机电一体化的发展趋势

机电一体化的发展趋势（通用12篇）

机电一体化的发展趋势 篇1

摘要：机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术, 它是机械技术、微电子技术、信息技术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。

关键词：机电一体化技术,信息技术,发展趋势

1 机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

2 典型机电一体化产品的发展趋势

2.1 数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 (近320万台) , 但数控机床只占约5%且大多数是普通数控 (发达国家数控机床占10%) 。近些年来数控机床为适应加工技术的发展, 在以下几个技术领域都有巨大进步。

高速化。由于高速加工技术普及, 机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上;快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48m/min, 60m mni, 80m/min, 120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度, 由过去一般机床的0.5G (重力加速度) 提高到1.5G～2G, 最高可达15G;直线电机在机床上开始使用, 主轴上大量采用内装式主轴电机。

高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005～0.01um;最小分辨率为1nm (0.000001m m) 的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。

复合加工, 新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床, 5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构, 包括6轴虚拟轴机床, 串并联绞链机床等, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。

使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑, 在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min, 加工铝件能达5000m/min。

数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求, 它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段, 而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此, 计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来, 这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

2.2 自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000～80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000～120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

3 机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命, 不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展, 而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测, 机电一体化技术将向以下几个方向发展:

3.1 光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源 (下转第80页) (上接第81页) (动力) 系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

3.2 柔性化方向

未来机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 有较强的“柔性”, 能较好地应付突发事件, 被设计成“自律分配系统”。在这系统中, 各子系统是相互独立工作的, 子系统为总系统服务, 同时具有本身的“自律性”, 可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息, 在总的前提下, 具有“行动”是可以改变的。这样, 既明显地增加了系统的能力 (柔性) , 又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.3 智能化方向

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。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。

4 仿生物系统化方向

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。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。

5 微型化方向

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。当这一成果用于实际产品时, 就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时, 机械和电子完全可以“融合”机体, 执行结构、传感器、CPU等可集成在一起, 体积很小, 并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

参考文献

[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2]顾京.现代机床设备[M].北京:化学工业出版社, 2001.

机电一体化的发展趋势 篇2

关键词 机电一体化;核心技术;发展进程;发展趋势

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。

1 机电一体化的核心技术

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 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。

1.5 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。

浅谈机电一体化的发展及趋势 篇3



中图分类号：O421+.4 文献标识码：B文章编号：1008-925X（2012）11-0121-01

摘 要 机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。文章概述机电一体化的核心技术，分析机电一体化发展进程，提出机电一体化向智能化迈进的趋势。

关键词 机电一体化；核心技术；发展进程；发展趋势

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。

1 机电一体化的核心技术

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 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。

1.5 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。

1.6 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。

2 机电一体化的发展进程

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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 Digital Controller（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。

2.4 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。

3 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、通信技术等進入了机电一体化，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。未来机电一体化的主要发展方向有：

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

4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。

参考文献 

[1] 李华。浅析机电一体化技术的现状和发展趋势。2009

机电一体化的发展趋势分析 篇4

二十世纪六十年代, 人们已经开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能, 但当时电子技术尚未达到一定水平, 机械技术与电子技术的结合并未深入发展和推广。到了七、八十年代, 大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展, 为机电一体化技术提供了充分的物质基础, 并且各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。从二十世纪九十年代至今, 机电一体化已经逐渐形成了自己完整的科学体系, 向智能化迈入了新阶段, 并在现代机械制造、包装、钢铁等行业中大展身手。我国的机电一体化技术是从20世纪80年代初才开始研究和应用并引起了国务院的高度重视, 国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”, 并且在制定“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。现如今, 我国的机电一体化技术发展迅猛, 已经取得了一定成果, 但与欧美、日本等一些先进国家相比仍有相当差距。

