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關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化；PLC技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）78-0041-02

0 引言

當(dāng)前，電子、通訊等方面的技術(shù)得到了革新，有效的推動(dòng)了機(jī)電一體化的研究，并實(shí)現(xiàn)了機(jī)械和電子技術(shù)之間的融合。尤其是在微型計(jì)算機(jī)、集成電路產(chǎn)品進(jìn)入到市場(chǎng)后，為機(jī)電一體化的深入研究和發(fā)展創(chuàng)設(shè)了積極的條件。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)高等院校以及相關(guān)企業(yè)單位都在進(jìn)行了相關(guān)的研究，為機(jī)電一體化的發(fā)展和技術(shù)革新搭建了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)于上世紀(jì)80年代開(kāi)始針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行了研究，國(guó)家也為此投入了多項(xiàng)人力物力，在2010年的發(fā)展綱要中，明確指出要針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行革新和發(fā)展，并提出了相關(guān)的策略。及至到上世紀(jì)90年代，機(jī)電一體化已經(jīng)邁入到另一個(gè)發(fā)展的進(jìn)程，其突出特征主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：其一，光學(xué)、通信等社會(huì)領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)的研創(chuàng)過(guò)程中，尤其是隨著微細(xì)加工技術(shù)在其中的廣泛應(yīng)用，有效的帶動(dòng)了微機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展；其二，機(jī)電一體化系統(tǒng)無(wú)論是在設(shè)計(jì)階段，還是在集成分析過(guò)程中，都已經(jīng)邁入了智能化的發(fā)展階段，并把其作為一門學(xué)科進(jìn)行獨(dú)立的研究；其三，隨著光纖技術(shù)、人工智能技術(shù)等新型技術(shù)的深入研究和應(yīng)用，有效的為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)設(shè)了一個(gè)更為寬廣的發(fā)展空間。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

長(zhǎng)期以來(lái)，工業(yè)一直都占據(jù)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)地位，工業(yè)的領(lǐng)先發(fā)展也在不同程度上促進(jìn)了機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是對(duì)機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要的作用。事實(shí)上，機(jī)電一體化是一種綜合的技術(shù)領(lǐng)域，以電子技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用作為發(fā)展的中心部分，其中微型計(jì)算機(jī)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮的作用更加的突出。

2.1 智能化

在機(jī)電一體化的不斷發(fā)展進(jìn)程中，智能化是作為它根本的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是體現(xiàn)相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品的有效渠道。智能化是對(duì)工業(yè)機(jī)械操作系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)述，它還具備多個(gè)方面的能力，如推斷力、決策力等?，F(xiàn)代化的機(jī)電一體化與傳統(tǒng)的技術(shù)相比較，要真正保證它的智能化推進(jìn)就應(yīng)該基于現(xiàn)代機(jī)械理論的發(fā)展過(guò)程中，同時(shí)還應(yīng)不斷的結(jié)合生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方法和理念，在吸收芯片技術(shù)等取得的成果來(lái)實(shí)現(xiàn)?；谥悄芑幕A(chǔ)上，機(jī)電一體化的視角焦點(diǎn)集中在產(chǎn)品的整體性能上，當(dāng)前自動(dòng)清潔機(jī)等產(chǎn)品都已經(jīng)步入到了研創(chuàng)的發(fā)展階段，正是通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品實(shí)行智能化的控制和處理，才能進(jìn)一步的保證產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。

2.2 集中監(jiān)控化

集中監(jiān)控化在機(jī)電一體化中的應(yīng)用日益深入，它的突出優(yōu)勢(shì)就是能有效的保證設(shè)備的正常運(yùn)行和管理。它與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相對(duì)比可以得知，在集中監(jiān)控下的設(shè)計(jì)過(guò)程中，更多的是注重各個(gè)支部功能的合一作用行，換句話說(shuō)，在中央監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)下，只要其中某一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生了阻礙，就可以得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行處理。隨著機(jī)電一體化不斷的發(fā)展，更加注重相關(guān)設(shè)備的安全性，并借助技術(shù)上的革新來(lái)保證機(jī)電設(shè)備的集中監(jiān)控化。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化

當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入到了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)覆蓋到各個(gè)社會(huì)領(lǐng)域中，自上世紀(jì)90年代后，我國(guó)的機(jī)電一體化在研創(chuàng)的過(guò)程中就開(kāi)始與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相接軌，并在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下取得了一定的成效。特別是進(jìn)入到21世紀(jì)后，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基本媒介的遠(yuǎn)程技術(shù)在社會(huì)上興起，促使遠(yuǎn)程控制技術(shù)在我國(guó)的機(jī)電一體化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，從而有效的引領(lǐng)機(jī)電技術(shù)邁向了新時(shí)代。在今后的機(jī)電一體化發(fā)展過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能在一定程度上保證產(chǎn)品的安全性和作用性。

