機電一體化技術的現狀范文

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一、機電一體化的產生與應用

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電或微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。

二、機電一體化發展現狀

20世紀60年代以前為第一階段，稱為初級階段。人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。在二戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械與電子兩技術的結合還不可能廣泛和深入發展。

20世紀70到80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用并把機電一體化技術列為“863計劃”中。

三、機電一體化發展趨勢

1.智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。 “智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學等新思想、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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

2.模塊化趨勢

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣可利用標準單元迅速開發出新產品，也可以擴大生產規模，制定各項標準，以便各部件、單元間匹配。從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，對生產標準機電一體化單元的企業規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化趨勢

網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

4.微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術。

5.綠色化趨勢

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關鍵詞：機電一體化 現狀 發展趨勢

中圖分類號：TU85文獻標識碼： A

在科學技術日新月異的今天，新的材料、設備、技術不斷涌進，從某種程度上來看極大的推動了整個機械行業甚至是經濟的發展。微電子的技術和計算機的技術也在飛速的發展，它們不斷與工業機械相摩擦，找出契合點然后相結合，機電一體化就是這樣產生的。機電一體化從系統化的觀點來說局勢綜合的運用了機械、微電子、自動控制和傳感測控等技術，根據系統的功能和目標，合理的運用各個功能進行布局。實現具有多功能。高質量的功能價值極其目標。

如今世界各國都在大力發展推行機電一體化的先進技術及在生活生產當中的應用。它不僅關系到全球各國各個方面的發展，也成為了體現一個國家綜合能力的象征。

一、機電一體化技術發展的狀況

1、機電一體化技術的第一階段

在二十世紀的六十年代以前被稱為第一階段。這一時期。人們開始不自覺的去利用電子技術初步的成功去補充和完善機械的性能。尤其是二戰的爆發，刺激了電子和機械的結合。戰后這些軍用技術逐漸轉化為民用技術，使戰后的經濟迅速的恢復。但是當時的電子技術還沒有達到一定的技術水平，電子和機械的相結合還沒有能力深入的研究和開發，而那些已經開發出來了的產品也沒有辦法進行大量的推廣。

2機電一體化技術的第二個階段

在二十世紀的七十到八十年代被稱為第二階段，同時也是最為蓬勃發展的一個階段。在這一時期，計算機技術、通信技術等都在的不斷進步，為機電一體化技術奠定了強有力的技術基礎。而大規模的集成電路也在迅速的的發展是機電一體化技術有了結實的物質基礎。

3、機電一體化技術的第三個階段

到了二十世紀九十年代的后期，就是機電一體化的第三個階段，同時也開始了機電一體化技術向智能發展，進而進入了深入探索的新階段。光學和通信的技術也融入了機電一體化的技術，那些細微的加工技術也慢慢從機電一體化技術中浮現出來，于是就出現了光機電一體化與微機電一體化兩種體系。另外在對機電一體化技術進入深入研究的同時，也為機電一體化技術開辟了廣闊的發展空間。

我國是從二十世紀的八十年代才開始對機電一體化進行研究并且開始應用的，在制定“九五”規劃的時候考慮到了機電一體化給各個國家帶來經濟上的效益和影響。許多的大專的院校及研究機構開始對機電一體化的技術發展和應用做了大量的工作，并取得了一定的成果。

二、機電一體化的發展趨勢

1.智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

2.模塊化趨勢

模塊化是一項重要而艱巨的工程，利用標準單元迅速開發出新產品，擴大生產規模，制定各項標準，便于各部件、單元的匹配和接口。從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化趨勢

計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

4.微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。

微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術。

5.綠色化趨勢

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

6、系統化

系統化所表現出來的重要特征之一，就是關對系統體系結構進一步的運用開放和模式化的結構。整個系統可以隨意靈活的組成形態，并進行任意的剪裁組合，以便于實現多子的系統控制和管理。特征之二就是通信的功能加強了，在未來的機電一體化會更加的注重產品和人之間的關系。機電一體化的人格化有兩個含義，第一個就是最終使用機電一體化產品的對象是人，不管在怎樣的賦予機電產品一體化人的情感和智能。使之人性越來越明顯，尤其是家用的機器人，最高的境界就是實現人機一體化。而另一個含義是指模仿生物的機理，從而研制出各種機電一體化的各種產品。實事也是如此。很多的機電一體化產品都是受到動物的啟蒙而研究出來的。

三、電一體化的發展階段

機電一體化的發展大體可以分為三個階段。上世紀60年代以前為第一階段（亦可稱為初級階段）。在這一時期，人們不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。

上世紀70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化發展提供了充分的物質基礎。

第三階段，上世紀90年代后，機電一體化技術開始向智能化方向邁進，進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。

四、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床領域。數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，表現在：①總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；②開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益；③WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；④大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，也加強了CNC系統的控制功能；⑤能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去；⑥系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力；⑦以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）。CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）。柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人。第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第五代計算機關系密切。

結束語：

所以得出的結論就是機電一體化的出現并不是孤立存在的，它是由許多科學技術不斷的發展所得出的結晶，也是社會生產力發展到一定程度必然的結果。機電一體化的技術將會成為二十一世紀機械工業的主角。在各個方面都可以帶來明顯的社會效益和經濟上的效益。隨著科學技術不斷的發展，各個技術之間互相融合的的趨勢也隨之越來越明顯。以機械技術和微電子的技術有效的結合起來，成為機電一體化技術的主體。成為機械工業的必然發展趨勢，機電一體化技術的發展前景也將會越來越寬廣。

參考文獻：

[1] 田雙月.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].工業設計,2011,(6):217-218.