2011年, 我国机电产品出口10855.9亿美元, 同比增长16.3%。尽管我国的机电产品出口保持了快速稳定的增长势头, 但存在的问题却不容忽视。如出口秩序缺乏有效的约束、加工贸易在我国机电产品出口中比重过大、机电产品出口采用粗放型的增长方式、缺乏自主出口品牌等。中国机电产品进出口商会调查显示, 我国近90%的机电产品出口是通过加工贸易的方式实现的, 而其中75%是外商在华投资企业进行的, 不少加工贸易出口企业主要从事组装加工, 对引进技术的消化吸收工作滞后, 开发和创新能力不足, 由此难以实现加工贸易的落地生根。自去年底以来, 机电企业的生产成本普遍上涨了20%左右, 机电产品出口利润总体水平偏低, 平均利润率仅为5%～8%。加之人民币的持续升值所带来的成本, 我国机电产品的国际竞争力正在减弱。究其原因, 缺乏核心技术才是限制我国机电产品发展的瓶颈。目前我国机电一体化自主知识产权较为匮乏, 其核心技术和主要部件都严重依赖进口。企业没有核心技术就没有灵魂。从整个行业来看, 不掌握技术的“制造大国”只能是“加工大国”, 更是“利润小国”。要在行业内赢得更多的主动, 得到更多的机会与利润, 必须注重自身的技术素养与技术研发。另一方面, 大量的绿色化技术壁垒也阻碍了我国机电产品外销。欧盟《关于报废电子电气设备指令》 (简称WEEK指令) 已经实行, 向欧盟出口各类机电产品的中国生产企业都将额外承担高额的电子垃圾处理费用, 另一项涉及机电产品原材料中有害物质限定的指令《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》 (ROHS) 也将实施。大量的绿色壁垒的出现, 使中国企业短期内无法自由加入到传统的机电消费大国中去。这也让我们发现, 这些国际化的绿色意识并没有真正的走进到国内企业的实践中去, 再加上我国又恰恰缺少一个由政府或行业协会为了应对反倾销技术壁垒和绿色壁垒所建立的即时性信息分享平台, 导致许多企业在环保与经济关系上不敏感, 在电子产品原料的选用上仍旧使用“不环保”材料以换来价格竞争优势, 所以企业往往会因为对国际标准或进口国标准等信息获得的难度和滞后性而处于被动地位。再者, 作为发展中国家, 我国本身的经济技术法规体系并不健全, 有许多产品尚未建立技术标准, 即便有标准, 也存在标准不统一或低于国际标准的现象。这对于将发达国家作为主要出口对象的中国企业来讲, 也是一个先天不足。

处于发展阶段的中国, 机电产品出口虽然已经有了长足进步, 但机遇与问题并存, 对于这些缺失的思考和解决, 会对我国机电技术产品层面的提高和市场经济制度的完善都将不无裨益。本着促进我国产业结构调整, 加快完整的机电一体产业形成为目的, 我国在机电一体化方面的任务主要可以概括为两点:一是用微电子技术深入的改造传统产业, 其目的是节能、节材, 提高工效, 提高产品质量, 把传统工业的技术进一步提高;二是大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品, 促进产品的更新换代。首先, 在技术政策上, 不仅要大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造, 严格限制不符合环保标准、能耗高的传统产品的发展并对其技术落后产品强制淘汰, 还要设立奖罚制度, 奖励对行业有突出贡献的单位或个人。其次, 我国机电一体化产业覆盖面广, 发展迅速, 而我们的财力、人力和物力是有限的, 产业的规划和发展不可能面面俱到, 所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构, 并赋予其职能, 既有利于深入的行业调查, 指导行业布点布局的调整, 发展重点项目, 又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划, 以避免开发上重复、生产上撞车。再次, 通过“协会”的有效组织和广泛宣传, 一来可以建立行业信息发布平台, 及时分享更多的行业内部信息, 二来可以增加产业在社会上的认知, 使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展, 既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球, 又可以更加方便合理调配资源。同时, 尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口, 但对技术贸易来讲, 却可以利用此时的时机, 大量引进相关产业的先进技术, 反哺自身加工业, 提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家, 大力发展机电一体化技术, 用微电子技术改造传统产业, 开发数字化、智能化机电产品, 既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力, 也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径。

我国政府目前加大了对机电类新兴企业的支持, 并且在对于科技研发上的投入呈现出强劲的增长势头, 但我们一定要从企业本身, 尤其是在中小型企业中, 引起对此的足够重视, 使我国企业尽快更新先进技术, 加快与国际标准接轨, 使现有资源合理配置, 进而从根本上提高我国机电产品的出口竞争力, 在“高端”市场上扩大市场份额, 优化我国出口商品的市场结构。充分体现出“科技创造财富”的涵义。

机电一体化的发展推动了我国制造技术的迅速更新换代, 使冰冷冷的机器有了人性化并且更加智能, 机电一体化的出现不是偶然的, 是社会进步的体现, 是生产力发展到一定阶段的必然要求, 是科学技术的结晶。随着我国数字化的信息技术革命以及多元信息化步伐的加快, 机电一体化技术必将朝着智能化、网络化、绿色化等方向迈进, 创造更大的经济效益与社会效益, 给我们的生活带来巨大的变革。

摘要：机电一体化技术是跨学科技术, 其产品功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。近年来我国的机电产品发展迅猛, 保持了快速稳定的增长势头, 但存在的问题也暴露出我国机电一体化技术及其它方面的不足。

关键词：机电一体化,发展趋势,资源调整,结构优化

参考文献

[1].章浩.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究, 2006, 7

[2].袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社, 2006

《机电一体化的特点与发展趋势 篇5

【摘 要】

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。本文简述了机电一体化技术的概念、特点和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。

【关键词】机电一体化；构成；特点；发展 The characteristics and development trend of electromechanical integration [Abstract] Electromechanical integration is an inevitable result of thedevelopment of modern science and technology, to a great role in the areas of technological development on.This paper introduces the concept, characteristics and development of electromechanical integration technology background.The paper reviewed the current situation at home and abroad of the electromechanical integration technology, analyzes the development trend of electromechanical integration technology.[Thekeyword] Mechatronics;structure;characteristics;development

