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篇1

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展背景；趨勢(shì)

【分類號(hào)】：TU855

前言：近些年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了不同學(xué)科的相互交叉與滲透，并引發(fā)了幾乎所有工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。再加之微電子技術(shù)的飛速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透，機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)方式及其管理體系均發(fā)生了巨大變化，目前，關(guān)于“機(jī)電一體化”含義尚未取得統(tǒng)一的定義，較為普遍的提法是“日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)”經(jīng)濟(jì)研究所對(duì)機(jī)電一體化概念所做的解釋：“機(jī)電一體化是在機(jī)械主功能、功力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱?！彪S著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“機(jī)電一體化”還被不斷地賦予新的內(nèi)容。但其基本概念的含義可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化而建立起來(lái)的一種新的科學(xué)技術(shù)。它使生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化，機(jī)電產(chǎn)品智能化，極大地提高了生產(chǎn)效率。一場(chǎng)“機(jī)電一體化”革命蓄勢(shì)待發(fā)。

一。機(jī)電一體化的發(fā)展背景

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的趨勢(shì)，這完全取決于機(jī)電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。

（一） 使用安全性和可靠性提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。機(jī)電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。

（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

（三）使用性能改善

機(jī)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(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作

二.形勢(shì)。

我國(guó)用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度我國(guó)用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場(chǎng)占有率的呼聲高，有壓力。

我國(guó)用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來(lái)我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問(wèn)題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問(wèn)題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革，而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來(lái)新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國(guó)研制、開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，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(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

三.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

（一） 智能系統(tǒng)化

所謂智能系統(tǒng)化，是指機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用模式化和開放式的總線結(jié)構(gòu)，機(jī)電系統(tǒng)各部分可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意組合，這是機(jī)電一體化和傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一。另外，機(jī)電產(chǎn)品的通信功能大大加強(qiáng)，局部網(wǎng)絡(luò)開始被大范圍地使用?？傊?，未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電產(chǎn)品開始往著生物系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

（二） 微型化

未來(lái)的機(jī)電一體化將會(huì)高度融合微機(jī)械技術(shù)、軟件技術(shù)和微電子技術(shù)，所以未來(lái)的機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)能進(jìn)行精細(xì)操作，在航空航天、生物醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。

（三） 規(guī)范化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類繁多，研制和開發(fā)工作相當(dāng)復(fù)雜，所以需要制定一系列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范生產(chǎn)過(guò)程。在這種形勢(shì)背景下，機(jī)電一體化開始向著規(guī)范化的方向發(fā)展，如此一來(lái)，不僅可以迅速開發(fā)新產(chǎn)品，而且還可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

（四）網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂，因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。

（五）綠色化趨勢(shì)

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

（六） 集成化 集成化既包含各種技術(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)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。

（七） 帶源化 是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 人性化 機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機(jī)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(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

篇2

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；綜合技術(shù) ；發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)學(xué)科，它是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。設(shè)備的安全性能高。

2、生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)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(fù)合功能且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。

4、使用性能改善。機(jī)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(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。

5、調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)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(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)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(duì)象，只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入，即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

良好的可靠性和較廣的實(shí)用性使機(jī)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(jī)床

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化技術(shù)最直接的體現(xiàn)和產(chǎn)物，隨著機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)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(chǔ)。沒有機(jī)電一體化技術(shù)的這一綜合學(xué)科的有機(jī)融合，就沒有現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)。因此，數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越表現(xiàn)是對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)最直接的肯定。

2、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)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(lái)控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。

3、柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

4、工業(yè)機(jī)器人

第1代機(jī)器人也叫示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，但缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能；第3代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，能在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)。

三、發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有以下幾點(diǎn)：

1、智能化：智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。智能化是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)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(luò)化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

3、模塊化：模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

4、微型化：微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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)。

5、系統(tǒng)化:其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)，未來(lái)的機(jī)電一體化更注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。

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關(guān)鍵字：機(jī)電一體化 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

前言

機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,是跨學(xué)科技術(shù)。從機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展歷程,可看出機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。

1機(jī)電一體化的基本概要

機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大和完善。

2機(jī)電一體化的發(fā)展背景

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展， 機(jī)電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的趨勢(shì)，這完全取決于機(jī)電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過(guò)程中， 遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。機(jī)電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。 2.2生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

2.3 使用性能改善

機(jī)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(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。

3 機(jī)電一體化的核心技術(shù)

3.1機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

3.2 信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過(guò)程中，與工作過(guò)程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行，因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實(shí)際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