[2] 張葆青,閆石,陳爽等.機電一體化技術的現狀與發展趨勢[J].機床與液壓,2011,39(24):105-106,121.DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2011.24.037.

[3] 王卓.機電一體化技術的現狀與發展趨勢[J].文藝生活：中旬刊,2011,(9):280-280.

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關鍵詞：機電一體化；現狀；發展

中圖分類號：TU85文獻標識碼： A

一、機電一體化技術簡介

機電一體化又稱機械電子學，英語名稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體，是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。典型機電一體化系統功能原理構成實例如下圖：

二、機電一體化技術的發展現狀

1、初級發展階段

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

2、深入發展階段

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

3、規劃發展階段

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

三、機電一體化技術的發展趨勢

1、綠色化趨勢

工業革命以后，機械領域的技術革新給人們帶來了巨大的方便，對人們的生活、工作產生的深遠的影響，但是，在給人們帶來方便的同時，也帶來了嚴重的環境污染和資源的浪費。于是，人們對環保型的設計、制造有著很高的呼聲，符合綠色化的產品應當在適用時對環境的污染降到最低、對資源的利用提到最高，同時在報廢后還能都回收利用。機電一體化的綠色產品要充分考慮到環保的特性，在設計之初就要將環保理念考慮進去，使設計的產品在使用過程中能夠做到對資源的最大利用和對環境的最小危害。

2、智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

3、系統化趨勢

系統化發展的特點是采用開放化和模式化的系統體系結構，形成設備的系統發展，通過多種模式的組合和剪裁建立起機械設備的整體發展和設計系統，并且能夠在系統整體發展和設計的基礎之上實現子系統的系統管理和綜合控制。系統化的機電一體化技術還能推動更為有效而便捷的通信技術發展模式的形成，從而實現更為有效的信息傳播和個性化的設備管理、使用方式，為在人性化的設備管理原則之上設計生產出以使用個體需求為主的機電一體化設備提供有利條件。

4、網絡化趨勢

隨著網絡技術的不斷發展，網絡產品價格日益下降，為其的普及工作帶來了便利條件。以網絡為基礎的各類遠程監控技術逐漸發展起來。其遠程控制終端便是機電一體化產品，當發展到一定程度時，人們可以利用家庭網絡對家庭中的各項電氣設備進行計算機集中管理，進而享受更加現代化的生活。

5、模塊化趨勢

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

6、微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢,國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術。

四、結束語

科學技術的進步為機電一體化的產生和發展創造了條件，社會需求則為之提供了動力。反過來，機電一體化的發展又不斷促進科學技術的進步和社會需求。機電一體化已經顯示出了強大的生命力，并正以空前的速度和力度沖擊著傳統的技術思想、生產方式和方法以及傳統的機電產品和產業結構，國民經濟的各個領域都將因此而發生深刻變革。

參考文獻：

[1]張建寶. 淺談煤礦機電一體化技術的發展趨勢及展望[J]. 科技信息.2013（18）

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關鍵詞：機電一體化 煤礦生產 趨勢

1 機電一體化在煤礦生產中的應用

當前礦山開采中，機電一體化技術占據著相當重要的位置。它是液壓控制技術、電子技術、機械技術的有機結合，能夠極大的提高煤礦機械的操作舒適性、可靠性、經濟性、安全性以及維護方便性、安裝拆除速度、使用壽命、作業效率、作業精度等性能。目前，以微處理器和微機為核心的控制裝置和電子技術，已經廣泛應用到煤礦機械中，尤其是電子控制技術，應用更為普遍，如煤礦機械的故障報警、故障自診、在線監控、提升機的PLC 系統、采煤機的變頻控制系統等諸多領域，伴隨著對煤礦機械性能要求的進一步提高和科學技術的進一步發展，在煤礦機械中，電子控制裝置的應用會更加普遍，維護會更專業，結構也會更復雜。

