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時(shí)間：2023-09-03 14:58:19
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機(jī)電一體化的現(xiàn)狀范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
一、前言
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同學(xué)科的交叉與滲透也越來越廣泛，注定了各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革命與發(fā)展。在機(jī)械工程領(lǐng)域中，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)方式及管理體系等發(fā)生了翻天覆地的變化，從而將工業(yè)生產(chǎn)由"機(jī)械電氣化"帶入了"機(jī)電一體化"為特征的發(fā)展階段。
二、概述
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，還將會(huì)被賦予新的內(nèi)容。但是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、可靠性高和低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)處于最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，就組成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或者說機(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。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本質(zhì)區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)是由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍然屬于傳統(tǒng)機(jī)械。但是發(fā)展到機(jī)電一體化階段后，其中的微電子裝置除了可以取代一些機(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、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。擁有智能化的特點(diǎn)是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的一個(gè)本質(zhì)的區(qū)別。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展過程
"機(jī)電一體化"這個(gè)詞是日本安川電機(jī)公司在上世紀(jì)60年代末作商業(yè)注冊時(shí)最先創(chuàng)用的。當(dāng)時(shí)即70年代，人們一直把機(jī)電一體化看作是機(jī)械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將"機(jī)電一體化技術(shù)"與"機(jī)械電子學(xué)"并用，近年來"機(jī)電一體化"更流行使用。
80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機(jī)的性能提高，為更高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機(jī)作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機(jī)械-電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動(dòng)控制和保險(xiǎn)氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。
信息技術(shù)驅(qū)使機(jī)械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機(jī)和其他消費(fèi)品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這樣，對機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計(jì)和控制的實(shí)施日顯重要。此外，光學(xué)也進(jìn)入了機(jī)電一體化，產(chǎn)生了"光機(jī)電一體化"的新領(lǐng)域。
進(jìn)入90年代，通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化，機(jī)器可像機(jī)器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化日益普及。有些機(jī)電一體化機(jī)械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機(jī)電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點(diǎn)的機(jī)電一體化新分支"微機(jī)電一體化"。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。之后，機(jī)電一體化隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進(jìn)入了21世紀(jì)。
四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科交叉綜合的一門學(xué)科，各個(gè)學(xué)科互相促進(jìn)、互補(bǔ)不足、相互發(fā)展。專家預(yù)測，未來機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（一）智能化方向
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)的研究中得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要的應(yīng)用。這里所說的"智能化"是對機(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，以求達(dá)到更好的控制效果。
今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品"全息"特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的飛速發(fā)展。
（二）光機(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)。
（三）模塊化方向
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)雜而又非常重要的事。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(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)，以便各個(gè)部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時(shí)間內(nèi)很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
（四）柔性化方向
未來機(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)。
（五）網(wǎng)絡(luò)化方向
上個(gè)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)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，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)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，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），使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（六）微型化方向
微型化興起于上世紀(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。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(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。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。
（七）仿生物系統(tǒng)化方向
今后的機(jī)電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上處于"靜態(tài)"時(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，但還有一段很漫長的道路要走。
（八）綠色化方向
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；而另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到了嚴(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。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(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。
（九）系統(tǒng)化方向
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(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、人性顯得越來越重要，特別是對家用機(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)研制出來的。
五、結(jié)束語
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，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
引言：
機(jī)電一體化技術(shù)建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)之上，利用機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)處理技術(shù)，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行多功能整合，有效改善設(shè)備精度、提升設(shè)備性能，使其朝著智能化的方向發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，促使機(jī)電一體化技術(shù)不斷的變化和發(fā)展，微電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等也逐步融入到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，但是機(jī)電一體化技術(shù)絕不是這些技術(shù)的簡單疊加，而是將這些技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使機(jī)電一體化技術(shù)的適用范圍更加廣闊，日常生活中常見的智能洗衣機(jī)、空調(diào)、照相機(jī)等都是機(jī)電一體化產(chǎn)品的代表。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上提高了機(jī)械工程技術(shù)的效率，使機(jī)械工程的要求得以更好的滿足，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制與檢測，因此，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展越來越受到人們的重視，這項(xiàng)技術(shù)的未來發(fā)展前景將會(huì)越來越廣闊。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程