2.4 微型化

微型化的基本特征是不需要對(duì)機(jī)械和控制進(jìn)行相互的區(qū)別，而是實(shí)現(xiàn)了兩者之間的充分融合，所以對(duì)于機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用來(lái)說(shuō)，就不需要把傳感器、CPU等核心部分進(jìn)行相的分離，并且縮減了產(chǎn)品的體積，促使機(jī)電一體化在技術(shù)上取得了全新的成就。我國(guó)已經(jīng)陸續(xù)的研創(chuàng)出一些微機(jī)電一體化產(chǎn)品，這些產(chǎn)品也在我國(guó)軍事、通訊等領(lǐng)域中得到應(yīng)用，但我國(guó)現(xiàn)今仍然還存在微機(jī)械技術(shù)處在低水平的棘手問(wèn)題，在今后的技術(shù)研究中應(yīng)針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行突破。

2.5 PLC技術(shù)的應(yīng)用

PLC的全稱是可編程邏輯控制器，它具備邏輯監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等功能，因此，它在機(jī)電一體化的領(lǐng)域中，可以實(shí)現(xiàn)高速脈沖輸出與接收，并在這一功能下還具備了傳感器。這與傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)相對(duì)比，PLC技術(shù)在機(jī)電一體化中廣泛運(yùn)用可以保證數(shù)量的控制，并可以使相關(guān)的數(shù)據(jù)得以顯現(xiàn)，這就有助于管理人員對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的統(tǒng)計(jì)。另外，PLC技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用還表現(xiàn)出通訊功能，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能的實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)論

總之，雖然我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)取得了較為明顯的成績(jī)，但相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)仍然存在一定的差距。但是在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，尤其是在機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展下，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)必然邁向新的發(fā)展道路，對(duì)于機(jī)電一體化今后發(fā)展趨勢(shì)的研究也具有現(xiàn)實(shí)的意義，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)向工業(yè)大國(guó)的基礎(chǔ)條件。與此同時(shí)，在推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)革新的過(guò)程中，我國(guó)也十分注重技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)現(xiàn)存的不合理技術(shù)格局進(jìn)行全面的改編，并使其與國(guó)際的技術(shù)力量相融合。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；核心技術(shù)；智能化；傳感技術(shù)

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

隨著科技的進(jìn)步與工業(yè)的發(fā)展，不同學(xué)科之間的相互聯(lián)系共同發(fā)展的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，這些都極大的推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，使工程技術(shù)掀起了一場(chǎng) 革命，促進(jìn)了機(jī)電一體化的形成與發(fā)展。所謂機(jī)電一體化，就是指一種幾種學(xué)科相互交叉形成的復(fù)合技術(shù)，其是機(jī)械技術(shù)與其他高科技技術(shù)相互結(jié)合而形成的新的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下工業(yè)的必然發(fā)展方向。這對(duì)于提高機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理模式等都是具有很大推動(dòng)作用的。目前我國(guó)的機(jī)電一體化已經(jīng)取得一定的發(fā)展成果，但相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講，還是有著一定的差距，還必須要不斷的進(jìn)行改革發(fā)展，提高科技水平，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化水平的提高。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

一般來(lái)講，機(jī)電一體化主要是由兩大部分組成，即軟件技術(shù)與硬件技術(shù)。其中硬件的組成部分大致有機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分，因而若要進(jìn)一步的提高機(jī)電一體化的發(fā)展，就必須要對(duì)這些核心技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)。

1、機(jī)械本體技術(shù)。機(jī)械本體對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在其性能的高低、質(zhì)量的和精度的大小等幾點(diǎn)內(nèi)容上，而當(dāng)前的機(jī)械主要是以鋼材為主要的原材料，因而在減輕其質(zhì)量時(shí)，可以考慮從更換質(zhì)輕的材料入手，用非金屬的復(fù)合高性能材料作為機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)材料，以此來(lái)減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷，以提高控制系統(tǒng)的效率，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗、提高機(jī)電效率的目的。

2、傳感技術(shù)。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力，即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機(jī)電一體化的技術(shù)水平水平的。

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

3、信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

4、驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

5、接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。

6、軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工業(yè)機(jī)器人。

2．機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段：20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。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(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(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。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

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

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

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(kāi)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)行任意的剪裁和組合，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大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

3、微型化

微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

4、模塊化

模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，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(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

5、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。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。

6、綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小，資源利用率極高。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)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(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。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵字：機(jī)電一體化核心技術(shù)應(yīng)用范圍發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： TU85文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、電工電子技術(shù)以及其他技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并綜合的運(yùn)用在實(shí)際工作中去的一項(xiàng)跨學(xué)科綜合技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，機(jī)電一體化技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。

一 機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化是各項(xiàng)技術(shù)的綜合，其核心技術(shù)主要機(jī)械技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等，下面本文就簡(jiǎn)單的介紹機(jī)電一體化中的核心技術(shù)。

（一）機(jī)械技術(shù)

可以說(shuō)，機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，該技術(shù)的重點(diǎn)是怎樣和機(jī)電一體化技術(shù)相協(xié)調(diào)，并利用其新技術(shù)來(lái)更新自身的發(fā)展觀念，實(shí)現(xiàn)機(jī)械技術(shù)在結(jié)構(gòu)上和性能上的轉(zhuǎn)變，既能夠滿足體積和重量減少的要求，也能夠?qū)崿F(xiàn)提高精度改善性能的目標(biāo)。

（二）系統(tǒng)技術(shù)