目

录

引言………………………………………………………………………………………4

一、机电一体化概念…………………………………………………….......……5

二、机电一体化的基本组成和特点………………………………….…………5

1、机电一体化系统的基本组成…………………………………….…………..5

2、机电一体化的特点……………………………………………………….……..6（1）具有综合性…………………………………………………………………….6（2）广而强的应用性……………………………………………….……………..6（3）多层次的系统化…………………………………………………….………..7（4）整体的最优化……………………………………………………….…………7（5）使用简易化……………………………………………………………….….…7（6）提高了安全性………………………………………………………………….7

三、机电一体化的发展状况及发展趋势………………………………………7 1 机电一体化的发展状况……………………………………………………..….7 2 机电一体化的发展趋势…………………………………………………………8（1）智能化…………………………………………………….…………………..8（2）模块化………………………………………………………………….….……9（3）网络化………………………………………………………………………….9（4）微型化…………………………………………………………………………10（5）系统化 ………………………………………………………………….…….10 结论…………………………………………………………………………………….11 参考文献……………………………………………………………………………..12 引 言

现代科学技术的不断发展，极大的推动了不同学科的交叉于渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微点在技术和计算机技术的迅速发展机器响机械工业的渗透所形成的机电一体化，是机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，是工业生产有“机械电气化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概念

机电一体化又称机械电子学，英文称为Mechatronics，它是由英文机械学一体化技术mechanics的前半部分与电子学electronics的后半部分组合而成。一般认为，机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在祭祀按产品发展过程相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。它有三重含义：首先，机电一体化是机械学、点在学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。其次，机电一体化是一个发展的概念，早期的机电一体化主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术“渗透”到机械中，丰富了机电一体化的含义，现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合，还包括光（光学）机电一体化、机电气（气压）一体化、机电液（液压）一体化、机电仪（仪器仪表）一体化等。第三，机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中相互协调，以达到系统总体最优。换句话说，机电一体化是多种技术学科有机结合的产物，而不是它们的简单叠加。

二、机电一体化的基本组成和特点

从构成要素上来看，机电一体化系统由机械系统（机构）、电子信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电机）等五个字系统组成。机电一体化系统的基本特征是给“机械”增添了头脑（计算机信息处理与控制）因此是要求传感器技术、控制用接口元件、机械机构、控制软件水平较高的系统。

1、机电一体化的基本组成

从所要实现功能上来看，因为机电一体化系统（或产品）是有若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，要有满足人们使用要求的功能（目的功能），所以根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息（即工业三大要素）进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。不管是实现哪类“目的”功能的系统（或产品），其必须具备如下图所统内部示的五种内部功能，即主功、动力能功能、检测功能、控制功能、构造功能，其中“主功”是实现系统“目的功能”直接必须的 5 功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和储存。“动力功能”事向系统提供动力、让系统得以运转的功能。“检测功能和控制功能”的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入/输出来看除有主功能的输入/输出之外，不需要有动力输入和控制信息的输入/输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出（如废弃物等），例如汽车的废气和噪音对外部环境影响，从系统设计开始就应予以考虑。

既然机电一体化系统（产品）可以分解成一系列要素或子系统构成，那么臬使各要素或子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递和交换呢？这就涉及到了接口的概念，所谓接口就是各要素或各子系统之间的联系条件，从系统外部看，机电一体化系统的输入/输出是与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入/输出联系为一体的系统。从这一观点出发，2、机电一体化特点

系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。广义的接口功能有两种，一种是输入/输出的功能；另一种是变换、调整的功能。（1）具有综合性

机电一体化技术是由机械技术、电子技术、微电子技术和计算机技术等有机结合形成的一门跨学科的边缘科学。各种相关技术被综合成一个完整的系统，在这一系统中，它们彼此相互苛刻要求，彼此又取长补短，从而不断地向着理想化的技术发展。因此机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。（2）广而强的应用性

机电一体化技术是以机械为母体，以实践机电产品开发和几点过程控制为基础的技术，是可以渗透到机械系统和产品的普遍应用性技术，几乎不受行业限制。机电一体化技术应用计算机技术，以信息化为内涵智能化为核心，开发和生、产了性能更好的功能更强的机电一体化系统和产品。（3）多层次的系统化

机电一体化是将工业产品和过程利用各种技术综合成一个完整的系统，强调各种技术（特别是微电子技术与精密机械技术）的协同和集成，强调层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线，直到整个系统工程设计，机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。（4）整体的最优化

从系统工程观点出发，充分利用新技术及其相互交叉融合的优势，实现机电一体化系统（或产品）的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低损耗、低污染、省时省力等等。比如采用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高科技机电一体化技术和系统以后，各企业就可以根据社会需求及时调整产品结构各生产过程，几乎不需要重新设计制造工艺设备，大大缩短了整个生产周期。