首先是在礦井綜合采煤方面的應用。作為機電一體化技術典型應用的電牽引采煤機，在牽引特性上，要遠遠的優于液壓牽引，可以應用在大傾角煤層上，具有效率高、結構簡單、動態特性好、反映靈敏、使用壽命長、運行可靠的等特點。第二是礦井運輸提升設備的應用。比如帶式輸送機，它是煤礦輸送系統的重要運輸設備，具有易于實現自動化、效率高、運行可靠、輸送量大、可實現長距離連續運輸的特點。另外還有礦井提升機，它能夠完成全數字化交直流提升工作，尤其是對內裝式提升機，驅動和滾筒連接成為一個整體，作為典型的機電一體化設備，實現了機械結構的簡化。煤礦供電設備是屬于其他機電一體化設備的范疇，煤礦供電的特點是必須滿足大功率設備要求，質量高、運行可靠。所以需要采取就地補償和集中補償兩種方式相結合的方法來減少無功功率損耗，減少供電系統無功電流，提高功率因數，目前廣泛采用的是“微機保護”開關，網絡功能齊備。此外，煤礦機電一體化技術還包括礦井安全生產監控系統，作為一項高效合理的措施，能夠對煤礦管理和安全生產，起到積極的支撐和保證作用，它采取的是Windows操作系統軟件，具有連接網絡的功能，能夠提升測控分站的智能化水平。

2 機電一體化的發展趨勢

2.1 智能化和模塊化

“智能化”是描述機器行為，是基于控制理論的，對人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學等新思想與新方法的全面吸收，通過提高判斷推理、邏輯思維和自主決策等能力，從而實現更高的控制目標。研發制造具有高性能、高速的微處理機電一體化產品，并賦有其低級智能或者人的部分智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O 接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。模塊化也是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品，從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。推動電氣產品的標準化、系列化能夠產生很多好處，無論是對于生產標準機電一體化單元的企業，還是對于生產機電一體化產品的企業，模塊化都將給他們帶來美好的未來。

2.2 網絡化和微型化

隨著網絡的普及，在網絡基礎上的各種遠程控制和監視技術得以迅速發展和普及，而機電一體化產品就是遠程控制的終端設備，應用現場總線和局域網技術，使家電網絡化已形成優勢，從而以計算機為中心，利用其把各種家用電器連接成的計算機集成家電系統，能夠使待在家里的人們充分感受到各種高技術帶來的便利與快樂。

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展。在國外稱為微電子機械系統，可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。一般指不超過1立方厘米的幾何尺寸的機電一體化產品，進而向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化產品具有體積小、耗能低、運動靈活的特點，尤其運用在生物醫療、軍事、信息等方面，可以產生無可比擬的優勢，對于煤礦生產企業中的應用也能帶來前所未有的改觀。

2.3 環保化和自源化

綠色環保是時展的必然趨勢。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在特定的環境下，對綠色產品進行設計、制造、使用和銷毀的過程，符合保護環境和人類健康的要求，不僅有效減少了對生態環境的危害，而且極大地提高了資源的利用率。機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。所以說，順應綠色化的發展趨勢，積極進行綠色機電一體化產品的設計和制造，具有廣闊的發展前景。自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。

3 結束語

機電一體化的出現不是偶然的，這些發展方向是達到一定階段的必然要求，更是滿足需求的必然結果。隨著社會生產和科學技術的進步與發展，機電一體化技術正在不斷地深入到各個領域并迅猛地向前推進。礦山機電中，采用先進的一體化設備，具有性能可靠、保護安全、維護方便、操作簡單、體積小、信息化、程序化和高智能化的特點，所以能夠廣泛的應用到煤礦生產中。機電一體化設備不僅能夠提供勞動安全保障、減輕操作人員的勞動負擔、提高上作效率，還能增加礦工的經濟收入，增加礦山企業的市場競爭力，帶動相關企業的經濟發展。在經濟全球化的前提下，在礦山機電中，大量投入機電一體化設備，將會創造巨大的效益和經濟價值，同時大量使用各種新型的機電一體化產品，必然會不斷的完善和提高其性能和技術，提升我國煤礦生產的綜合國力，為煤礦生產夯實基礎。在不久的未來，機電一體化技術的成熟和廣泛應用，將在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面發揮舉足輕重的作用，而其自身的發展與應用也將具有跨時代的里程碑意義。

參考文獻：

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[2]劉祥斌.機電一體化在煤礦工程機械控制中的應用[J].煤炭技術，2011（06）.

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Abstract： Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology. This paper introduced the basic situation of the electromechanical integration technology and development background， as well as the domestic present situation of the application of electromechanical integration technology， and analyzed the mechanical and electrical integration technology of the future development trend.