機(jī)電一體化中的系統(tǒng)技術(shù)就是以整體的概念組織和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，并從全局的角度出發(fā)，將總體分解成相互聯(lián)系的各個(gè)系統(tǒng)單元。在該技術(shù)應(yīng)用中，接口技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵的因素，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)中各個(gè)部分相互連接的重要保證，因此說(shuō)對(duì)于接口技術(shù)需要重點(diǎn)把握。

（三）自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)就是在自動(dòng)控制的理論下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，該技術(shù)包括了速度控制系統(tǒng)、高精度定位控制系統(tǒng)以及自適應(yīng)控制系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)的信息記錄和檢索。

（四）計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)中占據(jù)著重要的地位，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)相融合，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高精度交換和存取，運(yùn)算速度快且精確度高，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)還包括了人工智能技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展都起到了重要的作用，所以說(shuō)計(jì)算機(jī)技術(shù)是機(jī)電一體化核心技術(shù)中的關(guān)鍵因素。

（五）傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)中的感受器官，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，傳感檢測(cè)技術(shù)的功能越強(qiáng)大，整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高，因此說(shuō)要采取措施提升傳感檢測(cè)技術(shù)的功能強(qiáng)度，促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。

二 機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用范圍

（一）數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展已經(jīng)在結(jié)構(gòu)和功能上獲得了明顯的提升，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用更能夠?qū)崿F(xiàn)操作和控制上的高精確度。如在開(kāi)放性設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)和功能模塊的層次性和兼容性，并符合接口的標(biāo)準(zhǔn)，這樣能夠提高使用效益；再如機(jī)電一體化技術(shù)能夠?yàn)閿?shù)控機(jī)床操作提供面向車間的編程技術(shù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)二維和三維加工的動(dòng)態(tài)仿真。除此之外，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)軟件的模塊化設(shè)計(jì)，這樣既能夠豐富數(shù)控功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床操作的多渠道控制。

（二）鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用主要在于交流傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，隨著電力技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了交流傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)。現(xiàn)在無(wú)論是較大容量的電機(jī)或者是較小容量的電機(jī)，都能夠使用同步的電機(jī)或者是異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。這一進(jìn)步要得益于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。

（三）制造業(yè)中的應(yīng)用

在制造業(yè)中，機(jī)電一體化技術(shù)中的柔性制造系統(tǒng)能夠帶動(dòng)制造業(yè)的快速發(fā)展，該系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床以及自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成的，在機(jī)電一體化技術(shù)的帶動(dòng)下，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)的且實(shí)時(shí)的進(jìn)行制造生產(chǎn)，并且其生產(chǎn)能力能夠滿足制造業(yè)的需求，尤其是適用于多品種的小批量生產(chǎn)中更能夠發(fā)揮功效。

三 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

上文中從機(jī)電一體化的核心技術(shù)及其廣泛的應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行了論述，隨著科技的進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)也朝著更為廣闊的空間發(fā)展，下面本文就從以下幾個(gè)方面論述幾天一體化技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。

（一）數(shù)字智能化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為機(jī)電一體化的數(shù)字智能化設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，例如虛擬設(shè)計(jì)、集成制造等都將在今后的發(fā)展中成為可能。數(shù)字智能化要求機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品需要具備高可靠性、可維護(hù)性以及便捷操作性的特點(diǎn)，同時(shí)，高性能以及高速的處理使得機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有一定程度的人工智能也是可能的，由此可見(jiàn)，數(shù)字智能化是機(jī)電一體技術(shù)今后發(fā)展不可避免的一大趨勢(shì)。

（二）微型化

微型化是指機(jī)電一體化技術(shù)想著微型機(jī)器以及微觀領(lǐng)域的方向發(fā)展，微型化起源于上世紀(jì)八十年代，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步已經(jīng)獲得了較快的發(fā)展，微機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有體積小的特點(diǎn)，這樣能夠大大的降低生產(chǎn)的能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)由于體積小運(yùn)動(dòng)靈活，能夠廣泛的在軍事及醫(yī)療方面應(yīng)用，具有其他技術(shù)不能夠比擬的優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)向著微型化的方向在不斷發(fā)展，有可能實(shí)現(xiàn)超精密技術(shù)的突破。

（三）模塊化

機(jī)電一體化技術(shù)下的產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)廠家眾多，要研制出具有標(biāo)準(zhǔn)接口、動(dòng)力接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品十分困難，但是有十分必要，因此說(shuō)模塊化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展中十分艱巨的任務(wù)，但是也是不可避免的一種趨勢(shì)。例如研制出具有智能調(diào)速的機(jī)電一體化動(dòng)力單元，具有圖像處理和測(cè)距等功能的控制模塊，這樣能夠更加清晰的進(jìn)行操控，也能夠在這些模塊的基礎(chǔ)上研發(fā)新型的產(chǎn)品，能夠?yàn)闄C(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商提供廣闊的發(fā)展前景。

