机电一体化趋势范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇机电一体化趋势范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）78-0041-02

0 引言

当前，电子、通讯等方面的技术得到了革新，有效的推动了机电一体化的研究，并实现了机械和电子技术之间的融合。尤其是在微型计算机、集成电路产品进入到市场后，为机电一体化的深入研究和发展创设了积极的条件。与此同时，国内高等院校以及相关企业单位都在进行了相关的研究，为机电一体化的发展和技术革新搭建了坚实的基础。

1 我国机电一体化技术的发展现状

我国于上世纪80年代开始针对机电一体化技术进行了研究，国家也为此投入了多项人力物力，在2010年的发展纲要中，明确指出要针对机电一体化技术进行革新和发展，并提出了相关的策略。及至到上世纪90年代，机电一体化已经迈入到另一个发展的进程，其突出特征主要体现在以下三个方面：其一，光学、通信等社会领域的技术已经应用到机电一体化技术的研创过程中，尤其是随着微细加工技术在其中的广泛应用，有效的带动了微机电一体化技术的发展；其二，机电一体化系统无论是在设计阶段，还是在集成分析过程中，都已经迈入了智能化的发展阶段，并把其作为一门学科进行独立的研究；其三，随着光纤技术、人工智能技术等新型技术的深入研究和应用，有效的为机电一体化技术的发展创设了一个更为宽广的发展空间。

2 机电一体化的发展趋势

长期以来，工业一直都占据我国社会经济的主导地位，工业的领先发展也在不同程度上促进了机械制造产业的快速发展，特别是对机电一体化的技术发展上发挥了重要的作用。事实上，机电一体化是一种综合的技术领域，以电子技术及其相关的应用作为发展的中心部分，其中微型计算机在社会各个领域中发挥的作用更加的突出。

2.1 智能化

在机电一体化的不断发展进程中，智能化是作为它根本的发展趋势，同时也是体现相关机电产品的有效渠道。智能化是对工业机械操作系统的一种简述，它还具备多个方面的能力，如推断力、决策力等。现代化的机电一体化与传统的技术相比较，要真正保证它的智能化推进就应该基于现代机械理论的发展过程中，同时还应不断的结合生理学、计算机科学等方法和理念，在吸收芯片技术等取得的成果来实现。基于智能化的基础上，机电一体化的视角焦点集中在产品的整体性能上，当前自动清洁机等产品都已经步入到了研创的发展阶段，正是通过对这些产品实行智能化的控制和处理，才能进一步的保证产品的综合质量。

2.2 集中监控化

集中监控化在机电一体化中的应用日益深入，它的突出优势就是能有效的保证设备的正常运行和管理。它与传统的机电产品相对比可以得知，在集中监控下的设计过程中，更多的是注重各个支部功能的合一作用行，换句话说，在中央监控系统的监测下，只要其中某一个系统发生了阻碍，就可以得到及时的发现，并对其进行处理。随着机电一体化不断的发展，更加注重相关设备的安全性，并借助技术上的革新来保证机电设备的集中监控化。

2.3 网络化

当前已经进入到了计算机网络的时代，网络也已经覆盖到各个社会领域中，自上世纪90年代后，我国的机电一体化在研创的过程中就开始与网络技术相接轨，并在网络技术的支撑下取得了一定的成效。特别是进入到21世纪后，以网络技术为基本媒介的远程技术在社会上兴起，促使远程控制技术在我国的机电一体化领域中得到了广泛的应用，从而有效的引领机电技术迈向了新时代。在今后的机电一体化发展过程中，网络技术能在一定程度上保证产品的安全性和作用性。

2.4 微型化

微型化的基本特征是不需要对机械和控制进行相互的区别，而是实现了两者之间的充分融合，所以对于机电一体化的研究和应用来说，就不需要把传感器、CPU等核心部分进行相的分离，并且缩减了产品的体积，促使机电一体化在技术上取得了全新的成就。我国已经陆续的研创出一些微机电一体化产品，这些产品也在我国军事、通讯等领域中得到应用，但我国现今仍然还存在微机械技术处在低水平的棘手问题，在今后的技术研究中应针对这些问题进行突破。

2.5 PLC技术的应用

PLC的全称是可编程逻辑控制器，它具备逻辑监控、数据采集等功能，因此，它在机电一体化的领域中，可以实现高速脉冲输出与接收，并在这一功能下还具备了传感器。这与传统的机电系统相对比，PLC技术在机电一体化中广泛运用可以保证数量的控制，并可以使相关的数据得以显现，这就有助于管理人员对各种数据进行及时的统计。另外，PLC技术在机电一体化中的应用还表现出通讯功能，实现了运动控制、通信联网等功能的实现。

3 结论

总之，虽然我国的机电一体化技术已经取得了较为明显的成绩，但相对于发达国家来说仍然存在一定的差距。但是在我国社会经济的推动下，尤其是在机械制造业等领域的快速发展下，我国的机电一体化技术必然迈向新的发展道路，对于机电一体化今后发展趋势的研究也具有现实的意义，是实现农业大国转向工业大国的基础条件。与此同时，在推动机电一体化技术革新的过程中，我国也十分注重技术的创新发展，对现存的不合理技术格局进行全面的改编，并使其与国际的技术力量相融合。

篇2

中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：

机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。

一、机电一体化的核心技术

1.机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2.计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3.系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4.自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5.传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

