導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇機(jī)電一體化技術(shù)概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;產(chǎn)品創(chuàng)新;概念設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)有著極其豐富的內(nèi)容，同時(shí)也是產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過程內(nèi)最具創(chuàng)造性的階段。其中，包含的原理與方法論對(duì)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)者起到關(guān)鍵的引導(dǎo)效用。因此，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新性概念設(shè)計(jì)進(jìn)行探索，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的概述

1.1機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容

機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)電一體化基礎(chǔ)上建立起的包含系統(tǒng)與構(gòu)件、基本元內(nèi)容的集合，而機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的含義則是依據(jù)產(chǎn)品使用周期中各個(gè)環(huán)節(jié)所需要求對(duì)產(chǎn)品實(shí)施功能改造、分析和子功能開發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其滿足功能結(jié)構(gòu)要求的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)活動(dòng)。這種設(shè)計(jì)工作的過程包括前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)概念以及對(duì)計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)化和豐富化，并加以改進(jìn)補(bǔ)充。機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過程中的程式化內(nèi)容可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)代為實(shí)現(xiàn)，但除此之外難以被程式化的方面還需產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員通過人工設(shè)計(jì)逐步完成。通過構(gòu)建人機(jī)協(xié)同的概念設(shè)計(jì)理念，對(duì)其功能與組織開發(fā)的過程按照模塊化思想進(jìn)行劃分，以此實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)工作的層次性、協(xié)調(diào)性。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的深入研究大體集中于其調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化的理念自1971年被提出以來(lái)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，內(nèi)容也在逐步豐富，尤其在科技快速發(fā)展的今天，廣闊的市場(chǎng)空間與消費(fèi)需求的升級(jí)，更加迫使機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)自身性能、可靠程度提出更高要求。而計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、傳感技術(shù)、AI技術(shù)、微電子技術(shù)、新材料技術(shù)、集成技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，都為機(jī)電一體化產(chǎn)品的革新打下了技術(shù)根基，使得機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著更優(yōu)質(zhì)、更高效的方向邁進(jìn)。

1.2機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的意義

機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新型概念設(shè)計(jì)本身有著重要作用，其既是產(chǎn)品品質(zhì)的深層內(nèi)容，又是其功能屬性得以發(fā)揮的保障，對(duì)其本身質(zhì)量的影響也約占60%～70%。因此，建成機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)具有極其顯著的意義。簡(jiǎn)要概括，主要包括以下三方面內(nèi)容。第一，創(chuàng)新機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)是保障機(jī)電一體化產(chǎn)品品質(zhì)的必要性要求。機(jī)電一體化體系具有多種學(xué)科互相交叉、集成融合的特點(diǎn)，本身具有著復(fù)雜內(nèi)涵。因此，現(xiàn)今許多的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)并不適應(yīng)機(jī)電一體化技術(shù)本身的特色，難以做到根據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)特征隨之作出應(yīng)對(duì)。第二，機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新促使其理論體系得到發(fā)展。要?jiǎng)?chuàng)新這一概念設(shè)計(jì)，必將建立新的方式、理論基礎(chǔ)。只有在合理、可靠的概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，才能使之收獲具有優(yōu)異性能的機(jī)電一化體產(chǎn)品。再加之如今概念設(shè)計(jì)的思想理念獲得了社會(huì)中乃至整個(gè)世界越來(lái)越多的關(guān)注與認(rèn)同，如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設(shè)計(jì)理論的建立，對(duì)于推動(dòng)創(chuàng)新機(jī)電一體化產(chǎn)的概念設(shè)計(jì)發(fā)展起到了不可忽略的效用，進(jìn)一步促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)體系的建立和機(jī)電一體化技術(shù)的完善。第三，機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)對(duì)于生產(chǎn)能力與工作質(zhì)量的提高起到切實(shí)的幫助作用。許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都帶有自動(dòng)處理、調(diào)節(jié)的功效，通過這些能力的實(shí)現(xiàn)，能夠保證工作質(zhì)量與效率的穩(wěn)步提升。例如，在數(shù)控機(jī)床的使用過程中，其生產(chǎn)效率要高出普通基礎(chǔ)5～6倍，并能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床數(shù)量減少50%，節(jié)省50%操作人員的效能，生產(chǎn)周期也能縮短40%，進(jìn)而使得生產(chǎn)成本降低50%左右。