2.（5）使用简易化

从开发上来看，机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现、使用和发展的技术群体这就需要开发人员不仅具有扎实的理论基础，而且具有广博的技术知识，还要不断的学习和更新相关知识。从使用上来看一般用户对机电一体化系统（或产品）不必精通其原理，不必具有丰富的技术知识，用户需要的是功能强、操作简便、人机协作关系好的机电一体化系统（或产品）。

2.（6）提高了安全性

机电一体化系统一般都具有自动保护的功能，可避免或减少人身和设备事故发生的可能性，显著地提高了安全性。有些机电一体化系统甚至可以在恶劣和危险的环境中作无人的自动操作。如机器人可以不顾危险，在海里、在宇宙空间、在核反应堆等一些危险场合工作。

三、机电一体化的发展状况及发展趋势

1、发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3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。这个时期的特点是：①mechatronics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；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。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。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从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，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

2、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。机电一体化的主要发展趋势大致有以下几个方面：

（1）智能化

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日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用 8 之一。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，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/0接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数控、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。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。

（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。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，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这方面的标准，但可以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。

（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。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么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(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的 9 计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，能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。

（4）微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。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。机电一体化产品，除了机械主体部分，其它部分涉及电子技术、随着片式元器件（SMD）的发展，表面组装技术（SMT）正在逐渐取代传统的通孔插装技术（THT）成为电子组装的重要手段，电子设备正朝着小型化、轻型化、多功能、高可靠方向发展。80年代以来，国外SMT发展异常迅速，1993年电子设备平均60%以上采用SMT，同年世界电子元件片式化率达到45%以上。因此，机电一体化中具有智能、动力、运动、感知特征的组成部分将逐渐向轻量化、小型化方向发展。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、信息等方面具有无可比拟的优势。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。

（5）系统化

系统化的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。表现之二是通信功能的大大加强。一般除RS232外，还有RS485等智能化通信接口。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，研制各种机电一体花产品。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。结 论

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和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且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，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。机电一体化技术是一种复合技术，它需要很多部门产业的配合和支持，才能取得满意的结果，我们不仅要对机电一体化的各相关技术进行全面深入的了解，还要从系统工程的概念入手，通过系统总体设计来使各相关技术形成有机的结合，并且要注意研究和解决技术融合过程中产生的新问题，只有这样，才能满足机电一体化高速发展。参考文献 ：

机电一体化技术的现状及发展趋势 篇6

【关键词】机电 一体化 现状 趋势

【中图分类号】F272 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）14-0027-01

随着社会的不断进步，各个领域科学技术之间的联系也越来越密切，有步入统一化的趋势，能在很大程度上促进不同领域的技术的协调和渗透，这让我国的工业技术革新加快了步伐，促进了机电一体化技术的发展壮大。机电一体化技术的发展可以让工业发展由机械化模式稳定的向智能化及网络化模式发展，对于我国的产业变革具有重大的历史意义。

1.机电一体化技术的概述

机电一体化是机械设备和电子技术融合后的统称，机电一体化深入应用于机械设备可以使机械设备在性能控制和信息处理等各方面更加智能化、自动化。机电一体化作为一项机械系统技术，其基础就是机械电子技术、计算机技术以及自动化技术等现代化技术的综合。目前，机电一体化已经有很强的系统性和相对独立性，很大一部分的职业院校把机电一体化技术作为一门新兴学科进行教学，培养出许多的高素质的机电一体化方面的技术性、应用型人才，为我国工业技术的发展做出了很大的贡献。

2.机电一体化技术的发展现状

随着我国在应用技术方面的快速发展，机电一体化技术已经渐渐的从初步的应用阶段发展到对智能技术的应用阶段，机电一体化技术的技术革新及深入应用，在很大程度上促进了人们生活水平的提高。近年来，我国加强了对集成电路和计算机技术的发展力度，机电一体化技术也随之步入快速发展时期，让机电一体化技术更深入的在人们生活中融合与实践。例如，人们日常生活中的智能云电视、方便烹饪的微波炉、及可以清洁房间的吸尘器机器人等，此技术还应用于工厂之中，比如，数控机床的生产功能控制等。另外，部分的研究人员越来越重视电子智能技术与机电一体化技术的结合，也使生活起到了这样或那样的改变，例如，智能机器人可以进行超越人类体能极限的工作，娱乐人们的生活等。所以，加大机电一体化技术对机器人的深入应用研究，对很多的特殊行业有很重要的意义。

3.机电一体化发展趋势深化思考

机电一体化技术现阶段已经融入多种新兴一体设备，通常使用多媒体等技术实现全智能，而且已融入到各行各业，为社会便捷的目标更好的跟进，现今得到许多人的认同和赞扬。国内外的专家学者不断投入智慧与物资，力求将最先级的科学成果与技术和机电一体化技术结合，使机电一体化技术向着先进的方向发展。下面段落向各位阐述了机电一体化技术发展模式在日后的不断升级。