3.3系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

3.4 自動(dòng)控制技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補(bǔ)償?shù)?。機(jī)電一體化產(chǎn)品中自動(dòng)控制功能的不斷擴(kuò)大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過(guò)自動(dòng)控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過(guò)程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并自動(dòng)實(shí)施切換，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的有效利用率提高。

3.5 傳感檢測(cè)技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。

3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法， 將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個(gè)功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過(guò)協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來(lái)保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效率和操作方便等。

4 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1智能化趨勢(shì)

智能化作為一個(gè)多個(gè)專業(yè)的邊緣科學(xué)，是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。 例如：冷凍機(jī)組，通過(guò)測(cè)量各類物理量與微機(jī)內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定的對(duì)應(yīng)的參數(shù)比較，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的啟停、報(bào)警、故障自修復(fù)等事宜。

4.2模塊化趨勢(shì)

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品涉及各行各業(yè)，種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。 例如在OA產(chǎn)品中的電腦與打印機(jī)等各類外設(shè)之間，各個(gè)廠家通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口（UBS）實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體。

4.3網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 這些技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在OA中司空見慣，經(jīng)過(guò)權(quán)限級(jí)別，可以實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)。

4.4 微型化趨勢(shì)

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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。

4.5綠色化趨勢(shì)

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型材料不斷涌現(xiàn)，和現(xiàn)實(shí)對(duì)綠色材料的需要的催生下，綠色化在幾點(diǎn)一體工業(yè)中將會(huì)發(fā)生日新月異的發(fā)展。

4.6系統(tǒng)化趨勢(shì)

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4.7大眾化趨勢(shì)

產(chǎn)品只有成為普羅大眾都能理解、需要，才能具有強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)性，生命才會(huì)長(zhǎng)盛不衰。成為建筑以及日常生活中不可缺少的商品。機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)產(chǎn)品來(lái)展示的，經(jīng)過(guò)網(wǎng)路化、模塊化等技術(shù)的攻關(guān)，成為生產(chǎn)、生活中的消費(fèi)品將屬于必然。建筑中的空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)溫度、壓力、流量等各類非電物理參數(shù)，通過(guò)傳感器、變送器傳輸?shù)街醒胩幚砥?，電流、電壓、頻率等電氣參數(shù)通過(guò)采樣傳輸?shù)街醒胩幚砥?；中央處理器的芯片?dāng)前已經(jīng)可以進(jìn)行編程處理；這樣各類用戶根據(jù)自己的需要，選用模塊、處理器等硬件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者售后服務(wù)獲取軟件資料和程序，通過(guò)協(xié)議等進(jìn)行簡(jiǎn)短的鏈接與安裝調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)用戶的目的。

5結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

篇4

[關(guān)鍵詞] 機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 趨勢(shì)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。

一、機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般包括五大組成要素，即結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素。

（1）結(jié)構(gòu)組成要素。結(jié)構(gòu)組成要素（即機(jī)械本體）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。

（2）動(dòng)力組成要素。動(dòng)力組成要素（即動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（3）感知組成要素。感知組成要素（即測(cè)試傳感部分）對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。

（4）職能組成要素。職能組成要素（即控制及信息處理部分）將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。

（5）運(yùn)動(dòng)組成要素。運(yùn)動(dòng)組成要素（即執(zhí)行機(jī)構(gòu)）根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。

二、機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(wú)法大量推廣。

20世紀(jì)70年代―80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法、機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。近年來(lái)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，更為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。所有這些研究，都促使了機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

三、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、個(gè)性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。筆者認(rèn)為機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展：

一是光機(jī)電一體化方向。一般機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動(dòng)力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成。引進(jìn)光學(xué)技術(shù)，利用光學(xué)技術(shù)的先天特點(diǎn)，就能有效地改進(jìn)機(jī)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)。

二是柔性化方向。未來(lái)機(jī)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(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)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(yīng)。其特點(diǎn)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(dòng)”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(gè)系統(tǒng)。

三是智能化方向。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)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)）的發(fā)展。

四是仿生物系統(tǒng)化方向。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)（工作）時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）工作時(shí)，生物就很有活力。就目前情況看，機(jī)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(shì)，但還有一段很漫長(zhǎng)的道路要走。

五是微型化方向。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒有必要再區(qū)分機(jī)械部分和控制器部分了。那時(shí)，機(jī)械和電子完全可以“融合”機(jī)體，執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向