2機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)理論

2.1機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用到的系統(tǒng)原理

機(jī)電一體化系統(tǒng)是該類產(chǎn)品中最為重要的基礎(chǔ)。就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)。它算是一種復(fù)雜機(jī)械，但與普通的機(jī)械相比還有著顯著區(qū)分。機(jī)電一體化體系是通過在機(jī)構(gòu)的動(dòng)力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進(jìn)的電子技術(shù)，并使之與軟件相互聯(lián)合形成的一類新型機(jī)械系統(tǒng)。就其功能來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)包含機(jī)械力、能量流、運(yùn)動(dòng)力等多種動(dòng)力學(xué)有關(guān)的特殊機(jī)械，以及一些機(jī)電部件互相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。其中，機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心又在于集成協(xié)調(diào)各種技術(shù)，通過對(duì)機(jī)械工程、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電工技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)合利用，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)行為可控的目標(biāo)，而不僅簡(jiǎn)單對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行拼湊堆積。這也是利用計(jì)算機(jī)的調(diào)節(jié)和處理能力，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)元件可控特征的現(xiàn)代化機(jī)械系統(tǒng)。有關(guān)機(jī)電系統(tǒng)化原理的研究主要包含三方面內(nèi)容。第一，三環(huán)論。研究者認(rèn)為，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以劃分為電子、機(jī)械、軟件三項(xiàng)功能模塊。第二，五塊論。通常視機(jī)電一體化產(chǎn)品是由動(dòng)力功能、控制功能、構(gòu)造功能、操作功能和傳感檢測(cè)五個(gè)功能模塊組成的。第三，兩個(gè)子系統(tǒng)理論。研究人員認(rèn)為，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)和物理系統(tǒng)兩項(xiàng)分支系統(tǒng)共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義，但同時(shí)也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分，但沒有對(duì)機(jī)械主體加以強(qiáng)調(diào)，也并未對(duì)處理好機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的復(fù)雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此，這些理論對(duì)該類產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)不能起到重要作用。在概念設(shè)計(jì)實(shí)際工作中，機(jī)電一體化系統(tǒng)往往會(huì)被劃分為傳感檢測(cè)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息控制處理三個(gè)子系統(tǒng)。通過這三個(gè)子系統(tǒng)的系統(tǒng)分工，各自完成信息檢測(cè)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)與信息控制的工作，這種分工方式才能真正實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)中各項(xiàng)功能的優(yōu)化和最佳效果的發(fā)揮，并以此獲得機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)合理的相關(guān)方案。

2.2機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)方法

對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品而言，其概念設(shè)計(jì)是許多領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)、技術(shù)之間的交織融合，具有新穎復(fù)雜、反復(fù)迭代、目標(biāo)多解、結(jié)構(gòu)不良等特點(diǎn)。滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，關(guān)鍵在于發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主觀能動(dòng)性，通過展現(xiàn)設(shè)計(jì)智慧，滿足創(chuàng)新性的要求。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，主要在于實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)調(diào)配合。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，促使人們對(duì)人工智能提出新的期待。但創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)這類任務(wù)，主要還得依靠人類的智能實(shí)現(xiàn)。機(jī)電一體系統(tǒng)也是人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)，通過對(duì)設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)的分工，來(lái)達(dá)到創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的目的。機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)創(chuàng)新主要方法包括三方面內(nèi)容。第一，落實(shí)人才戰(zhàn)略，培養(yǎng)專業(yè)性人才?？萍几?jìng)爭(zhēng)最終都會(huì)落實(shí)在人才競(jìng)爭(zhēng)上。要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，人才供應(yīng)是重要保障。機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才在制造行業(yè)占據(jù)就業(yè)滿意度第三位的好名次，就業(yè)率更是高達(dá)100%。因此，加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)更有著多方面的積極意義，國(guó)家以及機(jī)電行業(yè)要在培養(yǎng)、優(yōu)化道路中貢獻(xiàn)出更多力量，從多方面對(duì)學(xué)生展開培訓(xùn)工作，以此實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)研究者、開發(fā)者、設(shè)計(jì)者以及其他相關(guān)從業(yè)人員素質(zhì)的目的。第二，努力拓寬供應(yīng)市場(chǎng)，嚴(yán)守質(zhì)量關(guān)。市場(chǎng)是檢驗(yàn)產(chǎn)品的試金石，將機(jī)電一體化產(chǎn)品投放到市場(chǎng)中，一方面保障其生命周期能夠?qū)崿F(xiàn)，另一方面通過買方對(duì)產(chǎn)品性能體驗(yàn)所作反饋也對(duì)產(chǎn)品研發(fā)起到反作用力的效果，使其優(yōu)點(diǎn)得以保存、延續(xù)，缺點(diǎn)得到改良、進(jìn)化，從而不斷促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品性能的整體提升。第三，將環(huán)保技術(shù)納入機(jī)電一體化的發(fā)展策略中。機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)等多種技術(shù)的應(yīng)用，往往會(huì)伴隨著電子、機(jī)械污染的問題。在機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，無(wú)可避免也會(huì)產(chǎn)生一些污染物。因此，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)研發(fā)過程中要考慮到環(huán)保問題，讓機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，以施行環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展策略為其提供方法指引。通過一些環(huán)保設(shè)施和環(huán)?？萍嫉膶?shí)行，有效遏制資源浪費(fèi)、污染物增多的問題。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)技術(shù)故障時(shí)，也可以反復(fù)利用一些資源，以減少資源、材料的消耗。相關(guān)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人還應(yīng)主動(dòng)淘汰一些產(chǎn)能落后的設(shè)備、產(chǎn)品，以此改變過去投入高、輸出高的模式，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)，使人們擁有健康的生存環(huán)境。