早在上世紀(jì)60年代末期，日本企業(yè)界就提出了“機(jī)電一體化技術(shù)”的概念，他們將這一技術(shù)取名為“Mechatronics”，即機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)融為一體。直至70年代，人們都把機(jī)電一體化看成是機(jī)械與電子技術(shù)的結(jié)合。到了20世紀(jì)80年代，信息技術(shù)開始逐步發(fā)展起來，促使微處理機(jī)的性能有所提高，為數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及汽車電子控制系統(tǒng)等機(jī)電一體化產(chǎn)品提供了有力的技術(shù)支持，超大規(guī)模集成電路及微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，機(jī)電一體化系統(tǒng)中融入了通信技術(shù)，使得機(jī)械設(shè)備變得更加智能，便于操控。機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備的功能更加多樣，性能也有了很大程度的提升，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)、機(jī)電一體微型化方法相結(jié)合，形成了更加精密和集成的“微機(jī)電一體化”。隨著自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、光纖技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)逐步建立起完善的科學(xué)體系。
2.我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代，我國開始了對機(jī)電一體化技術(shù)的研究，國務(wù)院對這項(xiàng)技術(shù)予以高度重視，并將其列入“863”計(jì)劃的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目之一。為加快機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，我國提出了發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)的具體實(shí)施策略，并成立了專門的研發(fā)小組，著重研究如何促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)更快的進(jìn)步。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，使機(jī)械與電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)。尤其是我國自主研發(fā)出了微型計(jì)算機(jī)以及大規(guī)模的集成電路，這為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了更為充足的條件。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國的機(jī)電一體化技術(shù)有了更為深入的發(fā)展，各種高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)的研究當(dāng)中，使機(jī)電一體化系統(tǒng)更加智能化，促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展。目前，我國已建立了計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)工程研究中心，很多企業(yè)通過實(shí)施計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)應(yīng)用示范工程獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，得到了各行各業(yè)人們的關(guān)注。另外，我國現(xiàn)在已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造及程序優(yōu)化等技術(shù)，能夠獨(dú)立生產(chǎn)機(jī)器人的關(guān)鍵元器件，開發(fā)出適合各行各業(yè)作業(yè)的多種機(jī)器人，為企業(yè)的發(fā)展提供了便利。
二、機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對于機(jī)械產(chǎn)品的制造和加工起著非常重要的作用。就目前的狀況來看，高智能將成為機(jī)電一體化技術(shù)未來的主要發(fā)展方向，智能機(jī)器人將變得更加普及。在控制系統(tǒng)的指引下，智能機(jī)器人將會(huì)具有一定的判斷及推理能力，并根據(jù)不同指令自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識，代替人類完成一些復(fù)雜的生產(chǎn)工作，使人們得到所需產(chǎn)品的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率。因此，高智能化將成為機(jī)電一體化技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，研究人員將會(huì)根據(jù)不同層次的需求編寫不同的控制系統(tǒng)，讓機(jī)器人可以更好的為人類的生產(chǎn)生活而服務(wù)。
機(jī)電工業(yè)的不斷發(fā)展，為人們的生活提供了極大的便利以及豐富的物質(zhì)生活，但同時(shí)也對資源進(jìn)行過度的開發(fā)，對生態(tài)環(huán)境造成了一定的惡劣影響。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品越來越受到人們的歡迎。因此，未來的機(jī)電一體化技術(shù)將朝著綠色化的方向邁進(jìn)，即以減少對環(huán)境的危害或?qū)Νh(huán)境無危害為根本出發(fā)點(diǎn)，最大限度的回收與利用報(bào)廢設(shè)備及產(chǎn)品，使用更加環(huán)保的生產(chǎn)原料及生產(chǎn)技術(shù)，使研發(fā)過程及產(chǎn)品符合環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證產(chǎn)品的市場價(jià)值。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起與發(fā)展推動(dòng)著各行各業(yè)的發(fā)展，并且充分將全球資源整合，使企業(yè)間的競爭更為激烈。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，不僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，而且使我國對于國際上一些先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品有了更加深入的研究，促使國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨于成熟?？梢哉f，未來的機(jī)電一體化技術(shù)將會(huì)更加網(wǎng)絡(luò)化，使機(jī)電一體化設(shè)備的無人值守運(yùn)行成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也能夠讓機(jī)電一體化技術(shù)的新產(chǎn)品通過便捷的途徑得以向市場推廣。
目前我國有很多企業(yè)生產(chǎn)機(jī)電一體化的產(chǎn)品，但是由于所生產(chǎn)的產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此在生產(chǎn)過程以及以后的使用過程中難免會(huì)遇到麻煩。因此，這就要求機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)模塊化，即將這些產(chǎn)品劃分為獨(dú)立的模塊，使每個(gè)模塊可以在機(jī)械設(shè)備更好的發(fā)揮其應(yīng)有的功能，以適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。模塊化技術(shù)能夠在一定程度上減少產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)的成本，使不同產(chǎn)品的零部件之間實(shí)現(xiàn)通用，這對產(chǎn)品的維修性、裝配性與拓展性的提高也起著一定的促進(jìn)作用。模塊化的設(shè)計(jì)與制造也將成為未來機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，并且隨著微機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展而逐漸普及。利用這些模塊，可以方便快捷的生產(chǎn)出各種新型機(jī)電一體化產(chǎn)品。
隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，很多領(lǐng)域的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了“由大及小”的過渡，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)，也逐漸朝著微型化方向發(fā)展。微型化，即機(jī)電一體化設(shè)備向微型機(jī)器及微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢，微型化產(chǎn)品的體積小，耗能低，機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型化使得其應(yīng)用范圍更加廣泛，由此來看，微機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的必然發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景。
三、結(jié)論
我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展受到了國家的重視和支持，獲得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。但是我國的機(jī)電一體化領(lǐng)域在某些技術(shù)方面還存在著不足，與發(fā)達(dá)國家相比還存在一些差距。因此，為了使我國機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的技術(shù)占有率和核心競爭力有所提升，國家應(yīng)該繼續(xù)鼓勵(lì)機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品的開發(fā)，加大支持力度，采取有效措施提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的研發(fā)能力，以促進(jìn)我國機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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1.機(jī)電一體化現(xiàn)狀