六是綠色化方向?，F(xiàn)今，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展令我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。一方面，生活安定舒適，物質(zhì)文明與精神文明高度發(fā)達(dá)；另一方面，資源能源匱乏，生態(tài)環(huán)境失衡，不可修復(fù)的重度污染，令人們深思而后行，用“腦袋”去看地球，用實(shí)際行動(dòng)去拯救地球。所以，設(shè)計(jì)開發(fā)出綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是時(shí)展的必然趨勢(shì)。從產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、使用維護(hù)直至報(bào)廢銷毀的全部生命周期中，一個(gè)好的機(jī)電一體化產(chǎn)品不但能夠滿足人們的需求，同時(shí)又不影響生態(tài)環(huán)境，高效節(jié)能，報(bào)廢后可以回收循環(huán)再利用，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。開發(fā)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品鑄就綠色和平的星球。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化的發(fā)展是許許多多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是現(xiàn)今社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。今后，與機(jī)電一體化相互融合的技術(shù)會(huì)越來(lái)越多，越來(lái)越先進(jìn)，隨著人類文明的高度發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)將迎來(lái)一個(gè)嶄新的時(shí)代―人工智能機(jī)械人的時(shí)代！

參 考 文 獻(xiàn)

[1]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版，2004.

[2]萬(wàn)遇良.二十一世紀(jì)的機(jī)電一體化技術(shù)[J].機(jī)電信息，2005,（10）.

[3]李宜海.關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)若干問(wèn)題的探討[J].科技資訊.2008,(3)

[4]修其麗.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].才智，2011,(6)

篇5

關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化 制造技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

1.緒論

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式，以及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

2.機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)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(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其還將被賦予新的內(nèi)容。但它的基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)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(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)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)，就稱為機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)，以及其他新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)，等等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，而且是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

3.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下。

3.1智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)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、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但我們可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3.3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育，以及人們的日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（home net）將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)（Computer Integrated Appliance System，CIAS），使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.6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(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來(lái)的。

篇6

【關(guān)鍵詞】煤炭機(jī)電一體化技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

前言

中國(guó)資源儲(chǔ)蓄量和產(chǎn)量很龐大，但是因?yàn)槿丝诒姸啵砸彩且粋€(gè)能源小國(guó)。面對(duì)這種狀況，我國(guó)有關(guān)部門和企業(yè)正在不斷地優(yōu)化采煤工藝中的各方面技術(shù)，以不斷的增強(qiáng)我國(guó)采煤工業(yè)實(shí)力。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用和關(guān)注，它作為一門先進(jìn)的綜合化采煤技術(shù)，直接的提高了礦井的生產(chǎn)能力。那么到底什么是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)？它在我國(guó)運(yùn)用的現(xiàn)狀又如何，接下來(lái)筆者針對(duì)以上問(wèn)題來(lái)探討一下煤礦機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展方向。

1、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵

在我們的印象中，可能比較狹義的將機(jī)電一體化歸屬在機(jī)械制造行業(yè)中。其實(shí)機(jī)械制造行業(yè)只是較早的引入了機(jī)電一體化技術(shù)，在以后各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中，對(duì)機(jī)電一體化都有了不同的定義與內(nèi)涵。但是一般來(lái)講，機(jī)電一體化是指在原有的機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)之上，再運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)等具有時(shí)代特征的技術(shù)設(shè)備，使原有的生產(chǎn)模式和生產(chǎn)手段更加的具有科學(xué)性。而煤礦機(jī)電一體化，就是將機(jī)電一體化運(yùn)用在煤炭行業(yè)中，作為一種新型的技術(shù)來(lái)提高原來(lái)的機(jī)械操作水平，控制了煤礦工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)。在進(jìn)行煤礦開采工作時(shí)，用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)控制整體操作，并嚴(yán)格深入煤礦開采工作的每個(gè)環(huán)節(jié)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算和監(jiān)測(cè)煤礦開采工作的進(jìn)度。并采用自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程挖掘機(jī)的操控，提高了作業(yè)質(zhì)量和進(jìn)程。在礦井中的安全情況監(jiān)控方面，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和匯報(bào)，有效地避免安全事故的發(fā)生。

2、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)運(yùn)用的現(xiàn)狀

因?yàn)槲覈?guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比起國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)起步較晚，所以機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦企業(yè)中發(fā)展也比較落后。隨著計(jì)算機(jī)的逐漸發(fā)展與應(yīng)用，加速了機(jī)電一體化在煤礦工作中的應(yīng)用，但是跟西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間還是存在著很大的差距，除了具體的機(jī)械設(shè)備上的落后，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)還未成熟。但是我國(guó)的煤炭機(jī)電一體化也取得了很大的成就，主要體現(xiàn)在對(duì)綜合液壓支架的應(yīng)用、對(duì)鋼絲繩損耗定量檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用等方面，都取得了明顯的進(jìn)步。