關鍵詞： 機電一體化；應用現狀；發展趨勢

Key words： mechanical and electrical integration；application situation；development trend

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）08-0110-02

0 引言

眾所周知，現代科學技術極大地推動機械工業領域的技術改造和革命。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。近些年來，我國的計算機技術和微電子技術得到了長足的發展。在此基礎上，這些技術被廣泛應用到了機械工業領域，形成了機電一體化，不僅對機械工業的產品功能、構成和技術結構產生了重要影響，而且也給機械工業的生產方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業生產從“機械電氣化”時代邁入了“機電一體化”階段。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，不僅深刻影響著機電一體化的發展趨勢，而且深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，并以蓬勃的生機向前發展[1，2]。

1 機電一體化概述

機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，是將機械和電子技術集成結合起來所構成的系統的總稱。作為一門新型學科，機電一體化已經建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進步不斷得到充實和更新。機電一體化的基本特征表現在：它從系統的視角出發，成功將微電子技術、機械技術、自動控制技術、信息技術、計算機技術、傳感測控技術及電力電子技術的應用有機結合起來。作為一種系統工程技術，機電一體化通過對各功能單元進行合理布局與配置，使這些功能的高質量、高可靠性、低能耗價值得到了充分的體現，實現了優化系統的目的。一個所謂的機電一體化產品或機電一體化系統就由此產生。所以，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面[3]。需要特別指出的是，機電一體化技術并不是微電子技術、機械技術等新技術的簡單拼湊，而是將以上技術群進行有機融合的綜合技術。正是這一點，使機電一體化在概念上與機械電氣化相區別。從發展歷程看，盡管從純技術發展到機械電氣化，但這樣的機械工程技術仍屬傳統機械。進入到機電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動處理信息、自動檢測、自動調節與控制等許多新的功能。形象地說，機電一體化產品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動，實現人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實現了感官與頭腦的延伸。這一點也在功能上將機電一體化與機械電氣化區別開。這個定義強調它將扮演越來越重要的角色機電整合。它在復雜的非線性上下文包括電腦和數字信號處理器（dsp），它存儲和處理信息、通訊和互聯網，這發送信息，以及各種計算機輔助設計（CAD）軟件[4]。

2 國內機電一體化技術應用現狀

當前我國正處于市場經濟的發展階段，盡管較之以往我們的機電產品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰，思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術產品的水平和性能，對于完善我們的市場經濟制度也大有裨益。從促進產業結構調整，推動完整的機電一體產業形成的角度看，我們的機電一體化面臨以下兩點任務：其一，要進一步推動傳統工業技術升級，實現節能高效，這就需要對傳統產業進行微電子技術改造。其二，大張旗鼓地開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代[5，6]。

首先，在技術政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環保標準的傳統產業進行限制，加快對落后產品的淘汰。同時，要鼓勵對傳統產業實施機電一體化技術改造。

其次，我國機電一體化產業覆蓋面廣，發展迅速，而我們的財力、人力和物力是有限的，產業的規劃和發展不可能面面俱到，所以我們應建立機電一體化行業“協會”性質的統管合作機構，并賦予其職能，既有利于深入的行業調查，指導行業布點布局的調整，發展重點項目，又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發展計劃和戰略規劃，以避免開發上重復、生產上撞車。

再次，通過“協會”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業信息平臺，及時分享更多的行業內部信息，二來可以增加產業在社會上的認知，使行業內外都重視和支持“機電一體化”的發展，既可以吸引外商到我國投資發展“機電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調配資源。同時，盡管人民幣升值短期內會減緩我國機電產品出口，但對技術貿易來講，卻可以利用此時的時機，大量引進相關產業的先進技術，反哺自身加工業，提高企業的利潤空間。作為世界上最大的發展中國家，大力發展機電一體化技術，用微電子技術改造傳統產業，開發數字化、智能化機電產品，既是振興我國傳統機電工業的新鮮血液和源動力，也是一條促使機電行業產業、產品結構調整日益完善的捷徑[7，8]。

3 機電一體化技術發展趨勢

Microelectro-mechanical系統（MEMS）一直是一個近年來熱門研究領域。它也是一個快速增長的行業，它們的大小已經超過100億美元，數以百萬計的MEMS一直在等產品汽車安全氣囊和噴墨打印機。MEMS技術已經應用到開發微型光學開關來處理高卷數據和話音通信的通信。MEMS本身是一個機電一體化極好的例子。作為另一個措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術倡議關于人口統計學的改變，ASME報告中，“人口統計學是第二強大的力量改變世界的經濟和社會。在未來40年，世界人口預計將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進入高級成熟度然后年老。“然后，報告觸動了幾個具體的方面包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報告中沒有討論ASME，這種趨勢將激勵機電朝著人性化方向發展，如護理機器人的研發被稱為人類友好的機電一體化。美國機械工程師協會（ASME）最近發表了一份報告，題為《機械工程在21世紀的發展趨勢》，其內容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進展和今后發展的趨勢。它從以下四個類別描述了工程學的變革趨勢：技術變革、人口變革、經濟變革和社會變革。隨著科技的進步，以下八個領域將會是機電一體化發展的主要途徑：信息技術、微型化、材料科學、生物工程和醫藥、能源、運輸、環境工程和制造業等[9，10]。

4 結論

在經濟全球化趨勢逐漸增強，市場競爭日趨激烈的當今社會，機電一體化的發展對優化本國的產業結構和發展本國經濟具有至關重要的作用。機電制造思維是基于現代工程教育而逐步興起和發展起來的。機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。總而言之，機電一體化技術作為機械技術，信息技術，電子技術和計算機技術的融合、發展與延伸，在經濟社會不斷建設發展的過程中占據著極為關鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術未來發展方向，妥善處理機電一體化技術在發展過程中面臨的問題與障礙，推動機電一體化時代的全面發展。

參考文獻：

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[6]賈啟升.簡述機電一體化技術發展狀況及趨勢.中小企業管理與科技（上旬刊），2012，（1）：195-196.