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的一種，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)是機(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)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)的簡單組合、拼湊。機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是放大了人的力量與范圍，更是代替了人的感官和頭腦，智能化是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。機(jī)電一體化的根據(jù)發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。
初級階段是20世紀(jì)60年代以前。這一階段，機(jī)電一體化的研制和發(fā)開還處于自發(fā)狀態(tài)，人們簡單的使用電子技術(shù)改造機(jī)械產(chǎn)品的性能。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭大大刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，戰(zhàn)后軍用技術(shù)轉(zhuǎn)為民用。但是受當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)的發(fā)展水平所限，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合和滲透都處于比較低級水平。
蓬勃發(fā)展階段為20世紀(jì)70～80年代。這一階段，機(jī)電一體化在計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合大規(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，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展，機(jī)電一體化的概念到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)，各國也更加關(guān)注和支持機(jī)電一體化的發(fā)展深入發(fā)展階段是在20世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化技術(shù)開始向智能化方向邁進(jìn)，光學(xué)、通信技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支，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)展趨勢都被深入的研究，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)域的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了更加廣闊的發(fā)展前景。這些科學(xué)技術(shù)和研究，為機(jī)電一體化逐漸形成完整的科學(xué)體系奠定了基礎(chǔ)[3]。
我國對機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用是從20世紀(jì)80年代初才開始的，機(jī)電一體化技術(shù)被列為“863計(jì)劃”，國務(wù)院也成立相關(guān)的小組。我國將機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向與影響納入九五規(guī)劃和發(fā)展綱要中，在我國許多高等院校、國家企業(yè)也對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了研究與應(yīng)用，當(dāng)前階段的機(jī)電一體化發(fā)展有利的提升了我國的綜合國力。
2.機(jī)電一體化的發(fā)展
2.1人工智能方面的發(fā)展
21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)一個(gè)主要發(fā)展趨向就是智能化。智能化是機(jī)電一體化技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)最根本的特征。人工智能方向的研究也越來越重視，人工智能不是要求完全達(dá)到人類的智能標(biāo)準(zhǔn)，高性能的微處理器可以使產(chǎn)品擁有部分低級智能，使其可以在某些技術(shù)方面得以應(yīng)用。外形龐大、生產(chǎn)過程連續(xù)性高以及生產(chǎn)速度快等是當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)，以往的機(jī)械技術(shù)對于這些特點(diǎn)已不能很好的適應(yīng)，智能化的出現(xiàn)很好的適應(yīng)了這些方面。
2.2模塊化方面的發(fā)展
模塊化設(shè)計(jì)就是將多個(gè)要素組合在一起，構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)。多個(gè)子系統(tǒng)最后又組合成為一個(gè)整體，從而生成一個(gè)新的系統(tǒng)，產(chǎn)生不同的功能。機(jī)電一體化如果能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，必然大大減少設(shè)備之間的不兼容概率。如今機(jī)電一體化產(chǎn)品由于生產(chǎn)廠家很多，對產(chǎn)品的規(guī)格也無法統(tǒng)一，產(chǎn)品的多樣性造成了標(biāo)準(zhǔn)電氣、機(jī)械接口研制和開發(fā)的困難。但是對產(chǎn)品規(guī)格又很難做出嚴(yán)格的把控，由于利益關(guān)系，對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善很難出臺(tái)。模塊化的發(fā)展可以使各部件都使用標(biāo)準(zhǔn)單元，從而為制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。產(chǎn)品的生產(chǎn)者在標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品上進(jìn)行革新從而促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模[1]。
2.3網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展
世界通過網(wǎng)絡(luò)緊密地結(jié)合在了一起，人們的生活水平因網(wǎng)絡(luò)而提高，人與人之間的聯(lián)系因網(wǎng)絡(luò)而密切。網(wǎng)絡(luò)的普及與發(fā)展對各個(gè)領(lǐng)域都起了重大的推動(dòng)作用，加快了我國全球化的步伐，全球的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)通過網(wǎng)絡(luò)變得緊密，同時(shí)企業(yè)競爭也變得全球化，機(jī)電一體化技術(shù)因?yàn)槭澜?，國際間的交流與合作得到了更快的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，新的成品都會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)渠道暢銷全球，網(wǎng)絡(luò)的普及帶來了產(chǎn)品營銷方面的革命。
2.4微型化方面的發(fā)展
機(jī)電一體化發(fā)展的整體趨勢之一就是微型化。微型化起步比較晚，但其在機(jī)電一體化領(lǐng)域也算是小有成就。機(jī)械設(shè)備向微型化發(fā)展，甚至是向微電子系統(tǒng)發(fā)展是微型化的方向。微機(jī)電一體化的目前存在機(jī)電技術(shù)的瓶頸，因?yàn)闄C(jī)電設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，使得機(jī)電技術(shù)還不能達(dá)到與微電子技術(shù)同步，相信隨著科技的進(jìn)步，機(jī)電技術(shù)也會(huì)隨之進(jìn)步。從而使機(jī)電一體化整體的微型化水平更上一個(gè)臺(tái)階。微型化的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用于軍事及醫(yī)療方面。其體積小、操作性強(qiáng)、耗能少的優(yōu)點(diǎn)使得微型化產(chǎn)品擁有廣闊的前景。
2.5綠色化方面的發(fā)展
工業(yè)的發(fā)達(dá)帶來人們生活上的巨大變化。物質(zhì)極大豐富，生活更加舒適；但由于人們過于追求經(jīng)濟(jì)效益，而不重視環(huán)境和能源問題，導(dǎo)致環(huán)境問題日益突出，能源面臨枯竭。低碳環(huán)保是當(dāng)代社會(huì)的理念，現(xiàn)代隨著人們生活水平逐漸提高，全社會(huì)都在呼吁合理利用環(huán)境資源，回歸自然。因此綠色產(chǎn)業(yè)就有更大的發(fā)展空間，綠色化產(chǎn)品也是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。綠色產(chǎn)品消耗最少的資源，達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益，造成最小的環(huán)境污染，在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的整個(gè)生命過程中，始終注重環(huán)境的保護(hù)和人類的健康，對生態(tài)環(huán)境造成的危害很小，對資源利用率極高，所以機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化此具有很大的發(fā)展前途[2]。
3.小結(jié)
機(jī)電一體化產(chǎn)品隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)方面發(fā)揮出越來越重要的作用。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等多種技術(shù)發(fā)展的結(jié)合的產(chǎn)物。伴隨著各種技術(shù)相互融合的趨勢越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也會(huì)推向一個(gè)新的高峰。
【參考文獻(xiàn)】
機(jī)電一體化概念
機(jī)電一體化是一項(xiàng)綜合的機(jī)械電子技術(shù)。其融合了機(jī)械、電工電子、微電子、信息以及傳感器技術(shù)等，并將這些技術(shù)充分地應(yīng)用到實(shí)際問題的解決當(dāng)中。
機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了智能化新階段，這說明機(jī)電一體化已經(jīng)進(jìn)入了深度發(fā)展階段。隨著光學(xué)以及通信技術(shù)的不斷融入，微細(xì)加工技術(shù)已經(jīng)成為了機(jī)電一體化中的重要技術(shù)。并且，演變出光機(jī)電一體化以及微機(jī)電一體化。另外，機(jī)電一體化建模設(shè)計(jì)、分析以及集成方法，也已經(jīng)呈現(xiàn)出深入研究趨勢。