2.3機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)的發(fā)展展望

機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)主要發(fā)展在于理論的進(jìn)步。雖然機(jī)電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強(qiáng)分析、研究，但其發(fā)展總趨勢(shì)還是積極向上的。概括有五方面內(nèi)容：第一，根據(jù)被測(cè)物理量，建立傳感器特點(diǎn)和類型的知識(shí)庫(kù)；第二，構(gòu)建與機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)相關(guān)的推理方法庫(kù)；第三，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)作進(jìn)行分類，構(gòu)建執(zhí)行機(jī)構(gòu)庫(kù)和驅(qū)動(dòng)元件庫(kù)，以促進(jìn)驅(qū)動(dòng)元件、執(zhí)行、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩者的集成選擇實(shí)行；第四，實(shí)現(xiàn)對(duì)該類產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)在各個(gè)環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)體系的建立，尤其在概念設(shè)計(jì)初期中構(gòu)建對(duì)功能原理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)體系；第五，構(gòu)建調(diào)節(jié)和控制信息的資料庫(kù)，以促進(jìn)挑選硬件和編制軟件中對(duì)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)高效管控的實(shí)現(xiàn)。隨著機(jī)電技術(shù)與各項(xiàng)科技的快速進(jìn)步以及機(jī)電一體化研究的逐步深入，促使機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的理論體系更加豐富，并具有更為強(qiáng)大的實(shí)用功能和操作功能，從而順利實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新與研發(fā)。

3結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究雖然已經(jīng)取得了較為矚目的成績(jī)，但關(guān)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究成果目前依然處于初級(jí)階段，仍需要相關(guān)從業(yè)者不斷加強(qiáng)探索、創(chuàng)新，通過大量細(xì)致的實(shí)踐研究工作，促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的完善和成熟，并最終實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異的實(shí)用價(jià)值。

作者:王中元 單位:內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn):

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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展；趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)開始融合起來(lái)，從而大大提高了技術(shù)的水平，提高了我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化就是這樣一個(gè)在科技發(fā)展的浪潮中衍生的科技發(fā)展新方向。

二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今，機(jī)電一體化技術(shù)開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機(jī)械制造領(lǐng)域中，進(jìn)而改變了我國(guó)工程機(jī)械長(zhǎng)期落后的困境，同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進(jìn)步，從整體上將我國(guó)的工程機(jī)械推進(jìn)了一個(gè)全新的臺(tái)階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警的應(yīng)用中，如果相關(guān)的設(shè)備和工程機(jī)械出現(xiàn)了故障，電子監(jiān)控設(shè)備以及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號(hào)，以方便工作人員及時(shí)地維護(hù)和更新。

二、機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)．顧名思義．結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。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，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。

機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：

1、機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，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(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。

2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

3、自動(dòng)控制技術(shù)

其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

4、傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

5、伺服傳動(dòng)技術(shù)

包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展階段

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。上世紀(jì)60年代以前為第一階段（亦可稱為初級(jí)階段）。在這一時(shí)期，人們不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。

上世紀(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)發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。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)電一體化發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

第三階段，上世紀(jì)90年代后，機(jī)電一體化技術(shù)開始向智能化方向邁進(jìn)，進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。