6.伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化的发展进程

1.数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

2.微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。

3.可编程序控制器（PLC）的应用于工业：上世纪60年代后期，美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController（MODICON）取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟，全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。

三、机电一体化向智能化迈进

20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：

1.智能化：是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

2.网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.微型化：兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

4.绿色化：机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

5.系统化：其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

结束语：

当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

篇3

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

一、光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

二、研究现状和发展趋势

1、研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2、发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

篇4

中图分类号：TP　文献标识码：A　文章编号：1672-3198(2010)11-0330-01

1　机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面，是一种综合技术，这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。

2　机电一体化的核心技术

2.1　机械技术

是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2.2　计算机与信息技术

其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

2.3　系统技术

即以整体概念组织应用各种相关技术。从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

2.4　自动控制技术

其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

2.5　传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

3　机电一体化的发展过程

机电一体化的发展过程大体可以分为三个阶段：

3.1　初级阶段

20世纪60年代以前为第一阶段，也称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

3.2　高速发展阶段

20世纪70-80年代为第二阶段，也称为高速发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

3.3　智能化阶段

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

4　机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下。

4.1　智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设研究中得到日益重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求达到更高的控制目标。诚然，要使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能的和必要的。

4.2　模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品的种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂和非常重要的事。例如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。若能利用标准单元迅速开发出新产品，也可扩大生产规模。但这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内的标准，但可通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

4.3　网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育、人们日常生活，都带来了巨大变革。各种网络将全球经济和生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠。很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络，将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利和快乐。因此，机电一体化产品无疑应朝着网络化方向发展。

4.4　微型化

微型化兴起于20世纪80年代末。机电一体化有向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过lcm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有显著优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术(即超精密技术)，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

4.5　绿色化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然；‘绿色产品’概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用、销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化，主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

4.6　系统化

篇5

1.机电一体化的发展现状

以信息化来推动工业化的发展，是现代社会发展的一项重大的战略举措，因为信息化主要是通过计算机的应用来实现的，它的应用开始将工业经济进一步的转化为信息经济，这个信息化的过程不仅涉及到传统的产业，还涉及到人们的生活方式和基础设施的建设等等。当然，虽然我国目前的机电一体化技术得到了一定程度的发展，但是与发达国家相比，还是存在着十分大的差距。据相关的数据表明，我国信息技术产业的产值还只有30-40%。这样的一个差距，也在一定程度上极大的限制了我国机电一体化的发展进程。但是国家还是十分的重视这一方面的建设，还为此成了专门的机电一体化的领导小组。因为信息产业是有十分长远的发展潜力的，如果能够通过一些贸易或者技术转让，直接的吸取国外先进的技术，在成本的节约上有着极大的优势。

另外机电一体化主要是由控制技术、计算机技术等等组成的，随着它们进一步的发展，也为机电一体化的技术条件提供了支撑，大规模集成电路的快速发展则为机电一体化的物质条件奠定了很好的基础，正是这些支撑，促使着我国的机电一体化正在逐渐的发展完善。

2.机电一体化的趋势探讨

机电一体化的发展是十分依赖于相关技术的发展程度的，因为它不仅包括了计算机学、信息学，还包括了机械学、电子学、光学等等。所以这是一个协同发展的过程。由此可以探讨出机电一体化的发展趋势主要有以下几个方面。

（1）板块化的发展

实现机电一体化的版块化是一个相当复杂的工程，因为该工程涉及到的厂家繁多、产品品种各异。在进行研发时各种接口的设计也是各式各样，例如它既会涉及到机械接口，还会设计到电气接口等等，这都为机电一体化板块化的实现产生了很大的障碍。但是该项工作能够顺利的完成，却对机电与一体化的发展有着很强的促进作用。例如在进行加减速以及智能调速的研究时，想要达到更好的视觉处理效果，就必须要做好机电一体化的板块化处理，只有这样才能在进行新产品的开发时有一个较好的标准。同时对于实现规模生产也有着较大的促进作用。当然这就对于标准的制定提出了较高的要求，不论是在部件和接口的选择上，还是在单元的匹配程度上。当然受着各方面利益博弈的影响，想要制定这样一个统一的标准，在实施的过程中还是有着一定的难度，但是可以先从一些规模较大的企业中试点，再逐步的推广。我们可以肯定的是，这些标准的制定无论是对技术企业还是对产品企业的发展都有着极大的推动作用。

（2）智能化发展

21世纪系统化的发展方向是一个十分重要的发展趋势，因为在机电一体化的建设之中，越来越关注人的力量，例如已经得到推广的机器人和数控机床的使用等等都是智能化发展的结果。智能化的发展主要是在，通过人智慧，来完成对机械行为的设定。在这一过程中，不仅囊括了计算机学、数学、心理学等等知识，还需要人们更多的新思想和新方法，这样通过人脑智慧的应用，来完成机器的自主决策、判断推理的能力。这样对于目标的完成能够起到更好的控制作用。当然我们不能要求机械能够实现和人类一样水平的智商，但是通过各项技术的应用，还是能够融入人的部分智能，这样也能够极大的推进其发展。