隨著人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及光纖技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，機(jī)電一體化步入了新的發(fā)展階段。并逐步形成了完整的機(jī)電一體化科學(xué)體系。國內(nèi)對這方面的研究工作起步較晚，上個(gè)世紀(jì)八十年代才開始深入研究與應(yīng)用。隨著對其重要性認(rèn)識的不斷加強(qiáng)，2010年，國家發(fā)展綱要中對機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向以及其深遠(yuǎn)影響進(jìn)行了充分的探索。目前，在國家政策的宏觀促進(jìn)下，我國的各大高校、研究機(jī)構(gòu)以及相關(guān)的企業(yè)集團(tuán)對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了深入的應(yīng)用與研究。不過，同歐美的一些國家相比，仍存在一定的差距有待于進(jìn)一步提高。
機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，其未來將朝著數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。
1.數(shù)字化發(fā)展
微控制器的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，使得機(jī)電產(chǎn)品向數(shù)字化方面發(fā)展成為可能，例如：數(shù)控機(jī)床以及機(jī)器人等。并且，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬設(shè)計(jì)以及集成制造等功能的實(shí)現(xiàn)為機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造數(shù)字化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，有助于遠(yuǎn)程控制以及維護(hù)的有效實(shí)現(xiàn)。
2.智能化發(fā)展
智能技術(shù)的快速發(fā)展，使得機(jī)電產(chǎn)品智能化實(shí)現(xiàn)成為了可能。具有“智能”的機(jī)電產(chǎn)品，可以擁有類似于人類的邏輯思考模式，對事物進(jìn)行簡單的推理和判斷。例如：在CNC數(shù)控機(jī)床上，配置智能輸入/輸出接口以及智能工藝數(shù)據(jù)庫，不僅能夠有效降低操作人員的工作量，還能夠降低大量的維護(hù)成本。同時(shí)，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波理論等人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，機(jī)電一體化的智能化優(yōu)勢將會(huì)越來越大。
3.模塊化發(fā)展
目前，機(jī)電一體化產(chǎn)品品種眾多。為機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口以及環(huán)境接口集成的單元模塊提供了良好的發(fā)展前景。例如：構(gòu)建動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元，使其具有減速以及變頻調(diào)速功能?；蛘?，同時(shí)具備圖像處理以及識別的電機(jī)一體控制單元。
4.網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價(jià)格日益下降，為其的普及工作帶來了便利條件。以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各類遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)逐漸發(fā)展起來。其遠(yuǎn)程控制終端便是機(jī)電一體化產(chǎn)品，當(dāng)發(fā)展到一定程度時(shí)，人們可以利用家庭網(wǎng)絡(luò)對家庭中的各項(xiàng)電氣設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)集中管理，進(jìn)而享受更加現(xiàn)代化的生活。
5.人性化發(fā)展
機(jī)電一體化產(chǎn)品最終的服務(wù)對象是人，在設(shè)計(jì)的過程中，為其增加類似于人類的智能以及情感等人性化特征，以便于為人類提供更加人性化的服務(wù)，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要，也是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢。
6.微型化發(fā)展
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。國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件等。
7.綠色化發(fā)展
綠色環(huán)保是所有工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機(jī)電一體化也不例外。隨著科技的快速發(fā)展，人們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化。然而，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。
中圖分類號TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0039-02
1 機(jī)電一體化概述
1.1 機(jī)電一體化的定義
所謂機(jī)電一體化就是指通過將微電子技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模塊上，并利用相關(guān)軟件將電子裝置與機(jī)械裝置有機(jī)整合在一起所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。從機(jī)電一體化的定義可以看出，機(jī)電一體化技術(shù)并不是機(jī)械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來的應(yīng)用技術(shù)。因此，機(jī)電一體化涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面的內(nèi)容。
1.2 機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)主要包括信息處理技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)，以下將分別給予詳細(xì)的說明。
1.2.1 信息處理技術(shù)
所謂的信息處理技術(shù)就是指在生產(chǎn)基于機(jī)電技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品的過程中，對與產(chǎn)品生產(chǎn)過程相關(guān)的各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息所進(jìn)行的處理。
1.2.2 精密機(jī)械技術(shù)
精密機(jī)械技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)大多數(shù)機(jī)電產(chǎn)品的核心和基礎(chǔ)技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)大多數(shù)機(jī)電產(chǎn)品的相關(guān)功能和構(gòu)造功能的重要前提和首要的技術(shù)支撐。
1.2.3 自動(dòng)控制技術(shù)
自動(dòng)控制技術(shù)主要包括精度較高的速度控制、定位控制、自適應(yīng)控制以及補(bǔ)償和校正等技術(shù)。而且隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及功能的不斷增強(qiáng)，基于自動(dòng)控制技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量在獲得不斷的提高。
1.2.4 檢測與傳感器技術(shù)
檢測與傳感器技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)各種基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)的相關(guān)參數(shù)、工作狀態(tài)以及其他相關(guān)信息的接受以及參數(shù)和相關(guān)信息準(zhǔn)確度的檢測，通過檢測以后，將其接受的信息傳送給處理裝置，然后由處理裝置來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)行過程的自動(dòng)控制。
1.2.5 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)
伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)，它作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行操作的重要支撐技術(shù)，在很大程度上決定了基于機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量。
1.2.6 系統(tǒng)總體技術(shù)
系統(tǒng)總體技術(shù)是用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，從整體目標(biāo)出發(fā)，將基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的總體功能劃分為若干個(gè)各功能模塊，然后結(jié)合各個(gè)功能模塊的實(shí)際情況，找出能夠有效解決各個(gè)功能模塊實(shí)際需求的可行技術(shù)方案，再把相應(yīng)的技術(shù)方案進(jìn)行匯總，從而設(shè)計(jì)出合理的功能技術(shù)方案。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 國外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1.1 絕大多數(shù)的制造業(yè)領(lǐng)域都有機(jī)電一體化產(chǎn)品
在工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，機(jī)電一體化產(chǎn)品遍及絕大多數(shù)的制造業(yè)領(lǐng)域，其中數(shù)控機(jī)床和工業(yè)智能機(jī)器人是這些國家的主要機(jī)電一體化產(chǎn)品，其中的數(shù)控機(jī)床在機(jī)床領(lǐng)域中所占的比重越來越大，而工業(yè)智能機(jī)器人也將逐步進(jìn)入管理、辦公、家庭和娛樂等各個(gè)領(lǐng)域，具有非常廣闊的發(fā)展前景。
在數(shù)控機(jī)床方面，目前數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亞微米級機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右，納米級機(jī)床達(dá)到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。
在工業(yè)機(jī)器人方面，目前日本的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)量占全世界工業(yè)機(jī)器人的70%左右，與工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的專利則有90%以上掌握在日本企業(yè)手中。由此也可以看出，日本是名副其實(shí)的機(jī)器人王國。 美國、德國分別居二、三位。