2.1機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有一下特點(diǎn)：

①良好的牽引特性：可以在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使其克服阻力移動(dòng)，也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。

②可用于大傾角煤層：牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機(jī)可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。

③運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨a損外，其它元件均無(wú)磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長(zhǎng)，維修工作量小。

④反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性好：電控系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。

⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高：電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達(dá)99%，而液壓采煤機(jī)的效率只有65%～70%左右。

1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國(guó)第一臺(tái)采用交流變頻調(diào)速M(fèi)G344-PWD型薄煤層強(qiáng)力爬底板電牽引采煤機(jī)以來(lái)，我國(guó)的電牽引采煤機(jī)有了較快的發(fā)展。國(guó)內(nèi)上海天地公司、太原礦山機(jī)械廠、西安煤機(jī)廠、雞西煤機(jī)廠等都生產(chǎn)交流變頻和直流電牽引采煤機(jī)，而且得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)近20年的研制開發(fā)，我國(guó)的電牽引采煤機(jī)一逐步走向成熟，為煤礦生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用。

3、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展方向

3.1智能化

智能化系統(tǒng)作為一門新興的技術(shù)，是很多技術(shù)都想達(dá)到的最終效果。煤炭機(jī)電一體化在智能方面還存在很多缺陷，所以在以后的發(fā)展中，要開發(fā)更多的技術(shù)應(yīng)用在煤炭機(jī)電一體化技術(shù)上，增加煤礦機(jī)電一體化的功能與應(yīng)用。使其更加的智能，為煤礦開采工作帶來(lái)更多的方便，尤其是在作業(yè)時(shí)，智能化技術(shù)的應(yīng)用，不僅保證了工作質(zhì)量與工作進(jìn)程，更是最大程度的提供了礦井內(nèi)的準(zhǔn)確、全面的信息，保證了礦井工作人員的人身安全。

3.2微型化

在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中，微型化尚未成熟。隨著微電子技術(shù)的開發(fā)和興起，微型化也隨之流行。微電子技術(shù)在機(jī)電技術(shù)一體化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。大型的生產(chǎn)機(jī)械在很大程度上為煤礦工作帶來(lái)了不便，而且使其受阻礙不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素有很多。而微電子技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微型化則解決了這些問(wèn)題，微型機(jī)械也備受關(guān)注和應(yīng)用。雖然在煤礦機(jī)電一體化發(fā)展的過(guò)程中存在一些問(wèn)題，但是也是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展中不得不走的道路。

3.3系統(tǒng)化

當(dāng)前煤礦企業(yè)中機(jī)電一體化所包含的范圍越大越廣，所涉及的技術(shù)范圍也隨著增加，正是因?yàn)閼?yīng)用技術(shù)繁多，人們就將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何組合來(lái)自各個(gè)方面的技術(shù)，使其發(fā)揮更大的作用。將煤礦機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的探究與應(yīng)用，最大化的避免在運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，充分的利用他們的優(yōu)勢(shì)，使機(jī)電一體化技術(shù)以最大的效率運(yùn)用在煤礦開發(fā)工作中。

3.4綠色化

現(xiàn)在全球都在提倡環(huán)保，進(jìn)行綠色生產(chǎn)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的額增強(qiáng)，對(duì)各個(gè)企業(yè)的環(huán)保工作也越來(lái)越重視。因此，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)以綠色安全無(wú)公害為里程碑，優(yōu)化生產(chǎn)模式，在每個(gè)環(huán)節(jié)都要環(huán)保放在首位，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)保護(hù)的共同發(fā)展，不能因?yàn)檠矍袄娑鲆暳碎L(zhǎng)遠(yuǎn)利益。所以實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電一體技術(shù)的綠色化，是迎合社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。

4、小結(jié)

隨著機(jī)電一體化在我國(guó)煤礦企業(yè)的應(yīng)用，是礦井作業(yè)更加的安全高效。在煤礦機(jī)電一體化的運(yùn)用過(guò)程中，雖然暴露出了很多問(wèn)題，但是我國(guó)有關(guān)企業(yè)單位及時(shí)針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，使當(dāng)前的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)取得了一定的成就，并不斷的向智能化、系統(tǒng)化、微型化和綠色化發(fā)展。為我國(guó)的煤礦開發(fā)事業(yè)的順利進(jìn)行掃清了道路，更有助于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)家的繁榮富強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]周俊麗.煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，（7）：52-53.

