行整合，并且將其在實際生產中加以應用的一種技術?，F代化的機電設備基本上都可以稱為是機電一體化設備。機電一體化的技術整合度之高，包含了機械、電子、傳感器技術、微電子、信息技術、信號變換技術、接口技術等多種傳統和新興技術。機電一體化技術當中，機械技術作為基礎技術是最重要的一項，機械技術的研究重點是如何使機械實現機電一體化。從而達到結構、材料、性能上的改進，來實現減輕重量、改善精度、提高性能的目的。計算機信息技術是機電一體化中較為重要的輔助因素之一。信息的交換、預算、決策、人工智能等等都屬于計算機處理技術。機電一體化的運用，大大提高了機械工程技術的效率，不僅僅可以更好的實現機械工程的各種要求，還可以實現自動檢測、處理、調節、控制等等。機電一體化產品在某些方面已經實現了智能化操作，智能化是其與普通機械技術最根本的區別。隨著當前科學技術與生產力的不斷發展，機電一體化也越來越受到重視，當前我國的機電一體化發展還處于初級階段，仍然還有較長的道路要走。

二、機電一體化技術的發展現狀

1.初級發展階段

二十世紀六十年代以前的時間是機電一體化技術發展的初級階段，在初級發展階段，人們開始能夠自覺利用電子技術的成果完善機械產品的性能，在二戰之后，戰爭在使科技發展滯后的同時，也促進了電子技術和機械產品的結合，在戰爭期間這種結合主要應用與軍事，在戰爭結束夠，電子技術與機械產品的結合用于經濟發展中，并為經濟的發展帶來了巨大的作用，由于機電一體化技術剛剛產生，人們對這種技術的認可程度還不高，機電一體化技術還未得到廣泛運用，這個階段的機電一體化技術還算不上是真正的機電一體化技術。

2.深入發展階段

從二十世紀六十年代到九十年代后期，機電一體化技術到了迅速發展階段，在這一階段，機電一體化技術逐漸智能化，并在迅速發展的基礎上不斷深入。這一時期，機電一體化技術中又加入了光學和通信技術，微細加工技術在初現在機電一體化技術中，同時，對機電一體化的系統分析和學科體系也進入了深入發展的階段，神經網絡技術、人工智能技術、光線技術的發展為機電一體化技術拓寬了發展前景，促進了機電一體化技術的發展與進步。這個階段的機電一體化技術為當前的機電一體化發展打下了堅實的基礎。

3.規劃發展階段

在二十世紀八十年代初期，國家就對機電一體化技術進行了研究，并且國務院還把機電一體化技術列入了863計劃中，還成立了專門的機電一體化領導小組，由于國際機電一體化技術在飛速的發展過程中，我國充分考慮到國外技術的發展對我國的影響，還把機電一體化技術的發展方向與影響納入九五規劃和發展綱要中，不僅是國家對機電一體化技術非常重視，很多高等院校、國家企業也對機電一體化技術進行了研究與應用，并取得了一定的成果。當前階段的機電一體化發展為我國的綜合國力的提升做出了重要的貢獻。

三、機電一體化技術的發展趨勢

1.系統化的發展趨勢

二十世紀九十年代后，計算機技術得到了空前的發展，網絡的普遍與發展為科技的發展、工業的生產、政治、軍事，甚至教育領域都帶來了巨大的作用，網絡的發展加快了我國全球化步伐，全球的經濟與生產將會連成一片，企業競爭的范圍也走出了國家，走向了世界，國際間的交流與合作促使了機電一體化技術的發展，一旦機電一體化技術有了新的發展動態，新成品就會通過網絡渠道暢銷全球，網絡技術的發展也促進了遠程控制技術與監視技術的發展，機電一體化技術生產出的產品也將會成為遠程控制技術的終端設備。

2.智能化的發展趨勢

智能化是機電一體化區別于傳統機械技術最根本的特征，同時也是機電一體化技術發展的趨勢。二十一世紀對智能化更為重視，機電一體化要想更好地滿足新形勢下社會發展的需求，就必須重視智能化的發展。智能化的發展，要求今后的機電一體化在操作控制中，充分地吸收人工智能、運籌學、計算機信息學、混沌動力學等新的學科知識，模擬人類智能，更好的實現對人類的模擬。雖然機電一體化不能從根本上與人類的智慧相比較，但是其智能化的發展趨勢可以在越來越多的領域應用，并且為人類節約更多的人工成本。