[7]劉耀海.淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢.信息系統工程，2012，（10）：89-95.

[8]閆金鵬.淺析機電一體化的應用及前景.價值工程，2012，（14）：52-53.

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關鍵詞：機電一體化技術；發展趨勢；產品功能；協調和綜合

現代技術革命總是伴隨著學科間的交叉和大綜合，通過這種交叉和綜合總是能夠推動工業技術的飛速發展，當前微電子技術和計算機技術的結合就推動了機械工業的技術變革，這就使得機械的加工、結構、功能等方面都會產生較大的變化，機械加工有電氣化已經進入了機電一體化時代，工業生產到了極大的提高。

從當前科學技術的反戰大趨勢來看，機電一體化是個必然趨勢，也是科技革命的必然產物，機電一體化的發展必將影響傳統機械、電氣工業化工生產，逐步引領工業產業結構向智能化、自動化、高效能的方向發展。

1 機電一體化技術特點

機電一體化的結構功能主要包括：整體功能、動力功能、信息處理、控制功能等方面，尤其是控制功能結合現代電子技術的設計，通過相應軟件實現自動化的控制，構成了一個完整的機電一體化系統。機電一體化從交叉學科而來，目前已經是自成一體，具備了具有自身專業特色的新的學科，其總的特征是：綜合運用自控技術、機械技術、計算機技術、傳感、技術、接口技術和電力電子技術的合理配置，實現最優化的系統工程，在功能上能夠實現高效能、多功能、高可靠性的目標，其核心技術包括軟件和硬件，硬件的要求是比較高的，涵蓋高性能的機械本體，傳感器和驅動信息單元。軟件部分主要是起到保證準確性和可靠性的控制程序。

機電一體化技術和相應的產品已經滲透到各個領域涵蓋范圍廣泛，目前我們所能接觸到的所有工業生產領域都已經覆蓋了機電一體化的技術，其生產產品根據專業類別分為“數控機械類、電子設備類 、機電結合類、電液伺服類、信息控制類”。

2 機電一體化技術的應用發展

在制造業技術高速發展的今天，應用機電一體化的產品也是層出不窮，在2013年我國新增機器人3.7萬臺，成為全世界2013年機器人數量增加最多的國家，據統計在2014年新增機器人數量已達到5.6萬臺，從這個方面也可以看出智能化、自動化結合微電子技術的行業發展是機電一體化的發展大方向，通過機電一體化技術的發展將帶動各個行業共同的發展。

2.1 發展歷程

“機電一體化”很多人簡單的理解為機械與電子的結合。在早期我們國內剛剛接觸到機電一體化時僅是將機械和電子學的簡單融合，稱作機械電子學，近些年由于其不可抵擋的發展勢頭，機電一體化的的稱謂更加適合。機電一體化技術的發展離不開微處理技術的進步發展，微型芯片技術的進步必將帶動相應的數控、機器人、電子控制等機電一體化前沿技術的革新，當然在不同的行業由于行業特殊性，也勢必存在相對低級的機電一體化，在當前應該是高級和低級并存，以效率優先為標準。隨著整個國家產業結構的升級和改變，我們越來越提倡綠色經濟，綠色工業，機電一體化也應向環保、節約的方向發展。另外在硬件方面，以電腦控制為主的機電結構集成化技術日趨成熟，而與之緊密結合的控制技術、驅動部分、機械結構部分都將提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的難度，另外整體的機械效率也得到了較大提高。

2.2 技術應用

在現代機械制造業中充分利用電子計算機技術和現代制造技術，制造工程領域的新技術相繼誕生，如數控技術、柔性制造技術、現代集成制造系統、虛擬制造、敏捷制造等。在飲料加工行業，利用機電一體化實現飲料自動灌裝，使單機的自動化程度有了較大的改善和提高，整個飲料生產及其包裝生產線的自控技術和生產能力得到了極大的改善，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。在金屬加工企業中利用CIMS技術將人與生產經營，生產管理和過程控制有機組合，連成一體，實現從原料采集到進廠技工，再到生產、加工、銷售發貨等等整個生產過程都有機電一體化的技術體現。

3 機電一體化產品的發展趨勢

今后隨著網絡技術和計算機技術的發展，機電一體化產品的發展趨勢將向智能化、微型化、網絡化、自源化、人性化、綠色化的方向發展。智能化即要求機電產品有一定的邏輯思考、判斷推理、自主決策等智能，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。目前我國擁有機床接近320萬臺，是當今世界上機床數量最多的國家，但是處于技術領先的數控機床不到一成，而在這些機床中大部分也都是一些普通數控機床。機床中的電氣傳動部件，近些年也在逐漸向交流傳動轉變，電氣傳動技術被交流傳動所取代是必然趨勢，數字技術的發展將復雜的矢量控制技術變為現實，而且交流調速系統的性能已經大大超過了直流調速水平。