四、機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀

機(jī)電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r類似，也經(jīng)歷了長(zhǎng)期的產(chǎn)生發(fā)展和成熟的過程。在機(jī)電一體化概念還未出現(xiàn)時(shí)，世界各國(guó)的相關(guān)科技工作者就已在原有的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)和研發(fā)出了機(jī)電一體化的產(chǎn)品。但隨著機(jī)電一體化產(chǎn)品的不斷前進(jìn)和發(fā)展，20世紀(jì)70年代初，相關(guān)的科技工作者才在長(zhǎng)期實(shí)踐過程中系統(tǒng)地總結(jié)和提出了機(jī)電一體化的概念，并在實(shí)踐中使其不斷發(fā)展完善。

隨著集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展和普遍應(yīng)用，機(jī)電一體化也得到了新的全面發(fā)展由于具備了形式靈活內(nèi)容豐富應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中引發(fā)了深層的技術(shù)改革，而這種改革又反過來(lái)推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)向全新的方向發(fā)展。現(xiàn)在，隨著技術(shù)進(jìn)步時(shí)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已深入到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，為人類帶來(lái)了更為高效的生產(chǎn)和生活方式。

五、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

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)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

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)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（homenet）將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)（computer integrated appliance system，CIAS），能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來(lái)的便利號(hào)快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

5.綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)下科技發(fā)展的一個(gè)新的趨勢(shì)，它是眾多學(xué)科交叉、共生的結(jié)果，對(duì)于提高我國(guó)的科技水平和人們的生活水平具有很好的推動(dòng)作用。

【參考文獻(xiàn)】

篇3

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；構(gòu)成；過程；方法；可靠性

機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)專家組定義為：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。

機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。

從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)?！皠?dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能?！皺z測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。

既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。

1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。

2 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)過程

機(jī)電一體化的機(jī)械動(dòng)力部分由一般電動(dòng)機(jī)演變?yōu)榭刂齐妱?dòng)機(jī)，里程碑式地引入了電子和計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，代替人完成機(jī)器的檢測(cè)與控制等工作。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)中體現(xiàn)了制造業(yè)高科技化，促進(jìn)了高科技產(chǎn)業(yè)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。它是一種用于機(jī)電產(chǎn)品最優(yōu)設(shè)計(jì)的方法學(xué)。它包括4個(gè)基本學(xué)科：電氣、機(jī)械、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)。如圖1所示。

摘要：本文結(jié)合筆者的多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并就機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾種可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；構(gòu)成；過程；方法；可靠性

機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)專家組定義為：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。

機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)

1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。

從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)?！皠?dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能?！皺z測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。

既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。

1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。

2 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)過程

篇4

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化發(fā)展系統(tǒng)組成

中圖分類號(hào):TM-9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110120-01

一、機(jī)電一體化的概念

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué),英語(yǔ)稱為Mechatronics,它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。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,機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。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?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù),是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù),他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化,智能化。機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程

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

1.數(shù)控機(jī)床的問世,寫下了“機(jī)電一體化”歷史的第一頁(yè);

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

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

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

三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:

1.智能化:智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

2.系統(tǒng)化:系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外,還有RS485等智能化通信接口。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來(lái)越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(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)而研制出來(lái)的。

3.微型化:興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

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

四、機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容

機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面:機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù);計(jì)算機(jī)與信息技術(shù);系統(tǒng)技術(shù);自動(dòng)控制技術(shù);傳感檢測(cè)技術(shù);伺服傳動(dòng)技術(shù)。

五、機(jī)電一體化系統(tǒng)組成

1.機(jī)械本體:機(jī)械本體包括機(jī)架、機(jī)械連接、機(jī)械傳動(dòng)等,它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。與純粹的機(jī)械產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強(qiáng),這就要求機(jī)械本體在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng),具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點(diǎn)。

2.檢測(cè)傳感部分:檢測(cè)傳感部分包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路,其作用就是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。

3.電子控制單元:電子控制單元又稱ECU(Electrical Control Unit),是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析,根據(jù)信息處理結(jié)果,按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令,控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地進(jìn)行。

4.執(zhí)行器:執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件,通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式。

5.動(dòng)力源:動(dòng)力源是機(jī)電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分,其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)械系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。

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和產(chǎn)物。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn):

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

[2]顧京,現(xiàn)代機(jī)床設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

篇5

關(guān)鍵詞：學(xué)科、滲透、結(jié)晶、發(fā)展趨勢(shì)。

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)械電氣化邁入了以機(jī)電一體化為特征的發(fā)展階段。