（3）小型化的发展

小型化的发展主要是指机电一体化朝着一个微观的趋势发展，我们将其统称为微电子机械系统，这对机电一体化的产品的尺寸都做出了标准化的规定，而且还有着朝微米和纳米级发展的趋势。它主要有着耗能少、体积小等等优势，而且其运动方式还十分的灵活，所以在军事和医疗上都得到了广泛的推崇。但是目前其发展的重难点主要在于微机械技术，因为在完成微机电一体化产品的加工时，都必须要采用精细加工技术的，这类技术不仅包括光刻技术，还包括蚀刻技术。它们在技术攻破和创新上都还存在着一定的难度。

（4）系统化的发展

系统化发展主要表现在其系统结构体系既有开放式的特征，又有着模块化的表现。这就要求该系统是既能够进行灵活的组合，又能够随意的进行拆分，同时还需要各个子系统之间能够进行很好的协调，这样便于整体的管理。在另一方面，系统化还体现在通讯能力的提升以及产品的人格化特征之上，因为未来产品的发展趋势将更加的注重与人需求的结合，因为毕竟产品最终的使用者是人，所以，在进行机电一体化产品的研发时，还应该更多的关注产品的“情感”与智能，这样才能更好的实现人机一体化。

3.结束语

不难看出，机电一体化的发展如果只是单纯的依靠某一方面的力量，是根本无法完成的，它必须受到多方面技术发展的推动，这也是当今社会发展的特点的，所以实现技术之间的协调发展，才是未来发展的总趋势。当然，文中所列举的技术并不是与机电一体化相关的全部技术，它还包含着许多其他方面的技术。目前技术融合的可能性越来越大，涉及的范围也越来越广，这极大的推动了机电一体化的发展。

参考文献

篇6

1 机电一体化概述

日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合，机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广泛。

2 机电一体化的发展现状

机电一体化的发展总共经历了3个阶段。上世纪60年代以前是机电一体化发展第一阶段（初级阶段）。这个时期，人们主要利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。第二个阶段是上世纪70-80年代（快速发展阶段）。这一时期计算机技术、控制技术、通信技术都得到了快速发展，为后来的机电一体化发展奠定了技术基础。而大规模、超大规模集成电路与微型计算机的迅猛发展，则为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。第三阶段则是上世纪90年代后期至今，这一阶段机电一体化技术开始向智能化方向迈进，进入深入发展时期。此时光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。我国则是从上世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。

3 机电一体化技术的应用

（一）机床数控领域

机电一体化在数控机床领域的发展已经有40年的历史，在技术领域有了进一步的提高，无论是在结构上功能上还是在操作上都发展的比较完善。类型具有总线式、模块化、紧凑型的结构，在开放性设计中，这种设计硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性的，可以大大提高用户的使用效益和智能化的。在机电一体化的系统研究中分出多级的网络，这样能使复杂加工系统的作业能力的运行。

（二）计算机集成制造系统的领域及工业机器人

计算机系统的组合不是分散的子系统的组合，它是由全局的实践总结出最优的系统的组合，它需要各个部门加强沟通，围绕制造展开工作。当产品的集成度越高，就能够使各个生产要素间的配置更加合理和完善。工业机器人首先出现的是不够灵活的半机器人，它根据示范的动作进行重复的运动，在工作中，不会考虑工作环境和作业对象的变化。而现代的机器人，里面装有不同的传感元件，机器人可以作业环境和对象做出简单的信息判断，并能做出简单的分析。这是机电一体化发展的新成果，也是其发展的前景所在。

4 机电一体化技术的发展方向分析

机电一体化是机械工业发展的进步的表现，近年来，机电一体化在国内外都有了全新的发展，并且广泛的被人们用于各个行业，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。进入21世纪机电一体化技术将向以下几个方向发展。

（一）机电一体化发展的智能化、数字化趋势

首先机电一体化发展的智能化趋势。机电一体化的发展打破了传统机械自动化或者半自动化的局面，实现了智能化，这也是今后机电一体化的重要发展方向。嵌入式智能控制的算法运用，使机电一体化的产品发展为智能化，是模拟人脑的人工智能的产品，它可以根据系统的设置来做出判断以及决策，可以取代人们的部分脑力劳动。其次机电一体化发展的数字化趋势。奠定机电产品数字化的基础是微控制器及其发展（如不断发展的数控机床和机器人）；而计算机网络的迅速崛起则为数字化设计与制造铺平了道路（如虚拟设计、计算机集成制造等）；数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

（二）机电一体化发展的网络化趋势

网络技术在20世纪90年代异军突起，其兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片、企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成计算机为中心的计算机集成家电系统（CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

（三）机电一体化发展的微型化、模块化趋势

首先机电一体化将向微型化方向发展。机电一体化产品生产的厂家很多，但是如果统一开发标准机械、电气、动力等方面的机电一体化产品并不是一件容易的事情，制定统一的标准，才能使各部件、单元匹配成功。机电一体化的生产商也可以根据自己产品的需要或者国外最新的产品的模型来进行创新，更新换代自己的产品，并不断地扩大生产规模，使机电一体化的发展走向正规化和统一化。其次机电一体化将向微型化方向发展。在20世纪80年代末机电一体化向微型机器和微观领域发展。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物t疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

（四）机电一体化发展的绿色化、系统化趋势

篇7

现代技术革命总是伴随着学科间的交叉和大综合，通过这种交叉和综合总是能够推动工业技术的飞速发展，当前微电子技术和计算机技术的结合就推动了机械工业的技术变革，这就使得机械的加工、结构、功能等方面都会产生较大的变化，机械加工有电气化已经进入了机电一体化时代，工业生产到了极大的提高。