（四）集成化

機(jī)電一體化技術(shù)的集成化發(fā)展，這其中既包括了其核心技術(shù)的相互融合和滲透，也包含了各種產(chǎn)品的優(yōu)化和組合，集成化能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)中的同時(shí)加工、裝配以及檢測(cè)等多道工序，提高加工效率。為此可以將機(jī)電一體化系統(tǒng)中的各種功能進(jìn)行分解，使各環(huán)節(jié)在實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上再通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)措施和硬件基礎(chǔ)將各個(gè)功能層次實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，達(dá)到集成化發(fā)展的狀態(tài)，這樣能夠使其性能和功能實(shí)現(xiàn)最大化。今后機(jī)電一體化的產(chǎn)品向著多品種和小批量自動(dòng)高效生產(chǎn)的方向發(fā)展，為了保證生產(chǎn)順利，集成化是一個(gè)具有潛力的發(fā)展趨勢(shì)，能夠?qū)C(jī)電一體化技術(shù)的功能充分的發(fā)揮。

（五）綠色化

科學(xué)技術(shù)在帶來(lái)便利的同時(shí)也會(huì)造成一定程度的污染，給生態(tài)環(huán)境造成破壞，所以可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)前各行各業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，所以機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也要朝著綠色化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的低能耗、低污染，產(chǎn)品使用之后還能夠循環(huán)利用，高技術(shù)的綠色化發(fā)展不僅是今后發(fā)展的趨勢(shì)，也是技術(shù)發(fā)展不能夠忽視的一個(gè)關(guān)鍵因素。

結(jié)束語(yǔ)：機(jī)電一體化是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它融合了機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步各種技術(shù)的有點(diǎn)相互融合實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展。本文就以此為出發(fā)點(diǎn)，從機(jī)電一體化技術(shù)的核心技術(shù)、在實(shí)際中的應(yīng)用以及該技術(shù)今后的發(fā)展方向三個(gè)方面進(jìn)行了論述。技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，希望其在今后的發(fā)展中能夠有更廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用分析；

1 機(jī)電一體化概述

日本企業(yè)界在1970年左右最早提出“機(jī)電一體化技術(shù)”這一概念，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個(gè)新詞，取名為“Mechatronics”，意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，機(jī)電一體化技術(shù)即結(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)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)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的發(fā)展總共經(jīng)歷了3個(gè)階段。上世紀(jì)60年代以前是機(jī)電一體化發(fā)展第一階段（初級(jí)階段）。這個(gè)時(shí)期，人們主要利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。第二個(gè)階段是上世紀(jì)70-80年代（快速發(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)都得到了快速發(fā)展，為后來(lái)的機(jī)電一體化發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路與微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，則為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。第三階段則是上世紀(jì)90年代后期至今，這一階段機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始向智能化方向邁進(jìn)，進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。此時(shí)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。我國(guó)則是從上世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

（一）機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域

機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)有40年的歷史，在技術(shù)領(lǐng)域有了進(jìn)一步的提高，無(wú)論是在結(jié)構(gòu)上功能上還是在操作上都發(fā)展的比較完善。類型具有總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，在開(kāi)放性設(shè)計(jì)中，這種設(shè)計(jì)硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性的，可以大大提高用戶的使用效益和智能化的。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)研究中分出多級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，這樣能使復(fù)雜加工系統(tǒng)的作業(yè)能力的運(yùn)行。

（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的領(lǐng)域及工業(yè)機(jī)器人

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組合不是分散的子系統(tǒng)的組合，它是由全局的實(shí)踐總結(jié)出最優(yōu)的系統(tǒng)的組合，它需要各個(gè)部門加強(qiáng)溝通，圍繞制造展開(kāi)工作。當(dāng)產(chǎn)品的集成度越高，就能夠使各個(gè)生產(chǎn)要素間的配置更加合理和完善。工業(yè)機(jī)器人首先出現(xiàn)的是不夠靈活的半機(jī)器人，它根據(jù)示范的動(dòng)作進(jìn)行重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，在工作中，不會(huì)考慮工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化。而現(xiàn)代的機(jī)器人，里面裝有不同的傳感元件，機(jī)器人可以作業(yè)環(huán)境和對(duì)象做出簡(jiǎn)單的信息判斷，并能做出簡(jiǎn)單的分析。這是機(jī)電一體化發(fā)展的新成果，也是其發(fā)展的前景所在。

4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向分析

機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的進(jìn)步的表現(xiàn)，近年來(lái)，機(jī)電一體化在國(guó)內(nèi)外都有了全新的發(fā)展，并且廣泛的被人們用于各個(gè)行業(yè)，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（一）機(jī)電一體化發(fā)展的智能化、數(shù)字化趨勢(shì)

首先機(jī)電一體化發(fā)展的智能化趨勢(shì)。機(jī)電一體化的發(fā)展打破了傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的局面，實(shí)現(xiàn)了智能化，這也是今后機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。嵌入式智能控制的算法運(yùn)用，使機(jī)電一體化的產(chǎn)品發(fā)展為智能化，是模擬人腦的人工智能的產(chǎn)品，它可以根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置來(lái)做出判斷以及決策，可以取代人們的部分腦力勞動(dòng)。其次機(jī)電一體化發(fā)展的數(shù)字化趨勢(shì)。奠定機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)是微控制器及其發(fā)展（如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人）；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起則為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路（如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等）；數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

（二）機(jī)電一體化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代異軍突起，其興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來(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)將各種家用電器連接成計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)（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(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

（三）機(jī)電一體化發(fā)展的微型化、模塊化趨勢(shì)