機電一體化產品種類和生產廠家繁多，因此模塊化是一項復雜的工程。在產品開發設計時，利用標準化模塊開發出新的產品。模塊化是需要生產廠家統一認識，應該從行業發展角度出發，加速實現模塊化和標準化的進程。另外網絡技術的發展也會對機電一體化技術產生深遠影響，家庭網絡化可以將家用電器連接成集成家用電器系統，機電一體化產品無疑應朝網絡化、接近生活化方向發展。

4 結束語

隨著科學技術的發展， 機電一體化和各種專業技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻：

[1]姚全.21世紀機電一體化技術的發展趨勢[J].科技創新與應用，2012（29）.

[2]黃鴻輝.對機電一體化技術發展趨勢的探究[J].電子制作，2013（07）.

[3]張葆青，閆石，陳爽.機電一體化技術的現狀與發展趨勢[J].機床與液壓，2011（24）.

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關鍵詞：機電一體化技術;現狀;發展趨勢

引言

伴隨現代科技的不斷發展，推動了不同學科之間的相互學習，促進了工程方面的技術改革，機械一體化作為一種嶄新的學術，重點強調機與電之間的相互結合所帶來的深刻意義；在機械工程方面，由微電子技術和計算機技術發展形成的機電一體化，使得機械工業技術在技術、產品和功能等方面發生巨大變化，促進工業生產由機械電氣化向機電一起化發展。

1機電一起化技術的概念

機電一體化指將機械裝置與電子化設計方面的功能結合起來的系統的總稱，采用機電一體化技術在機械產品基礎上創造出新型的機電產品，在機構的執行、動力和信息控制功能上引進電子技術。機電一體化主要包括技術和產品兩方面，機電一體化是將群體技術相互融合為一體的綜合技術，與傳統電氣形成的機械電氣化概念有本質性的區別。隨著科技的不斷發展，機電一體化作為一種有自身特征的新型技術學科主要具有一定的特征：從系統觀念討論，綜合運用各種機械、微電子、自動控制技術和軟件編程技術等多種綜合技術，各個技術之間配置合理，從根本上實現多功能、高質量和低能耗的經濟意義，使得系統工程技術在整個系統中最優化。

2機電一體化技術的現狀

機電一體化技術經歷長時間的生產發展過程，國際上各國從事機械設計、控制功能設計和生產加工的工作人員早已開始研發關于機電一體化的產品，到上世紀八九十年代，大型的集成電器和微型電子計算機得到迅速發展，更加豐富了機電結合形式的內容，目前隨著科技的飛速發展，機電一體化產品比如電冰箱、全自動洗衣機、人工機器人等廣泛應用于人們的生活工作中。機電一體化技術是融合機械技術、控制功能、微電子技術等多種技術與一體的產品，打破傳統機械工程、信息工程、控制功能等學科的分類，機電一體化技術至今已成為一種具有自身體系的新型學科，鑒于人工智能技術、神經網絡技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術發展提供堅實的基礎，促使機電一體化技術逐漸形成完整的學科體系。