3.1 智能型模式

我国计算机技术在近几年有了很大的进步，让智能化技术也能得以更加深入的研究。机电一体化逐渐走向智能化，将极为显著地提升工作效率，并能够打破固有模式的生产局限，进行大规模的、高质量的产出，有效的降低了对人力物力的投入，对于优化资源结构配置有很大的作用。智能化除了能够应用于机械生产设备中，还能应用于时下最火爆、最先进的机器人研究领域，让机器人研究能够更加人性化、更加贴近于人类智慧，为人类生活更好服务。现而今，国内在机器人领域的开发与应用还不够普遍，所能应用的领域仅仅是少数的服务行业，使用机器人的营销效应远远超出机器人所能提供的智能服务。但是相信随着我国机电一体化技术智能化的发展，机器人领域定会有长足的进步，赋予机器人更多、更好、更新、更人性的功能与科技，已达到造福于人类的目的。

3.2 环保型模式

机电一体化技术在环保化方面的发展中，会让自然界中的资源能被更加合理的开发，能有效促进人类社会的发展的进程。但随着资源减少速度的迅速提升，自然环境的变化速度也会随之加快。近几年，构建人与自然的和谐关系成为国内外专家学者的一致呼声，在不远的未来，低碳环保、可再生资源会成为各领域共同追求的目标。此种改变将会影响到人们生活的许多方面，例如环保低耗的生产过程，可回收可分解可再利用的环保产品等，从根本上让资源的利用率得到提升，最大限度的减少对环境以及不可再生资源的消耗与影响，并努力保证对既有资源的高利用率与高转化率。日后，产品从整体上会逐渐做到以下几个要求：第一资源利用率先比提升；第二，杜绝对环境的污染；第三，对资源进行二次使用。机电一体化技术环保化发展将促进我国经济发展模式的有一次升华重组，对未来环保经济的持续发展铺垫了厚厚的基石。

3.3 网络型模式

现阶段，全球经济一体化形势发展迅速且不可逆转，人们通过网络，可以第一时间了解想要的市场信息，最新的技术发展方向，最新的国家政策与相关规定。因为网络技术是当今科学技术发展中速度最快的，为人们的生活和工作提供了效率保障，减少了很大的劳动量。由此，机电一体化技术也将投身于网络化发展的浪潮中，通过网络了解国内外在技术领域的最新动向与研究成果，通过网络，专家学者们可以实现无国界、跨时空的交流和讨论，打破技术垄断，实现资源最有配比，共同推进人类文明向前发展。

4.结语

机电一体化的意义与发展趋势 篇7

1 机电一体化概述

机电一体化技术包含六个部分, 它们分别是:第一, 机械技术。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, 利用其它高、新技术来更新概念, 实现结构上、材料上、性能上的变更, 满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中, 经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术, 同时采用人工智能与专家系统等, 形成新一代的机械制造技术。第二, 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。第三, 系统技术。系统技术即以整体的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, 它是实现系统各部分有机连接的保证。第四, 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。第五, 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。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验, 它是机电一体化系统达到高水平的保证。第六, 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。

2 发展机电一体化的重要意义

由于种种系统越来越大, 越来越复杂所以, 机电一体化在系统分析和集成方面的作用越显重要。

机电一体化是一种以实践即产品为基础的技术, 这是它和任何其它技术不一样的地方。它从系统工程的观点出发, 使产品与系统实现整体优化。机电一体化技术给传统的机械产业和制造业从产业结构、生产方式和管理体制等诸方面都带来深刻的变化, 是当今机械工业技术和产品发展的主要趋势, 也是我国机械工业振兴与发展的必由之路。随着机电一体化产品占有额的迅速增大, 机电一体化技术的重要性将日益为人们所认识。比如机器人, 只是机电一体化广阔领域的一个部分, 就具有100亿美元的市场, 而整个机电一体化的市场则要大10倍。所以, 对机电一体化技术的需求与日俱增。

机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设起到了很好的促进作用, 因此受到了国家的重视。国家科委综合局组织的《我国机电一体化发展途径与对策》中, 根据社会需要、投资效益和现有基础等条件, 提出优先发展15个领域中的机电一体化产品, 即数控机床及其它机械制造工艺设备、电子化量具量仪、工业自动化控制仪表、中小型电机与电气传动控制装置、电子化低压电器、工业机器人、电子化家用电器、电子控制的轻工机械、电子控制的纺织机械、机电一体化的医疗器械、汽车电子化和电子控制内燃机、机电一体化的办公机械、电站电子化自动化自动控制系统、电子式照相机、采用微电子技术的印刷机械等。