从当前科学技术的反战大趋势来看，机电一体化是个必然趋势，也是科技革命的必然产物，机电一体化的发展必将影响传统机械、电气工业化工生产，逐步引领工业产业结构向智能化、自动化、高效能的方向发展。

1 机电一体化技术特点

机电一体化的结构功能主要包括：整体功能、动力功能、信息处理、控制功能等方面，尤其是控制功能结合现代电子技术的设计，通过相应软件实现自动化的控制，构成了一个完整的机电一体化系统。机电一体化从交叉学科而来，目前已经是自成一体，具备了具有自身专业特色的新的学科，其总的特征是：综合运用自控技术、机械技术、计算机技术、传感、技术、接口技术和电力电子技术的合理配置，实现最优化的系统工程，在功能上能够实现高效能、多功能、高可靠性的目标，其核心技术包括软件和硬件，硬件的要求是比较高的，涵盖高性能的机械本体，传感器和驱动信息单元。软件部分主要是起到保证准确性和可靠性的控制程序。

机电一体化技术和相应的产品已经渗透到各个领域涵盖范围广泛，目前我们所能接触到的所有工业生产领域都已经覆盖了机电一体化的技术，其生产产品根据专业类别分为“数控机械类、电子设备类 、机电结合类、电液伺服类、信息控制类”。

2 机电一体化技术的应用发展

在制造业技术高速发展的今天，应用机电一体化的产品也是层出不穷，在2013年我国新增机器人3.7万台，成为全世界2013年机器人数量增加最多的国家，据统计在2014年新增机器人数量已达到5.6万台，从这个方面也可以看出智能化、自动化结合微电子技术的行业发展是机电一体化的发展大方向，通过机电一体化技术的发展将带动各个行业共同的发展。

2.1 发展历程

“机电一体化”很多人简单的理解为机械与电子的结合。在早期我们国内刚刚接触到机电一体化时仅是将机械和电子学的简单融合，称作机械电子学，近些年由于其不可抵挡的发展势头，机电一体化的的称谓更加适合。机电一体化技术的发展离不开微处理技术的进步发展，微型芯片技术的进步必将带动相应的数控、机器人、电子控制等机电一体化前沿技术的革新，当然在不同的行业由于行业特殊性，也势必存在相对低级的机电一体化，在当前应该是高级和低级并存，以效率优先为标准。随着整个国家产业结构的升级和改变，我们越来越提倡绿色经济，绿色工业，机电一体化也应向环保、节约的方向发展。另外在硬件方面，以电脑控制为主的机电结构集成化技术日趋成熟，而与之紧密结合的控制技术、驱动部分、机械结构部分都将提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的难度，另外整体的机械效率也得到了较大提高。

2.2 技术应用

在现代机械制造业中充分利用电子计算机技术和现代制造技术，制造工程领域的新技术相继诞生，如数控技术、柔性制造技术、现代集成制造系统、虚拟制造、敏捷制造等。在饮料加工行业，利用机电一体化实现饮料自动灌装，使单机的自动化程度有了较大的改善和提高，整个饮料生产及其包装生产线的自控技术和生产能力得到了极大的改善，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。在金属加工企业中利用CIMS技术将人与生产经营，生产管理和过程控制有机组合，连成一体，实现从原料采集到进厂技工，再到生产、加工、销售发货等等整个生产过程都有机电一体化的技术体现。

3 机电一体化产品的发展趋势

今后随着网络技术和计算机技术的发展，机电一体化产品的发展趋势将向智能化、微型化、网络化、自源化、人性化、绿色化的方向发展。智能化即要求机电产品有一定的逻辑思考、判断推理、自主决策等智能，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。目前我国拥有机床接近320万台，是当今世界上机床数量最多的国家，但是处于技术领先的数控机床不到一成，而在这些机床中大部分也都是一些普通数控机床。机床中的电气传动部件，近些年也在逐渐向交流传动转变，电气传动技术被交流传动所取代是必然趋势，数字技术的发展将复杂的矢量控制技术变为现实，而且交流调速系统的性能已经大大超过了直流调速水平。

机电一体化产品种类和生产厂家繁多，因此模块化是一项复杂的工程。在产品开发设计时，利用标准化模块开发出新的产品。模块化是需要生产厂家统一认识，应该从行业发展角度出发，加速实现模块化和标准化的进程。另外网络技术的发展也会对机电一体化技术产生深远影响，家庭网络化可以将家用电器连接成集成家用电器系统，机电一体化产品无疑应朝网络化、接近生活化方向发展。

4 结束语

随着科学技术的发展， 机电一体化和各种专业技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]姚全.21世纪机电一体化技术的发展趋势[J].科技创新与应用，2012（29）.

[2]黄鸿辉.对机电一体化技术发展趋势的探究[J].电子制作，2013（07）.