3.微型化的發展趨勢

微型化也是機電一體化將來發展的一個整體趨勢。微型化興起的時間不長，從上世紀末開始興起，主要是傳統的機電一體化往往較為龐大，不便于正常工作的展開。微型化不僅僅是指所需要的機械設備向微型化發展，更重要的是向微電子系統發展。微電子系統要向微米甚至納米技術發展，才能更好的促進機電一體化技術的發展。微機電一體化的實現，在生物、醫療、通信、軍事、制造等多個領域都有較強的影響。但是微機電一體化的目前也存在一定的瓶頸，那就是微機電技術，雖然當前微電子技術已經發展的較為先進，但是由于機電設備的復雜性，造成了機電技術還不能達到與微電子技術同等的技術水平，但是隨著科技的進步，微機電技術一定也能得到更好的發展，從而促進機電一體化整體的微型化水平。

4.模塊化的發展趨勢

模塊化的實現是機電一體化設計過程中較為重要的一個環節。模塊化的工作量較大且較為繁瑣，各種設備的生產廠家較多，如果不能很好地實現各個零部件之間的緊密配合，就有可能使得機電一體化技術不能很好地實現，這就需要對機電一體化進行模塊化設計。模塊化設計就是將多個要素組合在一起，構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體，從而生成一個新的系統，產生不同的功能。機電一體化如果能夠實現模塊化設計，必然大大減少設備之間的不兼容概率，不僅僅能夠更好地實現其基本功能，甚至能夠促進一些新的功能的開發與應用。

5.綠色化的發展趨勢

在過去傳統的發展觀念中，人們過于追求經濟的發展，對環境和能源問題往往不去重視，現代隨著人們生活水平逐漸提高，環境問題日益惡化，多種能源面臨枯竭，國家和人們才重視到環境保護與經濟發展之間的關系，這時綠色產業就有更大的發展空間，綠色化產品不僅是時展的趨勢，也是機械一體化技術的發展趨勢。綠色產品能夠使用最少的資源，達到最大的經濟效益，同時對環境造成最小的污染，綠色產品在制造、使用和銷毀的過程中都能夠符合環境保護的要求，也不會威脅到人類的生存健康，因此具有很大的發展前途。

四、總結

由于社會對機電一體化技術的認可，使得機電一體化技術在發展的過程中取得了一定的成果，但機電一體化技術的發展時間畢竟不長，在發展的過程中還會面臨很多困難和問題，我們應該堅持科學的發展觀，認真分析機電一體化技術發展的現狀，結合我國經濟與科技發展的實際，使得機電一體化能夠在國家的發展當中做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]張智慧.淺談機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].中國高新技術企業,2008(24).

篇10

關鍵詞：機電一體化 發展過程 發展趨勢

一、前言

隨著現代科學技術的不斷發展，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革命與發展。在機械工程領域中，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等發生了翻天覆地的變化，從而將工業生產由"機械電氣化"帶入了"機電一體化"為特征的發展階段。

二、概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，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，還將會被賦予新的內容。但是它的基本特征可概括為：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、可靠性高和低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統處于最優化的系統工程技術。由此產生的功能系統，就組成為一個機電一體化系統或者說機電一體化產品。

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本質區別。機械工程技術是由純技術發展到機械電氣化，仍然屬于傳統機械。但是發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、自動調節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的區別。

三、機電一體化的發展過程

"機電一體化"這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。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合。國內早期將"機電一體化技術"與"機械電子學"并用，近年來"機電一體化"更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統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，產生了"光機電一體化"的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網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行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統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的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。

四、機電一體化的發展趨勢

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、相互發展。專家預測，未來機電一體化技術將向以下幾個方向發展：

（一）智能化方向

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的研究中得到重視，機器人與數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與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的飛速發展。

（二）光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源、（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

（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而又非常重要的事。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，以便各個部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時間內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。

（四）柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的"冗余度"，有較強的"柔性"，能較好地應付突發事件，被設計成"自律分配系統"。在這系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的"自律性"，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產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的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

（五）網絡化方向

上個世紀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?，F場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（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（computerintegratedappliancesystem，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。

（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。

（七）仿生物系統化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于"靜態"時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便"死亡"，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，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；而另一方面，資源減少，生態環境受到了嚴重污染。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。

（九）系統化方向

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。

五、結束語

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，相信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[M].北京：科學出版社，2004.