首先機(jī)電一體化將向微型化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)的廠家很多，但是如果統(tǒng)一開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械、電氣、動(dòng)力等方面的機(jī)電一體化產(chǎn)品并不是一件容易的事情，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，才能使各部件、單元匹配成功。機(jī)電一體化的生產(chǎn)商也可以根據(jù)自己產(chǎn)品的需要或者國(guó)外最新的產(chǎn)品的模型來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新，更新?lián)Q代自己的產(chǎn)品，并不斷地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，使機(jī)電一體化的發(fā)展走向正規(guī)化和統(tǒng)一化。其次機(jī)電一體化將向微型化方向發(fā)展。在20世紀(jì)80年代末機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展。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(guò)1cm3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t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。

（四）機(jī)電一體化發(fā)展的綠色化、系統(tǒng)化趨勢(shì)

首先機(jī)電一體化發(fā)展的綠色化趨勢(shì)。所謂機(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。工業(yè)經(jīng)濟(jì)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。在人民物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)資源卻在減少，生態(tài)環(huán)境在不斷惡化。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(guò)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。其次機(jī)電一體化發(fā)展的系統(tǒng)化趨勢(shì)。系統(tǒng)具有隨時(shí)分解組合的功能，這種功能實(shí)現(xiàn)了多子系統(tǒng)互相調(diào)和以及整合的需要，機(jī)電一體化的系統(tǒng)功能，不但運(yùn)用在通信系統(tǒng)以外，還運(yùn)用在遠(yuǎn)程通訊以及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，局域網(wǎng)也慢慢的采用。機(jī)電一體化在系統(tǒng)方面未來(lái)的發(fā)展，是會(huì)越來(lái)越考慮人的因素，模擬人的智能的，甚至可以模擬生物的結(jié)構(gòu)來(lái)發(fā)展。

篇5

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；發(fā)展；趨勢(shì)

從20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是在大規(guī)模集成電路技術(shù)和微電子技術(shù)取得重大突破后，計(jì)算機(jī)逐漸向價(jià)格低、體積小、性能高、功能強(qiáng)方向發(fā)展。因此，計(jì)算機(jī)也就具備了與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合、向其它學(xué)科滲透的基本條件。這對(duì)其它領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)的革命與改革將起到極大地推進(jìn)作用。比如在機(jī)械工程方面，計(jì)算機(jī)已經(jīng)被廣泛用于產(chǎn)品和工藝流程的控制，它將計(jì)算機(jī)、電器、機(jī)械變成一個(gè)有機(jī)的整體，進(jìn)而形成一門新的技術(shù)—機(jī)電一體化。機(jī)電一體化的出現(xiàn)，極大地改變了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的面貌；它引導(dǎo)了機(jī)械工業(yè)在技術(shù)、產(chǎn)品、管理、生產(chǎn)方式等方面發(fā)生巨變；使得生產(chǎn)力提高、原料損耗降低、勞動(dòng)強(qiáng)度下降、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提高、效益顯著提升。從此，工業(yè)化生產(chǎn)就告別了以往的“機(jī)械電氣化”，邁進(jìn)“機(jī)電一體化”的方向發(fā)展。

1、機(jī)電一體化概論

所謂的機(jī)電一體化是一門綜合技術(shù)群（族）的總稱，它主要目的是運(yùn)用一些技術(shù)原理來(lái)使用、發(fā)展機(jī)電一體化產(chǎn)品。從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)上來(lái)看，就是將有關(guān)電子技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械的主體、動(dòng)力、控制以及信息處理等功能上去；將機(jī)械裝置、電子化設(shè)計(jì)、軟件有機(jī)結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)系統(tǒng)；進(jìn)而促使系統(tǒng)和產(chǎn)品展現(xiàn)最優(yōu)的整體。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化正在被賦予許多新的內(nèi)容和功能。比如能夠自動(dòng)檢測(cè)和處理信息；能夠先通過(guò)自動(dòng)診斷來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制，達(dá)到自動(dòng)保護(hù)的目的；這表明機(jī)電一體化已經(jīng)具備智能化的特征。而傳統(tǒng)的機(jī)械電氣化只是將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等其它幾種新技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單組合和拼湊，這樣效果只是將體系代替和放大。所以，兩者在功能上有著本質(zhì)的區(qū)別。

目前市面上機(jī)電一體化產(chǎn)品主要有三類。一是將機(jī)與電結(jié)合在一起的典型產(chǎn)品，比如彩色復(fù)印機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)；二是用電子裝置來(lái)代替一部分控制功能和機(jī)構(gòu)的機(jī)械產(chǎn)品，如機(jī)電一體化照相機(jī)、帶數(shù)字顯示的機(jī)械設(shè)備；三是通過(guò)微電子裝置代替原設(shè)備的信息處理機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品，如全電子式電話交換機(jī)、指針式石英電子表。這些機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有輕巧化、多功能化和智能化的特點(diǎn)。