篇8

20世纪60年代，电子技术逐渐成熟，人们开始将电子技术应用到机械发展中。机电一体化技术不断成熟，在每个领域都有所应用。当前机电一体化技术拥有如下优势：具有很高的安全性和可靠性，能够提高使用性能。简化操作步骤，提高工作效率，保障工作质量。机电一体化产品具有上述功能，因此适用于各种领域和不同场合，机电一体化产品具有非常高的应变能力，可以大大提高控制的灵敏度和检测的精度，复合功能使得调整和维护更加方便。矿产资源一直是人们生活中大量应用的能源，近年来随着科技的发展，社会的进步。尤其是机电一体化技术走向智能化和数控化，在性能和功能方面都有极大地提升，这更为矿山开采挖掘提供了稳定的支撑，保证了矿产资源采、掘、运等过程的效率和质量。研究机电一体化技术在矿山应用中的现状，探索如何将机电一体化技术应用到矿山发展，保证安全、高效和现代化的生产模式，对于促进我国矿山资源和矿产工业走向现代化和智能化发展具有极其重要的意义[1]。本文首先对于机电一体化技术在矿山应用的现状进行研究。通过本文的分析可以了解到机电一体化技术在矿山中具有重要应用，且未来必然会向模块化、智能化、网络化、微型化和绿色化发展。

1机电一体化技术在矿山应用的现状

1.1在矿井提升机中的应用

矿物提升是矿山生产的关键环节，因此对于提升机的机械性能要求和传动要求很高。目前所使用的矿井提升机是矿山设备中应用机电一体化技术最多的设备。矿井提升机的控制方式是芯片和PLC外端结合统一控制，统一控制使软件功能得以实现，保证操作过程的安全性，操作结果的可靠性。机电一体化技术能够保护系统软件和硬件，实现矿井电动机的软启动，启动时不会出现转差冲击，提升操作系统分为手动调绳、半自动调绳、全自动调绳三种运行方式，手动调绳是指操作时利用人工手动调节提升绳的高度来完成工作，半自动调绳是指操作过程将人工手动和智能化机械结合调节提升绳的高度来完成工作。机电技术为提升机设置的保护系统由监控装置、故障诊断装置、报警装置组成，监控装置对提升机运行工作的全过程实施自动监测，当发现机械运行过程参数出现错误或者某个零件出现故障时，故障诊断装置就会通过LED屏显示出来，同时报警装置发出警报声，提醒工作人员。机电一体化技术大大提高提升机运行安全性，减少维修工作量，保证提升工作质量[2]。

1.2在空气压缩机中的应用

空气压缩机是矿山资源开采挖掘时需要使用的固定设备，使空压机的高低压缸、电机系统和排气系统的工作运行效率更高，同时也可以开通系统内部的软件系统，简化空气压缩机的控制回路接线，使外部线路更加清晰明了。

1.3在其他机械中的应用

机电一体化技术在矿山电液控制装置中也有广泛的应用。借助机电一体化技术可以实现对支架工作状态的准确检测。机电一体化设备具有安全性能高，设备体积小，操作过程简单，运行结果可靠，便于维修等优点，可以大大减轻技术人员的工作负担，提升矿山产业现代化和机械化水平[3]。

2机电一体化技术在矿山中的发展趋势

未来的机电一体化技术在矿山中必然向模块化趋势、智能化趋势、网络化趋势、微型化趋势以及绿色化趋势发展。发展趋势表如下表1所示：通过表1可知，机电一体化技术在矿山中首要的发展方式就是向模块化发展。这是一项复杂而艰难的任务，因为矿山设备中应用机电一体化技术的产品种类繁多，生产厂家也多种多样，因此如何将这些机电一体设备模块化一直是人们想要解决的问题。现在学者已经通过研制控制单元和动力单元来实现机电一体设备的模块化，研制出减速智能装置和图像处理系统，调查显示，机电一体化设备向模块化发展可以使矿山企业更加具有规模性。智能化是机电一体化技术在矿山企业中的必然发展模式，智能化是指利用计算机科学、模糊学、心理学和生理学等动力学为机电设备赋予人工智能，使机电设备拥有判断思维、逻辑推理和自主决策的功能，机电设备智能化能够大大减少矿山作业技术人员的工作量，是矿山发展的必然方向。随着计算机技术的发展，网络技术也飞速进步，指挥者在家里甚至就可以完成工作，拥有极高的便利性。微型化机电一体化技术向微型机械和微观领域发展。微电子机械的尺寸通常不会超过1cm，产品体积小，所以灵活性更高，所消耗的能源也更少，拥有大型机械设备不可比拟的优势，超精密技术为机电一体化设备向微型化发展提供了基础保障。矿山资源开采虽然为人们生活带来了极大的便利，但是也对环境造成了不容忽视的污染，因此未来的机电一体化技术在矿山企业中必然会向绿色化发展。整个机械一体化产品在设计、制造、使用和销毁过程中都要保证不污染生态环境，或者极少污染生态环境。绿色机电一体化产品在使用时保证资源的可持续发展，是未来的必然发展方向。

3结语

通过本文的研究可以了解到机电一体化技术在大量矿山设备，未来的机电一体化技术在矿山中必然会向模块化、智能化、网络化、微型化和绿色化趋势发展。

参考文献

篇9

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：

前言

我们所处的知识经济时代是一种全新的经济形态，它最突出的特点在于知识和信息的传播网络化和无形化交易的迅猛发展，内外环境的动态性越来越强，这也不断催生信息技术和工程技术的变革。随着科技的进步，机电技术的发展必然走向电子化，是现代科学技术发展的必然结果。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合的新的技术，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

二、机电一体化技术概要

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。一般来说，机电一体化技术是机械工业实现自动化控制的一个重要的标志。随着机电一体化技术的不断发展，目前，机电一体化技术已经发展为具有自身特色的新兴学科。基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及程序编写技术等群体技术，根据各个板块的功能和优化组织的目标，将各单元的功能尽量设计合理化，在功能多、质量高、可靠性好、能耗低的基础上展现特定功能价值，并最大限度优化整个系统的工作任务。因此，我们所说的“机电一体化”包括了“产品”和“技术”两个部分。将上述的各项群体技术进行综合的融合也就是机电一体化的主要任务。