1 機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。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，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)和計(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?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化。智能化機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)取得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。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)和其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)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勞動(dòng)者的勞力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手和肢體的延伸，還是人的感官和頭腦的眼神。機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是它具有智能化的特征。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展概況

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

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中斬露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微電等新的分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、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。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能目前是不可能的，但高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能的。

3.2 環(huán)?；?/p>

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色環(huán)保產(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(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色環(huán)保的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展意義。機(jī)電一體化產(chǎn)品的環(huán)?；饕侵府a(chǎn)品使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.3 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集成減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速 （下接63頁(yè)）

（上接53頁(yè)）開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

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

3.5 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；核心技術(shù)；發(fā)展進(jìn)程；發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

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

2.計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

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

4.自動(dòng)控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

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

6.伺服傳動(dòng)技術(shù)：包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

二、機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程

1.數(shù)控機(jī)床問世：自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問世至今已50個(gè)年頭。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。

2.微電子技術(shù)的發(fā)展：我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965年，經(jīng)過30多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3.可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用于工業(yè)：上世紀(jì)60年代后期，美國(guó)汽車制造業(yè)開發(fā)一種ModularDigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業(yè)獲得大量應(yīng)用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術(shù)。90年代又開始了PLC的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期。90年代后期進(jìn)入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，采用開放的通信接口，如以太網(wǎng)、高速串口；采用各種相關(guān)的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一系列的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)；從而使PLC和DCS這些原來(lái)處于不同硬件平臺(tái)的系統(tǒng)，正隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和編程技術(shù)的發(fā)展，趨向于建立同一硬件平臺(tái)，運(yùn)用同一個(gè)操作系統(tǒng)、同一個(gè)編程系統(tǒng)，執(zhí)行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)：以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。

三、機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)

20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有：

1.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，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)。

2.網(wǎng)絡(luò)化：20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.微型化：興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

4.綠色化：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。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(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。

5.系統(tǒng)化：其表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

結(jié)束語(yǔ)：

當(dāng)然，機(jī)電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)：

篇7

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展背景；趨勢(shì)

【分類號(hào)】：TU855

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

一。機(jī)電一體化的發(fā)展背景

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

（一） 使用安全性和可靠性提高

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

（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

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

（三）使用性能改善

機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作

二.形勢(shì)。

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

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

另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國(guó)研制、開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

三.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

（一） 智能系統(tǒng)化

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

（二） 微型化

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

（三） 規(guī)范化

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

（四）網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

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

（五）綠色化趨勢(shì)

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

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

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

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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 ,進(jìn)程, 智能化, 發(fā)展

Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.

Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development

中圖分類號(hào)： TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

“機(jī)電一體化”在國(guó)外被稱為Mechatronics，意為機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。它是在以微型計(jì)算機(jī)、機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，對(duì)各組成要素間的信息處理、接口耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞和能量變換進(jìn)行研究，使整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

（一）、機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能

上的變更，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(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。

（二）、其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

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

（四）、傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

（五）、自動(dòng)控制技術(shù)其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適

應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

二、機(jī)電一體化的技術(shù)基本特征

機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化是一個(gè)綜合的概念，涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩方面內(nèi)容。前者是指包括技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。后者是指采用機(jī)

電一體化技術(shù)，在機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來(lái)的新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品?！皺C(jī)電一體化”已成為當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，也帶動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的一場(chǎng)新的革命。機(jī)械工業(yè)要爭(zhēng)生存，求發(fā)展，必須走機(jī)電一體化之路。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。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程

（一）、我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于1965 年，經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)已初步形成了包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。微電子技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的直接基礎(chǔ)，如微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床己不再是傳統(tǒng)的機(jī)床；又如汽車的電子化導(dǎo)致汽車工業(yè)的革命，目前先進(jìn)的現(xiàn)代化汽車，其電子裝備已占其總成本的70% 。進(jìn)入信息化社會(huì)，集成電路成為武器的一個(gè)組成單元，電子戰(zhàn)、智能武器應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)的精確定位和導(dǎo)航，戰(zhàn)略導(dǎo)彈的減重增程，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，巡航導(dǎo)彈的圖形識(shí)別與匹配，以及各類衛(wèi)星的有效載荷和壽命的提高等等，其核心技術(shù)都是微電子技術(shù)。

（二）、以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。

四、機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)