2.1.2 機(jī)電一體化開始逐步向集成化的方向發(fā)展
CIMS，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，它突破了原有制造業(yè)各部門之間的界限，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)制造企業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備、產(chǎn)品開發(fā)、經(jīng)營決策等各個(gè)環(huán)節(jié)的有效整合，在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的作用下，當(dāng)前的世界制造業(yè)開始逐步向集成化的方向發(fā)展。
2.1.3 激光技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用
激光技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用，將使光機(jī)電一體化成為機(jī)電一體化技術(shù)重要的發(fā)展方向。
2.1.4 微細(xì)加工技術(shù)發(fā)展迅速
當(dāng)前微機(jī)電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，將帶動(dòng)微細(xì)加工技術(shù)的興起。
2.2 國內(nèi)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
2.2.1 數(shù)控技術(shù)方面
我國對數(shù)控技術(shù)的研究起始于1985年，經(jīng)過這些年的發(fā)展，我國目前已經(jīng)基本掌握了數(shù)控技術(shù)的核心技術(shù)，相關(guān)的數(shù)控技術(shù)產(chǎn)品也越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品市場中。
2.2.2 工業(yè)機(jī)器人方面
我國對工業(yè)機(jī)器人的研究開始于1986年，目前，已經(jīng)掌握了機(jī)器人的軟件編程、控制系統(tǒng)以及操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造等技術(shù)，并開發(fā)出了能夠進(jìn)行水下作業(yè)施工的多種工業(yè)機(jī)器人。
2.2.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面
經(jīng)過近些年的潛心研究，我國在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面已經(jīng)有了較快發(fā)展。其中，已經(jīng)在包括清華大學(xué)在內(nèi)的多數(shù)著名高校內(nèi)建成了國家CIMS技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、工程研究中心以及相關(guān)的CIMS培訓(xùn)中心。
3 機(jī)電一體化的未來發(fā)展
3.1 智能化
智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品是指具有一定的邏輯思維、判斷推理和自主決策能力的機(jī)電一體化產(chǎn)品，由于可以智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品對人類的智能進(jìn)行模擬，所以，一些智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品就可以替代人的部分腦力勞動(dòng)。
3.2 微型化
當(dāng)前微型化的機(jī)電一體化產(chǎn)品的幾何尺寸一般不會(huì)大于1cm3，而且微型化的機(jī)電一體化產(chǎn)品在不斷的向微米級和納米級的方向發(fā)展。目前，國外已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室中制造出亞微米級的機(jī)械元件。
3.3 模塊化
從各方面來看，機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)重要發(fā)展趨勢就是實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，這樣一來，企業(yè)就可以可利用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化單元迅速開發(fā)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品，進(jìn)而將大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
3.4 網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展促使其不斷朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。其中，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種機(jī)電一體化產(chǎn)品，如遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)等如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)出來。
3.5 綠色化
根據(jù)時(shí)代的發(fā)展需求，綠色化將成為機(jī)電一體化的必然發(fā)展趨勢，其目標(biāo)是在機(jī)電一體化產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，要保證產(chǎn)品對生態(tài)環(huán)境造成的危害最小，而獲得的資源利用率卻最高。
4 結(jié)論
機(jī)電一體化是很多學(xué)科相互發(fā)展和相互促進(jìn)的結(jié)果，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)所融合的技術(shù)將越來越廣泛，而以機(jī)械和微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)電一體化的必然發(fā)展趨勢，機(jī)電一體化的發(fā)展前景非常廣闊。
參考文獻(xiàn)
機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。它不是上述技術(shù)的簡單拼湊，而是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理配置各功能單元，使得整個(gè)系統(tǒng)具有高質(zhì)量，高可靠性的特點(diǎn)。
機(jī)械工程技術(shù)由純技術(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，還能賦撲許多新的功能，如自動(dòng)檢測、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仲，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。現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。
1.機(jī)電一體化的發(fā)展過程
機(jī)電一體化經(jīng)歷了長期的產(chǎn)生于發(fā)展過程，大致分為三個(gè)階段：
萌芽階段：20世紀(jì)60年代以前為萌芽階段。由于電子技術(shù)發(fā)展迅速，人們逐步使用電子技術(shù)的初步成果完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是第二次世界大戰(zhàn)后，機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合使得許多性能優(yōu)良的產(chǎn)品出現(xiàn)，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的作用。
蓬勃發(fā)展階段：20世紀(jì)70年代至20世紀(jì)80年代是蓬勃發(fā)展階段。在這一階段，人們主動(dòng)地利用新技術(shù)的巨大成果創(chuàng)造新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。應(yīng)該特別指出的是，日本在推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方面起了主導(dǎo)作用。日本政府于1971年3月頒布了《特定電子工業(yè)與特定機(jī)械工業(yè)振興臨時(shí)措施法》，要求企業(yè)界“應(yīng)特別注意促進(jìn)為機(jī)械配備電子計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)控制的自動(dòng)化和機(jī)械產(chǎn)品的其他功能”。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，為基點(diǎn)一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
智能化階段：從20世紀(jì)90年代開始至今稱為智能化階段。機(jī)電一體化技術(shù)向智能化新階段邁進(jìn)。人工智能技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)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)展的新天地。大量的智能化機(jī)械產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。出現(xiàn)了“模糊控制”和“混沌控制”等新概念。
機(jī)電一體化的目的是使系統(tǒng)高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕薄短小巧化方向發(fā)展，不斷滿足人們的生活多樣化需求和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。因此，機(jī)電一體化的研究方法并不是拼拼湊湊的“混合”設(shè)計(jì)法，應(yīng)該從系統(tǒng)的角度出發(fā)，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)分析方法，充分發(fā)揮邊緣學(xué)科技術(shù)的優(yōu)勢。
2.機(jī)電一體化發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)電一體化發(fā)展所采用微電子技術(shù)必須解決一些共性關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)包括檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。各部分所包括的內(nèi)容如下：
檢測傳感技術(shù)：檢測傳感器的檢測對象有位移、壓力、溫度、速度、加速度、流量等物理量，其檢測精度的高低直接影響機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能好壞。檢測傳感技術(shù)的主要難點(diǎn)在于提高可靠性、精度和靈敏度。
信息處理技術(shù)：信息處理技術(shù)包括信息的輸入、變換、運(yùn)算、次數(shù)和輸出技術(shù)。信息處理是否及時(shí)正確，直接影響機(jī)電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，因而成為機(jī)電一體化產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。在信息處理技術(shù)方面存在的問題有減輕重量、提高處理速度、提高可靠性和抗干擾能力以及標(biāo)準(zhǔn)化、提高操作性及便于維修保養(yǎng)等。