3機電一體化技術的未來發展趨勢

機電一體化技術未來發展趨勢主要有以下幾個方向:（1）向智能化發展。我國目前機電發展的重要方向是智能化，智能主要是對機器的控制，以控制理論為基礎，綜合人工技能、計算機技術、心理學等方面的技術，模擬人類智能，使得該產品具有自身的邏輯思維、自主決策能力，機器人與數控機床的智能化是重要應用之一，伴隨著計算機、通訊等技術的快速發展，傳統現場控制技術無法滿足現場控制設備的要求和變化，這就要求機械設備的智能化程度不斷提高，機械設備操作所具有的安全性、燃料經濟性也要有很大的提高。智能化的產品設備具有很高的評價，被當做類似人類的行為，無法代替人類的智能，但隨著科技對機械設備技能化的要求，促進了機電一體化設備向更高更智能的方向發展。（2）向模塊化發展。機電一體化產品為企業所帶來巨大的經濟效益，隨之而來的是生產機電一體化產品的廠家越來越多，產品需要部件的模塊化成為一項重要的工作，是生產的產品能否正常工作的關鍵，因此研究開發標準機械接口、電器接口、信息接口等的機電一體化產品是一項復雜的工作，隨著科技的發展，研究具有集視覺、圖像處理和測繪等功能的控制單元，可以有效的處理各種典型操作，通過該技術便可以進行各個部件、單元接口的匹配，但存在一定的利益沖突，該標準可以再部分企業中試行，為機電一體化技術更好的發展，模塊化成為機電一體化重要組成。（3）向網絡化發展。計算機技術中最為出色的技術為網絡技術，特別是Internet技術的應用，給科技、工業、政治、教育等人們日常生活帶來驚人的變化，帶來的不僅是企業之間的競爭信息的傳輸，還有企業內部生產實現網絡化控制，各種網絡將全球經濟連接為一體。網絡的普遍使用，各類遠程控制技術得到迅速發展，遠程控制終端本身就是機電一體化產品，利用家庭網絡技術將家中各類電器連接為集成家電系統，給人們的生活工作帶來新鮮體驗和便利，朝向網絡化發展會成為機電一體化技術更高層次的追求。（4）向微型化發展。微型化是機電一體化技術發展的另一重要方向，國際上研究的納米技術，機電一體化也朝向產品體積小、能耗少、操作簡單的方向發展，在生物、軍事信息等方面具有較大的優勢，微機電一體化技術需要對產品進行精細的加工，因此還有漫長的路要走。光電一體化技術主要是將微電子技術、計算機技術、控制技術與機械技術相互融合，成多種高新技術產業和設備的基礎技術。該技術具有很強的功能，產品體積較少、適應力強、操作簡便且使用壽命長，只要合理采用該技術，便可以產生很高的經濟效益，光電一體化技術的主要產品主要有激光打孔、刻槽和光動機器人等領域。（5）向綠色化發展。工業發展給人們生活帶來的變化不僅是物質方面的享受，還有資源方面的減少，生態環境受到嚴重破壞，在開發新型技術的同時呼吁保護環境資源，綠色產品應運而生，綠色環保化是時代的潮流，機電一體化技術在設計、制造、使用和銷毀四個生命周期中，要符合環境保護和人類健康的標準，減少對生態環境的危害，提高資源的利用率是每個企業追求的目標，也是提高經濟效益的前提，保護環境，綠色產品已成為國際社會重點關注的話題，在機電一體化技術未來發展的方向重，減少對資源的破壞，生產節能高效產品的綠色生產模式是實現可持續發展的基本要求。

4結束語

機電一體化技術的出現是科技發展和社會生產力發展的必然產物，科技的進步為機電一體化的發展提供了基礎條件，而機電一體化產品不斷推動社會進步和社會需求，對傳統技術是一種較大沖擊，未來的社會是科技的社會，機電一體化技術未來發展的前景將是一片光明。

參考文獻：

[1]陳輝,王磊.機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].綜述,2008(07).

[2]潘麗霞.論機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].問題探討,2010(04).

[3]張智慧.淺談機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].技術論壇,2008(24).

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關鍵詞：機電一體化；概念；現狀；發展趨勢

一、機電一體化的概念與由來

人類進入了一個新的世紀──21世紀。回顧過去的20世紀，人類的經濟和科學技術發展成果超過了過去所有世紀的總和。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。機電一體化技術產生于這一背景之下，自然符合科技發展的規律，也是機械學科發展的必然結果。“機電一體化”這一技術術語最初來源于日本學術界，他們根據英文的Mechanics（機械學）和Electronics（電子學）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學科角度可以翻譯為“機械電子學”，我國科技界也經常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。

一般認為，機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科。其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

二、機電一體化的發展現狀

與其它科學技術一樣，機電一體化技術的發展也經歷了一個較長期的過程。有學者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發展階段和智能化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術的發展歷程。

“萌芽階段”指20世紀60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產品的設計與制造過程中總是自覺或不自覺地應用電子技術的初步成果來改善機械產品的性能，特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，出現了許多性能優良的軍事用途的機電產品。這些機電結合的軍用技術在戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術的成果創造新的機電一體化產品，3C技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

從20世紀90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機電一體化技術向智能化方向邁進，其主要標志是光學、通信技術等領域進入機電一體化，同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

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

三、機電一體化的發展趨勢

隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發展，應用范圍愈來愈廣。

機電一體化技術具體包括以下內容：

（1）機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（2）計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

（3）系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

（4）自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

（5）傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

（6）伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

四、結語

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

參考文獻：

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［3］馮正進．機電一體化技術進展．工業工程，2000(1)：1-4

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關鍵詞：單片機技術；機電一體化；特點；技術

集成電路制造技術推動了單片機技術的發展，隨著單片機技術的發展，機電一體化技術也越來越成熟。機電一體化主要從系統方面，運用信息技術、自動控制技術、軟件編程技術、計算機技術、微電子技術以及機械技術等綜合技術，使機電技術有機結合，從而形成機電一體化技術。

1 單片機技術的特點及在機電一體化技術中的作用

單片機是單片微型計算機的簡稱，對計算機的基本部件進行微型化，使基本部件以微機的形式集成在芯片上。芯片內包含定時器/計數器、CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、中斷控制及系統時鐘等。單片機具有體積小、功能強、功耗低等特點，性價比較高，更加易于推廣及應用[1]。新型單片機可用于圖象處理、信號處理、承擔數據與數值分析及機器人智能控制等方面。微電子技術在機電一體化產品中廣泛應用，使產品在節能、性能、質量及效率方面，表現出較高的水平。單片機具有較強的邏輯能力，操作指令豐富，與機電一體控制系統相適應。