三、国内外机电一体化技术发展历程与现状

1、国外发展历程与现状

国外的机电一体化技术于20世纪40年代代开始发展，经过萌芽阶段之后，于20世纪60年代向通信、控制、计算机技术发展，正式进入发展阶段，这个阶段是机电一体化技术的飞跃与转型的关键时期，这个时期内的机电一体化技术呈现多元化的迅猛发展态势，机电一体化产品层出不穷。20世纪80年代之后，以美国为主的西方国家为机电一体化技术的发展制定了一系列的发展策略，并大力推动机电一体化技术朝着智能化、网络化的方向迈进，智能化的机械工业产品不断涌现，今后，机电一体化技术仍会以智能化作为发展和改革的核心，智能化的机电一体化产品会为机械工业领域的发展奠定坚实的基础。

当前，全球机电一体化技术的发展除以智能化为核心和主要标志之外，还与激光技术、微细加工技术得到了很好的融合，其中，激光技术的加人，产生了“光机电一体化”的先进技术类型，大大拓宽了机电一体化技术领域范围；微细加工技术及相关设备的融合为电子技术的发展和革新提供了有力的支持。

2、我国机电一体化技术发展历程与现状

我国20世纪8O年代开始发展和革新机电一体化技术，并在技术与环境上给予了很大的支持。机电一体化技术在我国机械工业领域发展的这3O年来，国内社会经济及人民生活水平得到了很大的提升，人们对产品品质及种类的需求量越来越大、要求越来越高，传统机械制造业发生了很大的变革，机械制造业积极引进了国外先进的机电一体化技术和理念，将机电一体化列为国家高技术重点研究领域，研发了一系列拥有我国独立知识产权的产品和技术，使机电一体化领域取得了很大的进展。目前，我国机电一体化技术的发展主要体现在数控应用技术、流水线工业机器人及计算机集成制造系统等方面。

尽管我国机电一体化技术相比国外一些国家起步晚、技术发展程度低，但从近年来的发展态势和发展速度上看来，国内机电一体化技术领域前景广阔。目前，我国机电一体化技术发展中存在的主要问题有：技术研发与发展基础薄弱，支持力度不足；技术发展与产品研发不成正比，未能在产品上得到充分体现；技术对国民经济贡献不够。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化的发展是向智能化方向迈进。二十世纪9O年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有以下几个方面：

1、智能化。智能化就是要求机电产品有一定的智能，具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。人工智能技术在糊数学、灰色理论、神经网络、生理学、心理学和混沌动力学等领域得到不断与进步和发展，为机电一体化技术在智能化发展奠定了良好的基础和开辟了新的出路。

2、数字化。接口技术和微控制器的发展奠定了机电产品数字化的基础，数字化要求机电一体化产品的软件具有可靠性高、容易操作，普遍性，自诊断能力，可维护性及优质的人机界面。

3、模块化。模块在整个系统中是一个相对重要的工作。目前，生产机电一体化的厂家繁多，种类不能统一。在环境接口、动力接口、机械接口的研制开发过程中要逐步统一到标准化的接口道路上来。例如研制具有变频调速、集减速电机一体的动力驱动单元；具有图像处理、视觉、测距和识别等功能的电机一体控制单元等。此时，在研发设计产品时，可利用标准模块化单元相对比较快速研发出新的产品。从而避免各种相互冲突的关系，并能使之系列化、标准化。

4、网络化。信息网络应用技术的快速兴起和发展给各个领域都带来了变革。基于计算机网络普及的基础，各种远程控制和监视技术也不断发展。远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，人们足不出户可充分享受各种个科技带来的便利和好处，因此 机电一体化产品朝网络化方向发展是必然的趋势。

5、自源化。机电一体化产品自身带有能源是自源化最好的诠释，比如燃料电池、大容量电池和太阳能电池。因为很多场合由于电源的缺少使得很多产品不能使用，所以，自带动力源是非常有必要的。

6、人性化。任何产品必然会向人性化的方向发展，机电一体化产品也不例外，不但要完善产品性能，还要在造型、色彩等方面与环境相协调，使产品更加自然，更加接近人们生活习惯。

7、微型化。微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统指的是可以批量制作的，集微型机构、微型传感器、和信号处理，直至接口，通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品具有体积小、耗能少、运动灵活的显著特点，在生物医疗、信息等方面具有非常明显的优势。

8、绿色化。绿色产品指的是低能耗、低材耗、低污染、可再生利用的产品。机电一体化产品的绿色化主要是指在产品使用过程中不污染生态环境，产品寿命结束的时候，还可分解和再生利用。

五、结束语

机电一体化技术是振兴机械制造行业与国民经济的不可或缺的部分，是机械工业技术、电子计算机技术及信息科学技术的融合与交叉的产物。机电一体化发展至今，还处于发展阶段，并朝着智能化、网络化的方向不断发展，必将具有更加广阔的发展前景。