自動(dòng)控制技術(shù)：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、自診斷、校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等技術(shù)。其技術(shù)難點(diǎn)是現(xiàn)代控制理論的工程化與實(shí)用化，以及優(yōu)化控制模型的建立等。
伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)：伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是指執(zhí)行元件中的一些技術(shù)問題。伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等各種類型。希望之星元件滿足小型、重量輕和輸出功率大等三個(gè)方面的要求，以及提高對環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。
精密機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化產(chǎn)品對精密機(jī)械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善動(dòng)態(tài)性能等。
系統(tǒng)總體技術(shù)：系統(tǒng)總體技術(shù)是以中國從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個(gè)功能的技術(shù)方案，再把功能和技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品要求系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性很好，否則即使各個(gè)部分的性能、可靠性都很好，性能和產(chǎn)品也很難保證正常運(yùn)行。
3.機(jī)電一體化發(fā)展趨勢
隨著科技的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，對機(jī)電一體化技術(shù)提出了許多新的和更高的要求，出現(xiàn)了新的概念。如數(shù)控技術(shù)、CNC、FMS、CIMS及機(jī)器人等都被一致認(rèn)為是典型的機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)。機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢有以下幾點(diǎn)：
高性能化：高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。新一代CNC系統(tǒng)就是以此“四高”為滿足生產(chǎn)急需和人誕生的?？蓪?shí)現(xiàn)告訴數(shù)據(jù)傳遞，在相當(dāng)高的分辨率情況下，系統(tǒng)仍有高速度，此外其效率也非常高。
智能化：人工智能的研究日益得到重視，其中機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。智能機(jī)器人通過視覺，觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際變化過程反饋信息并作出判斷與決定。數(shù)控機(jī)床智能化，使用各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做出判斷，自動(dòng)對異?，F(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。
此外，機(jī)電一體化發(fā)展趨勢還有系統(tǒng)化，輕量化及微型化等
參考文獻(xiàn)：
[1]機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，梁俊彥
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的狀況
1、機(jī)電一體化技術(shù)的第一階段
在二十世紀(jì)的六十年代以前被稱為第一階段。這一時(shí)期。人們開始不自覺的去利用電子技術(shù)初步的成功去補(bǔ)充和完善機(jī)械的性能。尤其是二戰(zhàn)的爆發(fā)，刺激了電子和機(jī)械的結(jié)合。戰(zhàn)后這些軍用技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)，使戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)迅速的恢復(fù)。但是當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)還沒有達(dá)到一定的技術(shù)水平，電子和機(jī)械的相結(jié)合還沒有能力深入的研究和開發(fā)，而那些已經(jīng)開發(fā)出來了的產(chǎn)品也沒有辦法進(jìn)行大量的推廣。
2機(jī)電一體化技術(shù)的第二個(gè)階段
在二十世紀(jì)的七十到八十年代被稱為第二階段，同時(shí)也是最為蓬勃發(fā)展的一個(gè)階段。在這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等都在的不斷進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)奠定了強(qiáng)有力的技術(shù)基礎(chǔ)。而大規(guī)模的集成電路也在迅速的的發(fā)展是機(jī)電一體化技術(shù)有了結(jié)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3、機(jī)電一體化技術(shù)的第三個(gè)階段
到了二十世紀(jì)九十年代的后期，就是機(jī)電一體化的第三個(gè)階段，同時(shí)也開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能發(fā)展，進(jìn)而進(jìn)入了深入探索的新階段。光學(xué)和通信的技術(shù)也融入了機(jī)電一體化的技術(shù)，那些細(xì)微的加工技術(shù)也慢慢從機(jī)電一體化技術(shù)中浮現(xiàn)出來，于是就出現(xiàn)了光機(jī)電一體化與微機(jī)電一體化兩種體系。另外在對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入深入研究的同時(shí)，也為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了廣闊的發(fā)展空間。
我國是從二十世紀(jì)的八十年代才開始對機(jī)電一體化進(jìn)行研究并且開始應(yīng)用的，在制定“九五”規(guī)劃的時(shí)候考慮到了機(jī)電一體化給各個(gè)國家?guī)斫?jīng)濟(jì)上的效益和影響。許多的大專的院校及研究機(jī)構(gòu)開始對機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定的成果。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、智能化
智能化在二十一世紀(jì)對于機(jī)電一體化技術(shù)來說是一個(gè)重要的發(fā)展方向，在對機(jī)電一體化技術(shù)的研究中人工智能慢慢的得到了重視。智能化是指在控制理論的基礎(chǔ)上，接納和吸收新的思想和方式模擬人類的智能達(dá)到更高的目標(biāo)。然而使機(jī)電一體化的產(chǎn)品擁有和人類相同的智力是不可能的，也沒有必要。但是高性能的微處理器讓機(jī)電一體化的產(chǎn)品楊浦低級智能或者只是人的部分智能是完全有可能有必要的。
2、模塊化
模塊化是一項(xiàng)艱巨的工程，因?yàn)闄C(jī)電一體化的產(chǎn)品、種類太多，研制出標(biāo)準(zhǔn)的接口在機(jī)電一體化中是十分重要的事情。利用標(biāo)準(zhǔn)的單元迅速的開發(fā)新的產(chǎn)品，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這時(shí)需要制定各項(xiàng)的準(zhǔn)則，便于各部件、單元所匹配的接口。可以從對電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化制度，對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電一體化或是生產(chǎn)一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；诉@些企業(yè)會(huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
3、網(wǎng)絡(luò)化
在二十世紀(jì)的九十年代，計(jì)算機(jī)最突出的就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的興起和發(fā)展對于大到科學(xué)技術(shù)小到日常生活都帶來了巨大的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)將全球的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)連了企業(yè)，企業(yè)之間的競爭也實(shí)現(xiàn)了全球化、機(jī)電一體化。只要有功能獨(dú)到、性能可靠的新產(chǎn)品研制出來，馬上就在全球暢銷。網(wǎng)絡(luò)的普及讓人們在家也能享受到高科技所帶來的便捷。由此可見，機(jī)電一體化的產(chǎn)品勢必要朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向去發(fā)展。
4、微型化
二十世紀(jì)八十年代末所興起的微型化是說，機(jī)電一體化朝著微型機(jī)器‘微觀領(lǐng)域發(fā)展。而微機(jī)電一體化的產(chǎn)品有著體積小、運(yùn)動(dòng)相當(dāng)?shù)撵`活、耗能少的優(yōu)勢。在醫(yī)療、信息等方面有著絕對的優(yōu)勢，
5、綠色化
隨著工業(yè)日益的發(fā)達(dá)，給人們的生活可以說帶來了翻天覆地的感覺。任何事物都存在著兩面性，在享有物質(zhì)豐富生活舒適的同時(shí)，我們的資源減少了，生態(tài)環(huán)境被污染了。便開始呼吁環(huán)保，在這種環(huán)境下綠色無污染的產(chǎn)品就產(chǎn)生了，而綠色化儼然成為了時(shí)代的一個(gè)趨勢。綠色無污染的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到銷毀的過程中，完全符合特定的環(huán)境要求和人類健康的要求，把對生態(tài)環(huán)境的危害降到最低。把環(huán)保的概念與機(jī)電一體化的產(chǎn)品相結(jié)合，有一定的發(fā)展前景。而綠色的機(jī)電一體化是指，使用的時(shí)候不污染環(huán)境，還可回收利用。
6、系統(tǒng)化