2、機(jī)電一體化的發(fā)展歷程

機(jī)電一體化主要經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段的發(fā)展：第一階段為20世紀(jì)60年代以前，在這一初級(jí)的階段，由于人們對(duì)機(jī)電研究和開(kāi)發(fā)從總體上還處在一種自發(fā)的狀態(tài)，電子技術(shù)的水平也尚未發(fā)展到一定程度，所以當(dāng)時(shí)的機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)還不能夠廣泛和深入的結(jié)合；正是由于這些原因，盡管第二次世界大戰(zhàn)刺激了當(dāng)時(shí)的機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，而且在戰(zhàn)后這項(xiàng)機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)也轉(zhuǎn)化為民用，人們還是只有自覺(jué)地利用這些初步的電子技術(shù)成果來(lái)改善機(jī)械產(chǎn)品的性能，因而那些過(guò)去開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也就無(wú)法推廣和普及。第二階段為20世紀(jì)70-80年代，在這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)都得到蓬勃發(fā)展，同時(shí)大規(guī)模的集成電路和微型計(jì)算機(jī)也出現(xiàn)了，這些就為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了大量的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)；至此，機(jī)電一體化開(kāi)始受到世界的廣泛關(guān)注和支持，極大加速了它的發(fā)展。進(jìn)入到20世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化的發(fā)展邁入到深入發(fā)展的第三階段，機(jī)電一體化技術(shù)正逐漸邁向智能化；由于光纖技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等都取得了重大突破，再加上微細(xì)加工技術(shù)的新技術(shù)的引入和系統(tǒng)完整的學(xué)科體系的形成，都極大促進(jìn)了機(jī)電一體化的發(fā)展。

3、機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)的兩個(gè)重要發(fā)展方向。所謂智能化，就是具有模擬人類智能，能夠進(jìn)行獨(dú)立的判斷、推理、決策等邏輯思維能力。由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是模糊技術(shù)、軟件技術(shù)、芯片技術(shù)的取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，機(jī)電一體化的智能性越來(lái)越強(qiáng)、產(chǎn)品的信息越來(lái)越凸顯；再加上生理和心理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、混沌學(xué)的引入，機(jī)電一體化的目標(biāo)也越來(lái)越高；因此，人們?cè)絹?lái)越重視機(jī)電一體化中的智能化研究。另一方面，機(jī)電一體化的產(chǎn)品正在向微米，甚至納米的微觀領(lǐng)域發(fā)展，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型化研究起源于20世紀(jì)80年代，由于該產(chǎn)品具有靈巧、輕便、低耗能等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛地用于通信、醫(yī)療、軍事等多個(gè)領(lǐng)域；雖然目前微機(jī)械技術(shù)的不成熟，阻礙了其發(fā)展步伐，但在未來(lái)必將取得重大突破。

3.2系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化

所謂系統(tǒng)化，就是以靈活的方式來(lái)進(jìn)行多種組合，力求對(duì)多子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)、控制、管理的一種具備模式化而又開(kāi)放式的總線結(jié)構(gòu)；它不僅能夠增強(qiáng)機(jī)電的通信能力，甚至可以根據(jù)仿生學(xué)來(lái)賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的感情，從而不斷地開(kāi)發(fā)出新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。另外，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和發(fā)展，對(duì)各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)的終端設(shè)備的需求量不斷增大，而這些設(shè)備本身就屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的范疇。由此可見(jiàn)，機(jī)電一體化絕對(duì)會(huì)向著系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

3.3柔性化和環(huán)?；?/p>

為了更好的應(yīng)對(duì)一些突然事故，未來(lái)的機(jī)電一體化必須是一個(gè)包含多個(gè)相互獨(dú)立子系統(tǒng)的母系統(tǒng)；這其中每個(gè)子系統(tǒng)可以擁有對(duì)多變的環(huán)境做出相應(yīng)的反應(yīng)的能力的，這樣就顯得機(jī)電一體化在控制系統(tǒng)過(guò)程中具有柔性化，不會(huì)顯得生硬、死板。除此之外，為了適應(yīng)時(shí)代的趨勢(shì)，未來(lái)的機(jī)電一體化還應(yīng)該注重環(huán)保化；多設(shè)計(jì)和制造一些無(wú)污染、無(wú)公害的綠色產(chǎn)品，大力保護(hù)自然環(huán)境和資源，維護(hù)人們的身體健康；所以環(huán)?；矘O其重要。

篇6

一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生及概述

20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)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)入了深入發(fā)展時(shí)期。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用，取得了一定成果。

機(jī)電一體化是一個(gè)綜合的概念，包含了技術(shù)和產(chǎn)品兩方面內(nèi)容，它首先是指機(jī)電一體化技術(shù)，其次是指機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)是指包含技術(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)，機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用機(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)電產(chǎn)品。

二、機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：第一階段（又稱初級(jí)階段）是20世紀(jì)60年代以前，這一時(shí)期人們不自覺(jué)地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認(rèn)；第二階段，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；第三階段，各國(guó)均開(kāi)始極大關(guān)注和支持機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。

我國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863 計(jì)劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010 年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響，許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然目前國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國(guó)家相比仍有一定差距，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國(guó)加大了對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國(guó)家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績(jī)。

三、機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化

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)。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。但是，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。

2.光機(jī)電一體化

光機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機(jī)電一體化產(chǎn)品是集光學(xué)、機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制和通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有很高功能和附加值；產(chǎn)品具有體積小、重量輕、適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、操作更方便的特點(diǎn)。

3.網(wǎng)絡(luò)化

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(lè)，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。