参考文献：

【1】杨保群．机电一体化技术发展及应用简介[j]．微电机，2009

篇10

从20世纪80年代以来，由于计算机科学技术的飞速发展，尤其是在大规模集成电路技术和微电子技术取得重大突破后，计算机逐渐向价格低、体积小、性能高、功能强方向发展。因此，计算机也就具备了与工业生产结合、向其它学科渗透的基本条件。这对其它领域的生产技术的革命与改革将起到极大地推进作用。比如在机械工程方面，计算机已经被广泛用于产品和工艺流程的控制，它将计算机、电器、机械变成一个有机的整体，进而形成一门新的技术—机电一体化。机电一体化的出现，极大地改变了整个机械工业的面貌；它引导了机械工业在技术、产品、管理、生产方式等方面发生巨变；使得生产力提高、原料损耗降低、劳动强度下降、市场竞争力提高、效益显著提升。从此，工业化生产就告别了以往的“机械电气化”，迈进“机电一体化”的方向发展。

1、机电一体化概论

所谓的机电一体化是一门综合技术群（族）的总称，它主要目的是运用一些技术原理来使用、发展机电一体化产品。从系统工程的观点上来看，就是将有关电子技术运用到机械的主体、动力、控制以及信息处理等功能上去；将机械装置、电子化设计、软件有机结合起来形成一个系统；进而促使系统和产品展现最优的整体。

随着科学技术的飞速发展，机电一体化正在被赋予许多新的内容和功能。比如能够自动检测和处理信息；能够先通过自动诊断来发现问题，然后进行自动调节与控制，达到自动保护的目的；这表明机电一体化已经具备智能化的特征。而传统的机械电气化只是将机械技术、微电子技术等其它几种新技术进行简单组合和拼凑，这样效果只是将体系代替和放大。所以，两者在功能上有着本质的区别。

目前市面上机电一体化产品主要有三类。一是将机与电结合在一起的典型产品，比如彩色复印机、自动绘图机；二是用电子装置来代替一部分控制功能和机构的机械产品，如机电一体化照相机、带数字显示的机械设备；三是通过微电子装置代替原设备的信息处理机构的产品，如全电子式电话交换机、指针式石英电子表。这些机电一体化产品都具有轻巧化、多功能化和智能化的特点。

2、机电一体化的发展历程

机电一体化主要经过了三个阶段的发展：第一阶段为20世纪60年代以前，在这一初级的阶段，由于人们对机电研究和开发从总体上还处在一种自发的状态，电子技术的水平也尚未发展到一定程度，所以当时的机械技术和电子技术还不能够广泛和深入的结合；正是由于这些原因，尽管第二次世界大战刺激了当时的机械产品与电子技术的结合，而且在战后这项机电结合的军用技术也转化为民用，人们还是只有自觉地利用这些初步的电子技术成果来改善机械产品的性能，因而那些过去开发的产品也就无法推广和普及。第二阶段为20世纪70-80年代，在这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术都得到蓬勃发展，同时大规模的集成电路和微型计算机也出现了，这些就为机电一体化的发展提供了大量的物质和技术基础；至此，机电一体化开始受到世界的广泛关注和支持，极大加速了它的发展。进入到20世纪90年代后期，机电一体化的发展迈入到深入发展的第三阶段，机电一体化技术正逐渐迈向智能化；由于光纤技术、神经网络技术、人工智能技术等都取得了重大突破，再加上微细加工技术的新技术的引入和系统完整的学科体系的形成，都极大促进了机电一体化的发展。

3、机电一体化发展趋势

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未来机电一体化技术的两个重要发展方向。所谓智能化，就是具有模拟人类智能，能够进行独立的判断、推理、决策等逻辑思维能力。由于科学技术的飞速发展，特别是模糊技术、软件技术、芯片技术的取得长足的进步，机电一体化的智能性越来越强、产品的信息越来越凸显；再加上生理和心理学、运筹学、混沌学的引入，机电一体化的目标也越来越高；因此，人们越来越重视机电一体化中的智能化研究。另一方面，机电一体化的产品正在向微米，甚至纳米的微观领域发展，对机电一体化产品的微型化研究起源于20世纪80年代，由于该产品具有灵巧、轻便、低耗能等优势，因此被广泛地用于通信、医疗、军事等多个领域；虽然目前微机械技术的不成熟，阻碍了其发展步伐，但在未来必将取得重大突破。

3.2系统化和网络化

所谓系统化，就是以灵活的方式来进行多种组合，力求对多子系统进行协调、控制、管理的一种具备模式化而又开放式的总线结构；它不仅能够增强机电的通信能力，甚至可以根据仿生学来赋予机电一体化产品人的感情，从而不断地开发出新的机电一体化产品。另外，由于网络技术的普及和发展，对各种远程控制和监测的终端设备的需求量不断增大，而这些设备本身就属于机电一体化产品的范畴。由此可见，机电一体化绝对会向着系统化和网络化发展。

3.3柔性化和环保化

篇11

Keywords: mechatronics; development process; trends

当前，机电一体化技术发展飞速，机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系都发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段，机电一体化产品更是日新月异。

一、机电一体化技术的发展历程

机电一体化技术的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70―80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

我国从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果，但与世界先进国家相比仍有相当差距。

二、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

1、光机电一体化。

一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

2、智能化。

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要受益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中只益得到重视，机器人与数控机床的错能化就足萤要应朋。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3、模块化。

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

4、网络化。

计算机网络技术的兴起和飞速发展给科学技术及日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

5、微型化。

目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、cpu等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

6、绿色化。

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指：使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