机电一体化技术应用于我们生产和生活的方方面面。因机电一体化技术应用领域的不同而使机电一体化专业派生出许多专门化, 例如数控技术应用、机电一体化设备的制造与维修、自动机和自动线、制冷与空调、机器人等。

3 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) 系统化。机电一体化的发展必然要依靠通信功能的进一步加强, 同时, 系统体系结构会采用更加开放的和模式化的总线结构。这样, 可以是系统更加灵活, 以求达到多个子系统协调控制和综合管理。同时机电一体化也会更加的人性化, 注重产品与人的关系。

(2) 智能化。机电一体化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。智能化的产品可以有效替代人的工作, 在减少劳动成本的同时也会缩短劳动时间, 可以促进资源更有效的利用, 同时也提高了利润空间。

(3) 微型化。机电一体化的微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。机电一体化实现微型化可以大大的减少产品的体积, 同时也就减少了产品正常运转所需的能量, 可以更加灵活的运转。微型产品的应用领域更加的广泛, 渗透生活的方方面面, 在一定程度上可以提高人们的生活质量。

(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。现在全球都在提倡节能减排、低碳环保, 人们都越来越重视工业对环境的影响, 同时也意识到了, 现代工业的发展给环境生活带来的巨大变化, 物质资源的丰富带来了生态环境被破坏。可持续发展要求现代工业在发展的同时减少多环境的破坏。

(5) 全球化。随着科学技术的发展, 网络技术的兴起给生活的各个方面都带来了巨大的变革。网络促进了各国之间技术与人才的交流, 将全球的经济、生产紧密的联系起来;同时, 各国的贸易壁垒也在逐步被打破, 产品面临的全球所有生产者带来的竞争。这就要求在机电一体化的过程中, 积极的引进国外先进技术, 促使产品能够适应不同的需求, 从而扩大市场, 占领更大的市场份额。

4 结语

机械作为减轻人类劳动强度的一种工具, 自从出现以来就一直不断地发展进步。模块化、系统化、智能化、微型化、绿色化和网络化已经成为机电一体化发展的方向。在未来的几个世纪, 并没有什么东西能取代机械的位置。也就是说, 这个行业还有很长的路要走, 它在人们消费的比重将不断提高。而这个行业的竞争也会变得越来越激烈, 只有不断创新, 只有把机电一体化产品的软硬部分完美地结合起来才能做成优异的机电一体化产品。

参考文献

[1]邱士安, 胥宏.机电一体化技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2004

机电一体化的应用及发展趋势 篇8

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 (如表1) 。

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。

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.

[2]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[3]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.

浅谈机电一体化技术的发展趋势 篇9

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。机电一体化发展至今已经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。但其基本特征可概括为: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、传感测控技术及电力电子技术, 根据系统功能目标要求, 合理配置与布局各功能单元, 在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值, 并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统, 则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此, “机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术, 而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。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。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化, 仍属传统机械, 其主要功能依然是代替和放大的体系。但是, 发展到机电一体化后, 其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外, 还被赋予许多新的功能, 如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说, 机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸, 还是人的感官与头脑的延伸, 智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2 机电一体化技术的发展进程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在20世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

20世纪80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。

进入20世纪90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。当时国家成立了机电一体化领导小组, 并将该技术列入“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。但与日本等先进国家相比, 仍有相当差距。

3 机电一体化技术的发展趋势

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:

a.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。

b.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。

c.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。

d.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。

e.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。

对机电一体化技术发展趋势的探究 篇10

机电一体化技术就是建立在机械技术和计算机网络技术的基础上, 运用机械设备的自动处理技术, 来对机械设备进行多功能的整合, 使其呈现智能化的状态。机电一体化技术实现的基础是信息处理技术和机械技术相结合的高科技技术, 其主要包括技术和产品两个方面。机电一体化的发展要统筹考虑这两个方面的原因, 没有脱离技术的产品, 也没有离开产品的技术, 因此, 在对机电一体化技术的研究中, 最重要的是要重视产品质量, 将先进的技术应用到生产高质量的产品中去, 才能达到机电一体化发展的目的。

上世纪六十年代以来, 高科技电子技术开始运用于机械产品的生产与制造中去, 大幅度的刺激了机械产品行业的发展, 使机械产品的性能得到很大的提高。上世纪八十年代末, 计算机技术和通信技术高速发展, 并迅速与传统机械产品相结合, 带动了机械产品的创新, 机电一体化初具模型, 随着科学技术的不断创新, 机电一体化技术也迈入了新阶段, 光电技术、微细加工技术的应用在机电一体化的过程中发挥了重要的作用, 取得了突出的成果。进入新世纪以来, 机电一体化已成为一门新兴学科, 其涵义更加丰富, 涉及的范围更加广阔, 在日常生活和生产中的而应用也更加广泛。