系統(tǒng)化所表現(xiàn)出來的重要特征之一，就是關(guān)對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的運(yùn)用開放和模式化的結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)可以隨意靈活的組成形態(tài)，并進(jìn)行任意的剪裁組合，以便于實(shí)現(xiàn)多子的系統(tǒng)控制和管理。特征之二就是通信的功能加強(qiáng)了，在未來的機(jī)電一體化會(huì)更加的注重產(chǎn)品和人之間的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩個(gè)含義，第一個(gè)就是最終使用機(jī)電一體化產(chǎn)品的對象是人，不管在怎樣的賦予機(jī)電產(chǎn)品一體化人的情感和智能。使之人性越來越明顯，尤其是家用的機(jī)器人，最高的境界就是實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化。而另一個(gè)含義是指模仿生物的機(jī)理，從而研制出各種機(jī)電一體化的各種產(chǎn)品。實(shí)事也是如此。很多的機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受到動(dòng)物的啟蒙而研究出來的。
結(jié)束語：
所以得出的結(jié)論就是機(jī)電一體化的出現(xiàn)并不是孤立存在的，它是由許多科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展所得出的結(jié)晶，也是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定程度必然的結(jié)果。機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)成為二十一世紀(jì)機(jī)械工業(yè)的主角。在各個(gè)方面都可以帶來明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)上的效益。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，各個(gè)技術(shù)之間互相融合的的趨勢也隨之越來越明顯。以機(jī)械技術(shù)和微電子的技術(shù)有效的結(jié)合起來，成為機(jī)電一體化技術(shù)的主體。成為機(jī)械工業(yè)的必然發(fā)展趨勢，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將會(huì)越來越寬廣。
參考文獻(xiàn)：
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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、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:各國均開始對機(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)國家相比仍有相當(dāng)差距。
四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
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。這里所說的“智能化”是對機(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(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,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
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疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,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)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,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),使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(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。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(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。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。
中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
引言
眾所周知，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)極大地推動(dòng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)改造和革命。迄今為止，世界各國都在大力推廣機(jī)電一體化技術(shù)。近些年來，我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)得到了長足的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，形成了機(jī)電一體化，不僅對機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品功能、構(gòu)成和技術(shù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了重要影響，而且也給機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)從“機(jī)械電氣化”時(shí)代邁入了“機(jī)電一體化”階段。在人們生活的各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，不僅深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢，而且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，并以蓬勃的生機(jī)向前發(fā)展。
1機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出，是將機(jī)械和電子技術(shù)集成結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。作為一門新型學(xué)科，機(jī)電一體化已經(jīng)建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進(jìn)步不斷得到充實(shí)和更新。機(jī)電一體化的基本特征表現(xiàn)在:它從系統(tǒng)的視角出發(fā)，成功將微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來。作為一種系統(tǒng)工程技術(shù)，機(jī)電一體化通過對各功能單元進(jìn)行合理布局與配置，使這些功能的高質(zhì)量、高可靠性、低能耗價(jià)值得到了充分的體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化系統(tǒng)的目的。一個(gè)所謂的機(jī)電一體化產(chǎn)品或機(jī)電一體化系統(tǒng)就由此產(chǎn)生。所以，“機(jī)電一體化，，涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方而。需要特別指出的是，機(jī)電一體化技術(shù)并不是微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等新技術(shù)的簡單拼湊，而是將以上技術(shù)群進(jìn)行有機(jī)融合的綜合技術(shù)。正是這一點(diǎn)，使機(jī)電一體化在概念上與機(jī)械電氣化相區(qū)別。從發(fā)展歷程看，盡管從純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，但這樣的機(jī)械工程技術(shù)仍屬傳統(tǒng)機(jī)械。進(jìn)入到機(jī)電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機(jī)械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動(dòng)處理信息、自動(dòng)檢測、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制等許多新的功能。形象地說，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅可以替代人力去完成許多機(jī)械勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實(shí)現(xiàn)了感官與頭腦的延伸。這一點(diǎn)也在功能上將機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化區(qū)別開。這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)它將扮演越來越重要的角色機(jī)電整合。它在復(fù)雜的非線性上下文包括電腦和數(shù)字信號處理器(dsp)，它存儲(chǔ)和處理信息、通訊和互聯(lián)網(wǎng)，這發(fā)送信息，以及各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CLAD)軟件。
2國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)前我國正處于市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展階段，盡管較之以往我們的機(jī)電產(chǎn)品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機(jī)遇和挑戰(zhàn)，思考并解決當(dāng)前存在的問題無疑會(huì)有助于提高我國機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的水平和性能，對于完善我們的市場經(jīng)濟(jì)制度也大有裨益。從促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)完整的機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看，我們的機(jī)電一體化而臨以下兩點(diǎn)任務(wù):其一，要進(jìn)一步推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)升級，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效，這就需要對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行微電子技術(shù)改造。其二，大張旗鼓地開發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
首先，在技術(shù)政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行限制，加快對落后產(chǎn)品的淘汰。同時(shí)，要鼓勵(lì)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)施機(jī)電一體化技術(shù)改造。
其次，我國機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋而廣，發(fā)展迅速，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能而而俱到，所以我們應(yīng)建立機(jī)電一體化行業(yè)“協(xié)會(huì)”性質(zhì)的統(tǒng)管合作機(jī)構(gòu)，并賦予其職能，既有利于深入的行業(yè)調(diào)查，指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目，又有助于制定出縱覽全局的“機(jī)電一體化”發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃，以避免開發(fā)上重復(fù)、生產(chǎn)上撞車。