篇7

【關(guān)鍵詞】 機(jī)電一體化 電子技術(shù)

Abstract:This paper focuses on the development trend of mechanical system.

1.機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)

自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,“機(jī)電一體化”技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意。

1.1“機(jī)電一體化”的發(fā)展歷程。

1.1.1數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,寫下了“機(jī)電一體化”歷史的第一頁(yè)。

1.1.2微電子技術(shù)為“機(jī)電一體化”帶來(lái)勃勃生機(jī)。

1.1.3可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機(jī)電一體化”提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)。

1.1.4激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使“機(jī)電一體化”躍上新臺(tái)階。

1.2“機(jī)電一體化”發(fā)展趨勢(shì)。

1.2.1光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。

1.2.2自律分配系統(tǒng)化――柔性化.未來(lái)的機(jī)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(qiáng)的“柔性”,能較好地應(yīng)付突發(fā)事件,被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù),同時(shí)具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)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(dòng)”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。

1.2.3全息系統(tǒng)化――智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯,智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡(jiǎn)單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。

1.2.4“生物一軟件”化-仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定,但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物:當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí),生物便“死亡”,而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí),生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體,但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物--軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)是硬 件(肌體)--軟件(大腦)一體,不可分割?？磥?lái),機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。

1.2.5微型機(jī)電化--微型化。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”,機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。

2.典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品

機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。

3.發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策

3.1加強(qiáng)統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃

目前,從事“機(jī)電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計(jì)劃。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制,難免只考慮局部利益,市政府各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題,全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議市政府責(zé)成有關(guān)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,制定出統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃,避免開發(fā)上重復(fù),生產(chǎn)上撞車!

3.2強(qiáng)化行業(yè)管理,發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用

目前,“機(jī)電一體化”較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu),根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神,以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn),我們建議,盡快加強(qiáng)機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè),賦予其行業(yè)管理職能。

“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)--理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面,要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè);要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體,組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整,進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……

3.3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(guò)宣傳群眾,造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍,如盡快為外商到投資發(fā)展“機(jī)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(jī)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(jī)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(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展,對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰;大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造,對(duì)有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目?jī)?yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持,對(duì)在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。

在經(jīng)濟(jì)政策上,要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì);銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)項(xiàng)目上傾斜;成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金,支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。

3.4突出發(fā)展重點(diǎn),兼顧“兩個(gè)層次”

機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣,而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的,因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘,而應(yīng)分清主次,大膽取舍 ,有所為,有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是“面上”的工作,即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計(jì)算機(jī))裝置,使“機(jī)械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是“提高”工作,即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初,就把“機(jī)械”與“電子”統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮,使“機(jī)械”與“電子”密不可分,深度結(jié)合,生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。

我們認(rèn)為,“機(jī)電一體化”發(fā)展,當(dāng)務(wù)之急,重中之重是:

抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置--交流變頻調(diào)速器、逆變焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器等,用電力電子技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造。

抓緊推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng),改造機(jī)床設(shè)備;開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)。

抓緊開發(fā)、生產(chǎn)中小型PLC,用PLC進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程控制。

篇8

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化;趨勢(shì);技術(shù)

一、緒論

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

二、機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主要功能即動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)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(xué)科,隨著科學(xué)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(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)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(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)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(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。同時(shí),機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合與拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純機(jī)械技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù),其主要功能依然是代替和放大的體力工作。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)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,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)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(wú)法大量推廣。

20世紀(jì)70―80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是:第一:機(jī)電一體化(mechatronics)一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);第二:機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;第三:各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20世紀(jì)90年代后期至今為第三階段,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)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(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,也取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機(jī)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(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集成減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),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(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3.網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)等學(xué)科技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟?lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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。

5.綠色化。工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。

篇9

機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞

機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀產(chǎn)品制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

0．緒論

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1．機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)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(xué)科，隨著科學(xué)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(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)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(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)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(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)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眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2．機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(wú)法大量推廣。

20世紀(jì)70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)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(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。

3．機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：

3.1智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)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、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)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(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3.3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)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(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)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綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.6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(jìn)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(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)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(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來(lái)的。

4．結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。

5．參考文獻(xiàn)

1.李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．

2.李運(yùn)華．機(jī)電控制．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003．

3.高鐘毓．機(jī)電控制工程．北京：清華大學(xué)出版社，2002．

篇10

一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用

我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。

二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)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(wú)法大量推廣。