二、机电一体化的重要功能

在机电一体化技术中, 最能决定产品性能特点的要数控制系统。控制系统是与微电子技术和信息技术都密切相关的重要结构, 直接决定着机电一体化的产品和功能。从控制系统的技术角度来说, 控制系统与力学系统、电子系统共同构成一个统一的整体, 共同决定着机械设备的运行能力, 只有对控制系统进行最大限度的优化和改进, 现有的机械才能利用机电一体化技术在最优的状态下运行, 进行设备的加工、设计及管理。此外, 从控制论的角度来看, 控制系统是各个子系统传输信息的枢纽, 制约着设备运行的完整性和最优性, 因此, 接口技术也在控制系统中发挥着至关重要的作用, 只有综合多方面的高科技技术, 才能实现对可编程控制设备的综合管理, 实现机电一体化的最佳应用, 使机电一体化技术能制造出更好的计算机设备和系统。

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化技术从兴起以来, 一直在机械产品的制造和加工过程中发挥着重要的作用, 如今随着更多高新技术的出现, 机电一体化的研究重点也在转变。从目前的情况来看, 人工智能研究的机电一体化技术很有可能成为二十一世纪的一个重要课题, 智能机器人将是人工智能机电一体化技术研究的主要内容。智能机器人是指在控制系统的引导下, 能够自主学习数学、计算机科学等科学知识的模拟人类, 通过对智能机器人进行不同的设计和改进, 它有能力接受新知识, 有一定的判断推理能力, 从而能帮助人类对一定的工作进行管理。编写不同的控制系统将生产出符合多层次需求的智能机器人, 从而帮助人类更好的进行生产生活, 这也是二十一世纪研究的主题。

信息产业在当前社会有着很大的发展空间, 但对于机电一体化技术的研究来说, 模块化的实现是一个当前较为重要的项目和难题。生产机电产品厂家, 往往很少研发标准机械接口, 不同的接口很难配套受同一控制系统的控制, 电源接口和环境接口产品非常复杂, 又难以得到统一。如生产一套完整的只能速度控制装置, 需要图像处理、识别、定位等一系列的控制单元, 但这些控制单元的接口类型又很难整合和统一, 因此, 标准化和模块化的产品装置能够很好的解决这一问题, 机电一体化技术的系列化能够为机电发展带来美好的未来。计算机技术和网络技术的快速发展对机电一体化的发展起着有力的推动作用, 机电一体化技术也将逐渐适应当前相关领域的需求。

随着机电一体化产品的普及, 质量可靠、功能多样的机电一体化产品将被快速销往世界各地。计算机集成办公系统和计算机集成家电系统也在逐渐风靡世界, 给人们带来快速和便利同时, 也给人们带来了生活的享受。机电产品的发展方向主要是往智能化和网络化方向发展, 微机电系统也成为了机电一体化产品的一个分支, 它具有体积小、能耗低的优点, 广泛应用于精细加工和精密产品的制造中。

用信息化带动工业化, 用高尖端技术带动机电一体化技术的发展, 就要处理好新兴产业与传统产业的关系, 及时转变观念丰富自己的知识, 相信信息科技的力量, 坚持以信息技术引导传统的机电一体化产业;在发展机电一体化技术的过程中, 要及时处理好教育与发展的关系, 坚持教育先行, 培养高素质科学知识丰富的多层次新型人才, 争取用“头脑”的信息化带动社会经济的信息化;积极引进国内外的先进技术, 吸取国内外企业成功的经验, 运用科学的管理方法和创新精神加速机电一体化技术的发展;及时调整国家机电的产业结构体系, 选取适合我国国情的发展方针, 在新的起点上用全新的方式和更短的时间, 实现机电一体化技术的全面发展。

随着科技的进步和机电一体化技术的发展, 也造成了工业生产中的巨大浪费, 对生态环境和人文环境都产生了不小的破坏, 因此, 要顺应可持续发展的潮流, 及时转变观念, 提倡低碳生产, 避免资源的巨大浪费, 在营造良好生存环境的基础上实现工业的发展。生产机电产品要进行绿色低碳的设计, 减少对自然的破坏和对环境的影响, 还可以提倡废物利用, 实现资源的循环应用, 发展绿色经济。

四、结语

综上所述, 机电一体化技术的发展提高了机电产品的质量, 赢得了较好的经济效益和社会效益。机电一体化技术并不是一个独立的学科, 是许多科学技术发展的结晶。机电一体化技术的发展也能带动着的众多科学技术的发展, 代表着一个时代的前进。因此, 随着科学技术的快速发展和各种技术的相互融合, 机电一体化技术必将有着广阔的发展前景。

摘要：随着经济的发展和科技的进步, 我国的机电一体化技术也在不断发展和创新, 至今已经有三十多年的历史。在新时代的背景下, 科学技术的发展必将带动机电一体化技术的发展。本文主要阐述了机电一体化技术的基本概念等相关问题, 并对机电一体化技术的发展趋势进行展望, 尤其是以微电子为主体的大规模集成电路的出现, 机电一体化技术将会有更明显的进展和更广阔的的发展空间。