7、仿生物系统化。

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物――软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)――软件(大脑)一体，不可分割。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。当然，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势，但还有一段漫长的道路要走。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。另外，与机电一体化相关的技术还有很多，随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越广阔。

参考文献：

1.李晶.机电一体化技术应用之我见.价值工程，2011年第30卷第3期

篇12

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1机电一体化概述

1.1基本概念

机电一体化的英文单词是Mechatronics。它分别取了机械技术（Mechanics）的前半部分和电子技术（Electron-ics）的后半部分。通常，我们认为机电一体化技术是机械技术、电子技术、信息技术的有机结合，又称之为机械电子技术。

1.2五要素和四原则

五要素——机电一体化系统的硬件组成：指的是机电一体化系统的五大组成要素，具体包括结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素。（1）结构组成要素：系统的框架、支撑、定位、联接部件。（2）动力组成要素：为系统提供能量、动力维护运行的部件。（3）感知组成要素：对系统内外各种状况进行检测、转换、传输、分析、处理，产生控制信息。（4）智能组成要素：将感知组成要素传来的控制信息进行汇总、存储、分析、处理，发出指令。（5）运动组成要素：根据智能组成要素发出的指令，完成既定的执行功能。

四原则——机电一体化系统的运作规律：指的是五大组成要素在互相作用时必须遵循的结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。（1）接口耦合：信息交换涉及到的两个环节，通过接口耦合来解决信息模式不兼容而不能传递的问题。（2）能量转换：这也是两个环节由于模式不兼容的问题导致无法直接进行能量转换。（3）信息控制：智能组成要素完成信息的采集、传输、存储等操作。（4）运动传递：机电一体化系统的各组成要素之间通过运动传递原则达到优化不同类型运动的变换与传输。

2机电一体化的应用

机电一体化的不断发展，实现了产品整体优化，也实现了产品质量提升、生产效率提高。在新产品的生产和准备周期上，机电一体化也有其巨大优势。

2.1机电一体化在现代机械制造业中的应用

与建立在规模经济基础上，依靠规模、产量来争取竞争优势的传统机械制造业不同，先进机械制造业强调以信息为主导。表一为传统机械制造业与先进机械制造业的类比。

表一 传统机械制造业与先进机械制造业类比

本质

竞争优势

综合特点

传统机械制造业

规模经济

1、企业规模大；

2、生产批量；

3、产品结构和重复性取胜；

4、资源利用率高。

1、专业加工复杂；

2、机器替代人力。

先进机械制造业

信息产业

1、先进生产模式；

2、先进制造系统；

3、先进制造技术；

4、先进组织管理形式。

1、全球化、网络化

2、虚拟化、智能化、

3、环保协调

2.2在饮料行业中的应用

机电一体化应于食品、饮料行业已经有很长的历史了。在包装机械的开发设计和制造中，机电一体化技术发挥了非常大的作用，它的出现使包装生产线的各项指标（如自动化水平、系统控制水平、生产能力）得到了极大的提高，竞争力产生了质的飞越，远远超过同类传统的机械设备，同时也使单机的自动化程度大大提高。

2.3在钢铁企业中的应用

机电一体化技术在钢铁企业中的应用有很多。在钢铁生产的全局控制中，计算机集成制造系统（CIMS）发挥重要的作用。CIMS将生产管理的各项宏观与微观过程与人有机地联系在一起，实现了生产要素的统筹管理。在钢铁生产的传动环节，交流传动技术一出现就受到各大厂家的青睐，它使矢量控制技术得以在实现。其于交流传动技术在调速方面的巨大优势，它取代传统的直流传动指日可待。

3机电一体化产品举例

以数控机床为例，阐述机电一体化产品的实际应用。

数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量等技术，是一种高效率、高精度、多功能的先进机床，与传统机床相比有巨大优势，取代传统机床是大势所趋，是成本、技术和时间问题。

图1为数控机床工作过程原理图，图2为数控机床的组成结构。

图1 数控机床工作过程原理图

图2 数控机床的组成

4机电一体化的发展趋势

随着机电一体化越来越广泛的应用，各行各业都不断涌现出机电一体化的应用实例。每每出现机电一体化的产品，都会引起一场革命，造成一个行业的蓬勃发展或者另一个落后产业的加速衰亡。

随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

未来，机电一体化的发展趋势不可避免地向以下几个方面发展。

4.1智能化

机电一体化技术越来越成熟。首先表现在其智能化程度越来越高，甚至具备了一定的AI（人工智能，Artificial Intelligence）能力。这给用户在使用、维护上带来了极大的方便。

4.2数字化

机电一体化产品也将会更数字化，如数控机床和机器人，这也是进一步增强机电一体化产品可靠性、通用性、可操作性的重要保障。

4.3模块化

产品配件模块化的最主要好处是使产品配件标准化、系列化，不仅更加容易应用于工业生产，也使接口规则更加简单和体系化。现阶段机电一体化蓬勃发展但仍处于初级阶段，产品种类繁多而不成体系，模块化这项工作潜力巨大。

5结 语

机电一体化技术是机械技术、电子技术、信息技术的有机结合。机电一体化在各行各业中的应用越来越广泛，产品层出不穷，引领各行各业发生翻天覆地的改变。机电一体化在未来不可避免地向智能数字、模块设计生产、互联共享、人性便携和环保绿色等方向发展。

参考文献

[1]顾京.现代机床设备[M].北京：化学工业出版社，2001