2 基于單片機的機電一體化技術

2.1機械技術特點

機械技術利用高科技更新概念，在性能、材料以及結構上進行變更，以此達到改善性能、提高精度、提高剛度、縮小體積及重量的目的。基于機械技術的機電一體化，在系統制造時，根據機械理論及經典的機械工藝，結合計算機輔助技術，采取人工智能化方式，形成機械制造技術。

2.2自動控制技術與計算機

自動控制技術主要包含人工智能技術、神經網絡技術、專家系統技術、判斷、決策、存取、運算及信息交換等計算機信息處理技術。將控制理論作為指導方向，對系統進行設計，設計的系統要經過現場調試及控制技術，如速度控制、自適應控制、高精度定位控制等。

2.3系統技術與接口技術

機電一體化的系統技術，是將整體的概念組織，應用到各種技術中，以全局角度以及系統目標為出發點，將總體經過分解，變成若干功能單元，并使之相互關聯，以接口技術作為系統技術中的重要方向，接口技術是系統各部分實現有機連接的重要保障。

2.4傳感檢測技術與伺服技術

傳感檢測技術是機電一體化系統的感受器官，傳感檢測技術是自動調節及自動控制的關鍵所在。傳感檢測技術可以提高機電一體化系統的水平，在現代工程的應用中，傳感器能精確快速地獲取信息。伺服傳動技術包括液壓及電動等各種相關類型的傳動裝置，伺服系統包含電信號到機械動作的轉換部件及裝置，其對系統的功能、動態性能以及控制質量，起著決定性的作用。

3 機電一體化技術分析

機電一體化是指在機構的信息處理功能、動力功能、主動功能及控制功能上結合電子技術，將電子化設計和軟件與機械裝置結合，所組成的體統總稱。機電一體化系統是以眾多技術支撐為基礎的，它在諸多結構方面都有涉及。步進電機是基于單片機的機電控制系統，同時，它也是微縮的機電一體化技術應用系統。步進電機作為常規的機電控制執行機構，它的主要作用是把電脈沖轉，化為角位移，例如：步進驅動器收到脈沖信號后，就會驅動步進電機轉動，按設定的方向轉動到固定角度。利用脈沖個數，對角位移量進行控制，以此保證定位的準確性；在調速過程中，應控制脈通頻率，并以此控制電機轉動的速度、以及電機轉動的加速度。步進電機的精準控制，以單片機的運用作為前提，單片機技術使控制智能化、規范化，并使步進電機具備良好的特性。單片機可以消除步進電機的低頻振蕩，也可以提高電機的輸出轉矩及電機分辨率。機電一體化技術已發展成帶有自身體系的新型學科，隨著科學技術的日新月異，機電一體化將被賦予新的涵義。機電一體化涵蓋產品與技術方面，是一種經過有機融合的綜合技術。基于單片機的機電一體化技術，具備許多新功能，如自動調節與控制自動診斷與保護、自動顯示記錄、自動檢測、自動處理信息等，機電一體化產品是人的手與肢體的延伸。

4 結束語

總之，單片機技術，有利于提高機電一體化水平及自動化水平。應加深對這方面的研究，使基于單片機技術的機電一體化技術更加成熟。隨著單片機技術的發展，機電一體化技術趨向智能化。智能化作為機電一體化技術的發展方向，極具重要性。智能化吸收了混沌動力學、心理學、計算機科學、人工智能、運籌學等方面的新方法及新思想，使機電一體化技術具備邏輯思維能力、自主決策能力以及判斷推理能力。本文對單片機技術的機電一體化進行了探討與分析，為機電一體化技術在智能化機器人方面的研究提供了借鑒。

參考文獻：

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[2]郝建軍.淺析機電一體化技術發展趨勢[J].科技風， 2011，16（06）：514-515

[3]朱曲波.機電一體化技術的現狀及發展趨勢探究[J].科技風， 2011，18（12）：252-253

篇10

關鍵詞：機電一體化技術 微細加工技術 智能化 應用領域

知識經濟時代最突出的特點在于知識和信息的傳播不同于以往的制造和技術的傳播，在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。

一、我國機電一體化的現狀

全球范圍內機電一體化的發展通常可以分為三個階段。第一階段為20世紀60年代以前，因為當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展；第二階段為20世紀70~80年代。第三階段為20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化呈現深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

二、機電一體化的核心技術

機電一體化包括：軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須掌握機械本體技術；傳感技術；信息處理技術；驅動技術；接口技術；軟件技術。

三、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

四、我國機電一體化的發展前景

4.1網絡一體化

知識經濟時代的突出特征是計算機技術和網絡技術的迅猛發展。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。

4.2模塊標準化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。因為機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜又是非常重要的事。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

4.3人工智能化

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

五、結語：

機電一體化是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的強大之路。

參考文獻：

1、李運華：機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003.

2、芮延年：機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社，2004.

3、柴天佑：智能控制綜述[J].基礎自動化，2006（6）.