20 世紀(jì)90 年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）、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，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)。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是其重要應(yīng)用。

（二）、微型化興起于20 世紀(jì)80 年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過

1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（三）、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)特征之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

結(jié)論：

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

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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 機(jī)械系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0029-01

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成機(jī)械設(shè)計(jì)和研究的過程。是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的改革和創(chuàng)新，擁有很大的發(fā)展前景。因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)，是由各個(gè)機(jī)電部件組成，所以每一個(gè)部分都要做到精細(xì)，互相協(xié)調(diào)配合而達(dá)到系統(tǒng)的高效科學(xué)。

1 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)概念

機(jī)電一體化系統(tǒng)是由多個(gè)信息處理系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)配合所組成的，所以對(duì)信息的處理和反應(yīng)非常之快，因?yàn)橄到y(tǒng)存在多個(gè)分支。機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)相比有很大差別，傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)沒有計(jì)算機(jī)的控制部分，而機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)就是以計(jì)算機(jī)為中心樞紐，組織機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)開發(fā)和運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)代的機(jī)電一體化系統(tǒng)就是利用仿生技術(shù)、微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和快速應(yīng)變能力，是現(xiàn)代高科技手段在機(jī)械制造行業(yè)的推廣和應(yīng)用，具有非常大的市場(chǎng)價(jià)值。

2 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1 高精度

機(jī)電一體化產(chǎn)品最重要的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)的基本原則就是高精度。只有機(jī)電產(chǎn)品的精度符合設(shè)計(jì)要求，才能把自身的優(yōu)勢(shì)更好的應(yīng)用在生產(chǎn)中。如果機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)不夠精確，會(huì)造成機(jī)電產(chǎn)品不合格的情況發(fā)生。機(jī)電一體化產(chǎn)品的零部件尺寸是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸是判斷機(jī)電一體化產(chǎn)品精度是否合格的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 智能化

機(jī)電產(chǎn)品的智能化又稱快速反應(yīng)性是機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要特征，它可以自由的應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況并減少反應(yīng)時(shí)間，哪怕是臨時(shí)修改設(shè)計(jì)內(nèi)容，因?yàn)闄C(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)部分是獨(dú)立工作的，所以不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。從系統(tǒng)接收信息指令的那一刻開始，智能化系統(tǒng)就以非?？斓乃俣认驒C(jī)械的各個(gè)部分傳達(dá)并工作。

2.3 穩(wěn)定性好

機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以有效增加其使用壽命和效率，穩(wěn)定性好的產(chǎn)品性能參數(shù)就高，穩(wěn)定性差的產(chǎn)品性能參數(shù)就低，所以保證穩(wěn)定性非常重要。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)械系統(tǒng)的子系統(tǒng)非常之多，所以要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要降低機(jī)械振動(dòng)的頻率和摩擦系數(shù)，再三確認(rèn)零部件的尺寸選擇，整體上向著小型化和輕量化的方向發(fā)展。

3 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

3.1 動(dòng)力元件的設(shè)計(jì)

動(dòng)力元件傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的重要組成成分，機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力元件是由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，為各種機(jī)械傳導(dǎo)部位提供動(dòng)力和支持。動(dòng)力元件主要包括發(fā)電機(jī)等可以提供動(dòng)力的機(jī)電設(shè)備，隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力元件將更加智能化和自動(dòng)化，不需要浪費(fèi)人力資源。

3.2 傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)

傳動(dòng)元件在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中起著傳導(dǎo)的作用，它將計(jì)算機(jī)的命令信號(hào)翻譯成機(jī)器可以讀懂的語(yǔ)言，指導(dǎo)其進(jìn)一步工作。傳動(dòng)元件包括兩個(gè)方面：傳動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的變換器。傳動(dòng)機(jī)的精度較高，體積小、重量輕、噪音低，還可以滿足機(jī)械系統(tǒng)的伺服性能，是穩(wěn)定性非常好的傳動(dòng)元件。

3.3 機(jī)械系統(tǒng)的性能分析

機(jī)械系統(tǒng)的性能分析是動(dòng)態(tài)特征與靜態(tài)特征的總和，通過建立數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)真實(shí)反映機(jī)械系統(tǒng)的性能。設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)部件運(yùn)動(dòng)參數(shù)、關(guān)系和結(jié)構(gòu)，確定零件的精確度、材料和結(jié)構(gòu)。選擇其他部件、原件，配置系統(tǒng)阻尼等等都隸屬于機(jī)械系統(tǒng)的性能。這些機(jī)械系統(tǒng)的性能決定著機(jī)械產(chǎn)品的功能質(zhì)量參數(shù)，機(jī)械性能好的產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，靈敏度高、機(jī)械的耐磨損狀況良好，可長(zhǎng)期使用。