关键词：机电一体化,发展趋势,应用,研究

参考文献

[1]赵艳芳.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].山西煤炭管理干部学院学报.2009 (03)

[2]石美峰.机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技.2007 (03)

机电一体化的发展趋势 篇11

关键词：机电一体化；现状；发展趋势

机电一体化指的是在机械的主功能、动力功能、控制功能和信息功能的基础上引进微电子技术，并且将机械设备和电子设备用软件有机结合而构成的系统的总称，因此，“机电一体化技术”是机械、微电子和信息三项技术相互融合、交叉的产物，是机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。

一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。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更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期，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以很大的关注和支持，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，机电一体化进入了深入发展时期。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展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化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。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化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年代至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。

20世紀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、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，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，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从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也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

（一）智能化趋势

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日益得到重视，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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。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。

（二）模块化趋势

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，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。

（三）网络化趋势

计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域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朝着网络化方向发展是为大势所趋。

（四）微型化趋势

微型化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1cm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，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。

（五）绿色化趋势

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。

结语

通过本文的论述可见，机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。

参考文献：

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京.科学出版社.2004.

机电一体化的发展趋势 篇12

机电一体化系统这一概念为日本的Yaskawa公司首先利用, 已经成为了新型化的工业发展的重要标志。机电一体化已经从最开始的电子、机械之间简单的结合, 发展为现代液压、热元件气动、机械和控制系统全面结合技术, 尤其是仿真发展方面被给予极大关注。

中国的机电一体化水平与发达国家之间有着相当程度差距, 但是机电一体化技术的应用前景良好, 国家十分重视机电一体化技术的战略发展[1]。在《一体化发展方向和对策》的白皮书中, 强调了6项关键技术以及工业自动化仪表、数控机床在内的超过15个发展领域的研究课题, 当前已经基本构建起了数控产业, 至2010年, 全国制造生产业已经达到了16%至20%的数控普及率。

二、机电一体化系统仿真发展前景

1. 机电一体化的集成化、智能化发展。

作为多个学科融合交叉构成的系统, 机电一体化中包含了接口技术、微电子技术、光学技术以及自动控制技术等, 在科技不断发展的前提下, 当前机电一体化系仿真正朝着微型化、系统化、智能化以及集成化的方向发展。

在智能技术取得重大进步的当下, 机电一体系统仿真智能化趋势明显。所谓智能化即机电产品具有与人类的自主决策、判断推理以及逻辑思维相类似的能力, 比如, 对CNC的数控机床设置智能工艺类型的数据库、智能I/O接口, 增添人机对话的功能等, 提升机床操作、维修保养的便利度。

2. 仿生硬件容错设计的新思路

(1) 胚胎仿生硬件容错设计原理以及容错结构。以仿生硬件为基础的容错设计, 在研究生物进化原理的硬件容错新模型、新理论方面, 对提升硬件性能的可靠程度方面意义重大。防身硬件主要分为胚胎类型以及进化类型2种, 前者又被称为胚胎电子化系统, 为实现容错机制的主要硬件, 胚胎仿生硬件容错机制, 包括了线轨、开关阵以及胚胎细胞等内容, 开关阵主要是利用编程连线建立的控制信号系统实现闭合开关工作, 对线轨中的不停线段使用情况进行控制。胚胎细胞由VO换向块、控制模块、功能单元、可编程连线、坐标器以及存储器等多个设备构成。

(2) 实现胚胎仿生硬件的容错设计的措施探究。为实现机电一体化中对故障细胞进行的容错设计, 将容错策略分为常用的2大类型:细胞取消以及行 (列) 取消策略, 分析研究出现错位的单位的位置, 对其进行重新布线, 并利用其他备用设备进行替代, 在连线资源出现故障的情况下, 当前这些策略措施并未及时给出有效的对应解决方案, 因此, 在对仿生胚胎硬件的容错结构研究前提下, 以下为线轨故障容错措施。在细胞取消容错策略方面, 利用备用的稀薄替代出现故障的细胞, 一旦某一行之中出现错误的细胞数量大于备用细胞数量时, 则可以将整行取消, 上移行细胞, 将出错行用备用行进行替代。在行 (列) 取消容错策略中, 如果某一细胞出现错误, 则取消其所在的行 (列) , 这一出错的行 (列) 中的细胞功能为上行 (右列) 细胞替代, 换句话说, 即某一细胞出错, 则该错误细胞所处行 (列) 分别向上、向右移动至备用的位置代替其实现正常运行。

三、结语

随着科技智能化技术的不断提升以及发展, 当前, 机电一体化全面而充分运用了接口技术、微电子技术、光学技术以及自动控制技术等多种技术, 机电系统仿真正朝着智能化、集成化、微型化以及系统化的方向发展, 极大程度促进了生产效率的提升。H

参考文献