再次，通過“協(xié)會(huì)”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業(yè)信息平臺(tái)，及時(shí)分享更多的行業(yè)內(nèi)部信息，二來可以增加產(chǎn)業(yè)在社會(huì)上的認(rèn)知，使行業(yè)內(nèi)外都重視和支持“機(jī)電一體化”的發(fā)展，既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機(jī)電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調(diào)配資源。同時(shí)，盡管人民幣升值短期內(nèi)會(huì)減緩我國機(jī)電產(chǎn)品出口，但對技術(shù)貿(mào)易來講，卻可以利用此時(shí)的時(shí)機(jī)，大量引進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，反哺自身加工業(yè)，提高企業(yè)的利潤空間。作為世界上最大的發(fā)展中國家，大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)，用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，開發(fā)數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，既是振興我國傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，也是一條促使機(jī)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整日益完善的捷徑。
3機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
Electrochemic-mechanical系統(tǒng)(MEMS)一直是一個(gè)近年來熱門研究領(lǐng)域。它也是一個(gè)快速增長的行業(yè)，它們的大小已經(jīng)超過100億美元，數(shù)以百萬計(jì)的MEMS一直在等產(chǎn)品汽車安全氣囊和噴墨打印機(jī)。MEMS技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到開發(fā)微型光學(xué)開關(guān)來處理高卷數(shù)據(jù)和話音通信的通信。MEMS本身是一個(gè)機(jī)電一體化極好的例子。作為另一個(gè)措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術(shù)倡議關(guān)于人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的改變，ASME報(bào)告中，“人口統(tǒng)計(jì)學(xué)是第二強(qiáng)大的力量改變世界的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)。在未來40年，世界人口預(yù)計(jì)將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進(jìn)入高級成熟度然后年老?！叭缓?，報(bào)告觸動(dòng)了幾個(gè)具體的方而包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報(bào)告中沒有討論ASME，這種趨勢將激勵(lì)機(jī)電朝著人性化方向發(fā)展，如護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)被稱為人類友好的機(jī)電一體化。美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(CASME)最近發(fā)表了一份報(bào)告，題為《機(jī)械工程在21世紀(jì)的發(fā)展趨勢》，其內(nèi)容主要介紹了從20世紀(jì)到21世紀(jì)機(jī)電一體化的進(jìn)展和今后發(fā)展的趨勢。它從以下四個(gè)類別描述了工程學(xué)的變革趨勢:技術(shù)變革、人口變革、經(jīng)濟(jì)變革和社會(huì)變革。隨著科技的進(jìn)步，以下八個(gè)領(lǐng)域?qū)?huì)是機(jī)電一體化發(fā)展的主要途徑:信息技術(shù)、微型化、材料科學(xué)、生物工程和醫(yī)藥、能源、運(yùn)輸、環(huán)境工程和制造業(yè)等。
4結(jié)論
在經(jīng)濟(jì)全球化趨勢逐漸增強(qiáng)，市場競爭日趨激烈的當(dāng)今社會(huì)，機(jī)電一體化的發(fā)展對優(yōu)化本國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)具有至關(guān)重要的作用。機(jī)電制造思維是基于現(xiàn)代工程教育而逐步興起和發(fā)展起來的。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和產(chǎn)物。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)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明?？偠灾?，機(jī)電一體化技術(shù)作為機(jī)械技術(shù)，信息技術(shù)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合、發(fā)展與延伸，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷建設(shè)發(fā)展的過程中占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。我們需要明確機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展方向，妥善處理機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中而臨的問題與障礙，推動(dòng)機(jī)電一體化時(shí)代的全而發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
為適應(yīng)煤礦機(jī)械對性能的要求,僅僅依靠機(jī)械和液壓技術(shù)已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機(jī)械的必要選擇。機(jī)電一體化是一項(xiàng)新興的技術(shù),將其引入到煤礦機(jī)械中,必將會(huì)給煤礦機(jī)械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從20世紀(jì)70年代中期開始在國外機(jī)械上得到應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起,推動(dòng)了機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機(jī)械上的應(yīng)用,極大促進(jìn)了煤礦機(jī)電產(chǎn)品的性能,使煤礦機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)飛躍的發(fā)展時(shí)期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及,在我國也是發(fā)展的方向,已成為機(jī)械高性能的體現(xiàn)。
目前機(jī)械的電子(微電腦)控制系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)如下功能:
1)在線監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診
即對煤礦機(jī)械的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機(jī)器的工作效率,簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作,降低使用維修費(fèi)用,縮短停機(jī)維修時(shí)間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用PLC控制,可實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。
2)節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率
例如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等,使用變頻起動(dòng)、PLC控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時(shí)生產(chǎn)效率也大大提高了。
3)自動(dòng)化或半自動(dòng)化程度的提高
煤礦機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制,可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會(huì)自動(dòng)連續(xù)動(dòng)作,也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無人操作。
4)其他應(yīng)用
一些國外生產(chǎn)的輸送機(jī)、采煤機(jī)、綜掘機(jī)等采用了電子(微電腦)控制的自動(dòng)變速器,能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動(dòng)改變傳動(dòng)系的傳動(dòng)比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動(dòng)機(jī)功率,大大提高了能耗經(jīng)濟(jì)性,而且也簡化了操作,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了設(shè)備的安全性能,提高作業(yè)人員操作的安全性。目前我國在綜合機(jī)械化采煤機(jī)上采用電子(微電腦)控制,可實(shí)現(xiàn)無人操作,使機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè),也配備了無線遙控裝置,可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。電子(微電腦)系統(tǒng)的可靠性是煤礦機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于煤礦機(jī)械一般井下作業(yè),其直接受到潮氣、煤塵、通風(fēng)、石塊、地質(zhì)變化等的侵襲,此外還受到采煤振動(dòng)和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環(huán)境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統(tǒng)必須滿足井下性能環(huán)境要求,能在井下環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作;抗壓強(qiáng)度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強(qiáng)的抗干擾能力,系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。