4 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的改進(jìn)措施

4.1 改良設(shè)計(jì)思想

要積極改良機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想，隨著時(shí)代的進(jìn)步而不斷進(jìn)步，努力學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化”和“電子化”的有機(jī)結(jié)合之后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減少人力資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。設(shè)計(jì)方案主要是由全部設(shè)計(jì)人員進(jìn)行策劃和實(shí)施的，所以設(shè)計(jì)人員的才能和設(shè)計(jì)理念會(huì)很大程度上影響機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

4.2 加大經(jīng)費(fèi)投入

真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，最基本要做的就是加大經(jīng)費(fèi)投入，不論是科研經(jīng)費(fèi)還是后期的維修經(jīng)費(fèi)都要持續(xù)不斷的供給?？赡軓谋砻嫔蟻?lái)看，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的過程需要龐大的資金和各種各樣先進(jìn)的技術(shù)，但是一旦實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)，所節(jié)省的人力，創(chuàng)造的財(cái)富都是無(wú)法衡量的。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，機(jī)械自動(dòng)化都將成為行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，機(jī)械的智能化將會(huì)成為行業(yè)的最終選擇，本研究分析了機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的基本含義、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基本原則、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟等基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，并且提出了加大經(jīng)費(fèi)投入和改良設(shè)計(jì)思想等措施來(lái)提高機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，希望可以為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展建言獻(xiàn)策，為祖國(guó)的未來(lái)添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)

篇10

關(guān)鍵字： 機(jī)電一體化 集成電路 智能化 微型化 綠色化

一、機(jī)電一體化的形成和發(fā)展

隨著第三次工業(yè)革命的發(fā)生，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是微微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的相互交叉和相互滲透，并使機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在系統(tǒng)論、信息論和控制論的基礎(chǔ)上有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成了今天的機(jī)電一體化的技術(shù)。，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能、構(gòu)成及生產(chǎn)方式發(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。

從機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展到機(jī)電一體化產(chǎn)品分為四個(gè)階段。第一個(gè)階段，產(chǎn)品純機(jī)械結(jié)構(gòu)。第二階段，在機(jī)械產(chǎn)品上添加電機(jī)、開關(guān)和其他元件形成的機(jī)電產(chǎn)品。第三階段，是產(chǎn)品集成了電子技術(shù)以致軟件變的有“智能”，此外還可以與上級(jí)的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的信息流與通信流的相集成。第四個(gè)階段，進(jìn)一步將機(jī)械、電子和軟件在空間上集成而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化已不是機(jī)械裝置和電子裝置的簡(jiǎn)單組合，而是機(jī)械、電子、控制、光學(xué)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。而當(dāng)?shù)搅?0世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化的概念又發(fā)生了重大而深刻的變化，智能控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機(jī)電一體化的結(jié)合，使它們又擦出了絢爛的火花，機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。

二、機(jī)電一體化的技術(shù)及其分類

（一） 機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)的融合。其核心技術(shù)包括計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)五個(gè)方面。

計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)他不僅僅指計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)，還包括網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)等。其中近年來(lái)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不僅是一種技術(shù)，更重要的是一種思想。

自動(dòng)控制技術(shù)是近年來(lái)最活躍的技術(shù)領(lǐng)域。繼承典控制理論發(fā)展之后，人工智能控制的提出，這都對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著微型機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越多地與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)聯(lián)系在一起，成為機(jī)電一體化中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。

傳感與檢測(cè)裝置是系統(tǒng)的感受器官，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連并將檢測(cè)到的信息送到信息處理部分。傳感與檢測(cè)的關(guān)鍵元件是傳感器。傳感器是將被測(cè)量變換成系統(tǒng)可識(shí)別的、與被測(cè)量有確定對(duì)應(yīng)的關(guān)系的有用的信號(hào)的一種裝置。

機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。它和其他幾項(xiàng)技術(shù)的關(guān)系，是皮毛的關(guān)系。我們?cè)俅螐?qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，是要說(shuō)明機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的重要作用。無(wú)論機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造，還是機(jī)械工藝，潛力都很大。

伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，由微型計(jì)算機(jī)通過接口與這些傳動(dòng)裝置相連接，控制它們的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。伺服傳動(dòng)技術(shù)是直接執(zhí)行操作技術(shù)，而伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作轉(zhuǎn)換裝置或部件，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量功能和功能具有決定性影響。

（二） 機(jī)電一體化分類

機(jī)電一體化主要分為兩大分支，即生產(chǎn)過程的機(jī)電一體化和機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化。

生產(chǎn)過程的機(jī)電一體化意味著整個(gè)工業(yè)體系的機(jī)電一體化，機(jī)械制造過程的機(jī)電一體化、冶金生產(chǎn)的機(jī)電一體化、化工生產(chǎn)的機(jī)電一體化、紡織工業(yè)的機(jī)電一體化等。生產(chǎn)過程的機(jī)電一體化根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)又可以劃分為離散制作過程機(jī)電一體花和連續(xù)生產(chǎn)過程的機(jī)電一體化。前者以機(jī)械制造業(yè)為代表，后者以化工生產(chǎn)流程為代表。

機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化是機(jī)電一體化的核心是生產(chǎn)過程機(jī)電一體化的物質(zhì)基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品加上微機(jī)控制即可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾乱淮漠a(chǎn)品而新的產(chǎn)品較之舊產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、精度高、體積小、更方便可靠。

機(jī)電一體化產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)和電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)在系統(tǒng)中的作用可以分為三類：

（1）原機(jī)械產(chǎn)品采用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)從而產(chǎn)生性能好、功能強(qiáng)的機(jī)電一體化的新一代產(chǎn)品，如微電腦洗衣機(jī)、機(jī)器人等。

（2）用集成電路或計(jì)算機(jī)及其軟件代替的原機(jī)械的部分結(jié)構(gòu)，從而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，如電子縫紉機(jī)、電子照相機(jī)，用交流或直流調(diào)速電機(jī)代替原交流電機(jī)加速箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)等。

（3）利用機(jī)電一體化原理設(shè)計(jì)的全新的機(jī)電一體化產(chǎn)品如傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、錄象機(jī)等。

三、機(jī)電一體化發(fā)展的方向

1. 智能化

大多數(shù)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備存在著大滯后和強(qiáng)非線性，因而難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所以應(yīng)該在復(fù)雜的機(jī)械需要有高度的只能水平人工只能系統(tǒng)以便那些必要的場(chǎng)合能夠代替人去執(zhí)行各種任務(wù)。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展。高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品完全可以代替人類一些簡(jiǎn)單而又經(jīng)常重復(fù)的動(dòng)作。

2.網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展使各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)帶來(lái)巨大的變革，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，促進(jìn)了基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展，而且遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)技術(shù)使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了根本性變化，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)使人們?cè)诩依锵韾鄹鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂。

3.模塊化

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)的機(jī)械接口、電氣接口和動(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)雜但十分有前途的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)與一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖象處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元以及完成各種典型操作的機(jī)械裝置。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)內(nèi)或國(guó)際上的這個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建大企業(yè)來(lái)逐漸形成。

4.微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是機(jī)電一體化的新的發(fā)展方向，其表現(xiàn)形式是微電子機(jī)械系統(tǒng)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品。并向微米、納米發(fā)展。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了，機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，組成一種自律元件。微機(jī)電一體化的產(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)越性能。

5.自帶能源化

自帶能源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有的能源，無(wú)需外部供電。能源一直是科學(xué)家的研究重點(diǎn)。太陽(yáng)能電池、燃料電池和各種高性能的大容量的電池相繼產(chǎn)生。給許多場(chǎng)合，無(wú)法使用電能，而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶能源有其特有的好處和優(yōu)勢(shì)。

6.綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們帶來(lái)了巨大的變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的污染。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(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率高。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)品綠色化主要指，使用時(shí)不污染環(huán)境。能回收在利用的產(chǎn)品。

總結(jié)：

機(jī)電一體化技術(shù)可以用來(lái)設(shè)計(jì)新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，改造舊的機(jī)電產(chǎn)品，使機(jī)電產(chǎn)品的面貌大大改觀，達(dá)到功能增強(qiáng)、體積減小、重量減輕、可靠性提高、性能價(jià)格比大大改善的目的。機(jī)電一體化已從單純研究機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)等發(fā)展成為一門有機(jī)融合各項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)整體。而融合各種技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將變得越來(lái)越明顯，它必將有力的促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā)，在高科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

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