4.微型化

微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，泛指幾何尺寸不超過(guò)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，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)。

5.綠色化

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。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，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。

6、柔性化

柔性化有兩層含義，首先是產(chǎn)品具有自適應(yīng)性如紡織業(yè)中，紡紗設(shè)備能方便的適應(yīng)不同種類的纖維，織機(jī)能滿足多種織物對(duì)織造工藝的要求，在變換品種時(shí)能做到方便快捷；其次，機(jī)械設(shè)備制造商要具備根據(jù)用戶的要求而為用戶定制的能力。實(shí)現(xiàn)柔性化的必要條件是產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須貫徹模塊化的設(shè)計(jì)理念。

篇7

關(guān)鍵詞:煤礦;機(jī)電一體化;發(fā)展與應(yīng)用

1機(jī)電一體化技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1．1機(jī)電一體化的定義

機(jī)電一體化(Mechatronics)是1971年由日本學(xué)者在日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》中提出的，是由機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等多學(xué)科形成的一門交叉學(xué)科，目前已經(jīng)發(fā)展成為部分學(xué)校的專門專業(yè)。但對(duì)于機(jī)電一體化的具體內(nèi)涵和概念學(xué)術(shù)界并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。VanBrussel教授認(rèn)為，機(jī)電一體化是跨領(lǐng)域的并行工程，它包括機(jī)械、微電子、控制工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科，而機(jī)電一體化的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)上述多門學(xué)科和技術(shù)的綜合應(yīng)用。德國(guó)Isermann的教授認(rèn)為機(jī)電一體化屬于交叉學(xué)科的綜合領(lǐng)域，機(jī)電一體化包含的交叉學(xué)科可以分為機(jī)械系統(tǒng)和與其相關(guān)的控制系統(tǒng)，而其控制系統(tǒng)又包括信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)主要用于服務(wù)機(jī)械系統(tǒng)，便于工程師在遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行操控。國(guó)內(nèi)曾慶良等［1］定義機(jī)電一體化是一個(gè)包含機(jī)械、電子電氣、信息等功能模塊的技術(shù)系統(tǒng)，是多學(xué)科技術(shù)的綜合作用，各個(gè)功能模塊之間存在著密切的交互關(guān)系，其中起決定作用的不是某一單獨(dú)的技術(shù)，而是這些技術(shù)的聯(lián)合作用，這些技術(shù)的聯(lián)合作用使系統(tǒng)具有更優(yōu)秀的性能或?qū)崿F(xiàn)了新的功能。

1．2機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方面已經(jīng)進(jìn)行了大量研究工作，按照研究方向可以將機(jī)電一體化設(shè)計(jì)分為三大類。1)側(cè)重于概念設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)軟件的研究。機(jī)電一體化的概念提出后，國(guó)外大量學(xué)者進(jìn)行了大量嘗試。如德國(guó)的R．Iserrmann教授及其團(tuán)隊(duì)以機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)為核心進(jìn)行了嘗試，但缺乏驅(qū)動(dòng)器、傳感器和機(jī)械部分的融合，難以達(dá)到機(jī)電一體化的完善設(shè)計(jì)。JurgenGausemeier教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行以半規(guī)則式計(jì)算機(jī)語(yǔ)言為核心的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，但并未實(shí)現(xiàn)理想的機(jī)電一體化系統(tǒng)。法國(guó)的PSA所進(jìn)行了以機(jī)電一體化模型庫(kù)為核心的設(shè)計(jì)，通過(guò)模型庫(kù)的查找和存儲(chǔ)簡(jiǎn)化機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，但并未達(dá)到理想效果。英國(guó)的Lancaster大學(xué)嘗試了以鍵合圖理論、方框圖為基礎(chǔ)的功能模塊的混合建模，但主要以機(jī)電一體化的控制為主，執(zhí)行構(gòu)件部分研究又不夠深入。在國(guó)內(nèi)，機(jī)電一體化的起步較晚，但經(jīng)過(guò)大量專家學(xué)者的不懈努力也取得了豐碩的成果［2］。如上海交通大學(xué)的鄒慧君教授將機(jī)電一體化的主要研究對(duì)象轉(zhuǎn)向以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能為主，并對(duì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)了較為理想的功能求解模型。山東大學(xué)的黃克正團(tuán)隊(duì)以功能分析和重構(gòu)理論為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，提出了機(jī)電一體化概念系統(tǒng)的過(guò)程模型。華中科技大學(xué)的楊家軍團(tuán)隊(duì)以機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案和傳感器設(shè)計(jì)為研究基礎(chǔ)，加之計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助功能，完成了機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2)側(cè)重于開(kāi)發(fā)過(guò)程的研究。主要代表是德國(guó)工程師協(xié)會(huì)2004年的VDI2206系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)過(guò)程如圖1所示，根據(jù)用戶需求提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)(面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì))，包括機(jī)械領(lǐng)域、電氣領(lǐng)域和信息領(lǐng)域，在完成系統(tǒng)集成后再通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，最終得到客戶需要的產(chǎn)品。但這種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)僅提供了一個(gè)設(shè)計(jì)思路，缺乏具體的設(shè)計(jì)過(guò)程。3)協(xié)同仿真技術(shù)。仿真技術(shù)在20世紀(jì)初期開(kāi)始應(yīng)用于其他領(lǐng)域，在20世紀(jì)末被引入機(jī)電一體化領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者就機(jī)電一體化的機(jī)電仿真技術(shù)已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究工作。在國(guó)外，VanBrussel和VanBeek開(kāi)展了協(xié)同仿真的參數(shù)設(shè)計(jì)，解決了系統(tǒng)仿真參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。荷蘭Twente大學(xué)的JobVanAmerongen教授及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了機(jī)電一體化模型的仿真工作，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域機(jī)電一體化的仿真研究。在國(guó)內(nèi)，鐘掘院士等［3］學(xué)者從機(jī)電系統(tǒng)耦合及各耦合參數(shù)間的關(guān)系入手對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)功能優(yōu)化的物理模型，該課題已經(jīng)突破早期研究存在的難題，該研究方法在機(jī)電一體化系統(tǒng)研究方面十分深入，研究的重點(diǎn)是系統(tǒng)的后期設(shè)計(jì)。而李伯虎院士和清華大學(xué)熊光楞教授在協(xié)同仿真方面也開(kāi)展了大量工作，開(kāi)出了基于協(xié)同仿真技術(shù)的復(fù)雜產(chǎn)品。

2煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，全球制造業(yè)始終面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。2013年4月，德國(guó)開(kāi)啟了“工業(yè)4．0”，即第四次工業(yè)革命?！肮I(yè)4．0”主要包括兩個(gè)主題，即“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”。我國(guó)機(jī)電一體化經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和積累，機(jī)電一體化取得了巨大進(jìn)步，但發(fā)展并不完善。因此，在2015年5月，我國(guó)了“中國(guó)制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)［4］。該綱領(lǐng)提出在2025年之前邁入制造強(qiáng)國(guó)行列;在2035年以前，與中等制造強(qiáng)國(guó)的水平持平;在2049年，成為世界的制造強(qiáng)國(guó)。因此，煤礦機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程必然與“工業(yè)4．0時(shí)代”和“中國(guó)制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)存在一致性關(guān)系，所以筆者認(rèn)為，未來(lái)煤礦機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要有高度自動(dòng)化、高度智能化、高度網(wǎng)絡(luò)化。

3機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1970年我國(guó)大同礦務(wù)局首先試驗(yàn)自行設(shè)計(jì)的第一套綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代，隨著國(guó)際綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)綜合機(jī)械化采煤也得到了空前的發(fā)展;到90年代中期，采、掘、機(jī)、運(yùn)、通基本完成了機(jī)械化，大大提高了采煤效率，減少了煤炭災(zāi)害的發(fā)生;進(jìn)入本世紀(jì)后，我國(guó)礦業(yè)機(jī)電一體化又有了突破性的進(jìn)展，完善的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、大型固定采煤機(jī)械等在煤礦投入使用，但仍與世界先進(jìn)的采煤機(jī)電一體化存在差距。

3．1液壓支架電液控制系統(tǒng)

相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我們?cè)谝簤褐Ъ茈娨嚎刂葡到y(tǒng)的研究較晚。1995年第一臺(tái)自主研制的液壓支架電液控制系統(tǒng)至今，出現(xiàn)了不同型號(hào)的多種電液控制系統(tǒng)液壓支架，但實(shí)際國(guó)產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)煤礦的應(yīng)用仍不太樂(lè)觀，目前礦井綜采工作面采用的液壓支架電液控制系統(tǒng)仍以國(guó)外的設(shè)備為主，部分軟弱頂板支護(hù)采用的單體液壓支架系統(tǒng)也存在類似的情況。這一方面是由于國(guó)產(chǎn)的液壓支架電液控制系統(tǒng)未能突破技術(shù)瓶頸，而國(guó)外的液壓支架電液控制系統(tǒng)(以美國(guó)和德國(guó)為主)具有完善的故障診斷預(yù)警裝置，可實(shí)現(xiàn)液壓支架與采煤機(jī)、刮板機(jī)聯(lián)動(dòng)和遠(yuǎn)程控制。

3．2電牽引采煤機(jī)

國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)的研制工作從20世紀(jì)80年代末期開(kāi)始，經(jīng)歷了近十年的研究才取得了突破性的進(jìn)展，目前電牽引采煤機(jī)也是煤礦機(jī)電一體化的重點(diǎn)研究方向。國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)包括山東能源機(jī)械集團(tuán)公司研發(fā)的MG150/345－WOK交流電牽引采煤機(jī)和太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司研發(fā)的MGTY307/10－1．1D電牽引采煤機(jī)。這兩種采煤機(jī)目前都能實(shí)現(xiàn)1．8m以上的薄煤層開(kāi)采，同時(shí)可以完成煤層傾角在25°以下的綜合機(jī)械化開(kāi)采工作。我國(guó)電牽引采煤機(jī)的發(fā)展大大加快了我國(guó)煤炭機(jī)電一體化的發(fā)展。但目前煤礦機(jī)電一體化(機(jī)械化)率約70%，而綜采率僅為40%，對(duì)比世界國(guó)家發(fā)達(dá)國(guó)家超過(guò)80%的綜采率，仍存在很大的發(fā)展空間。目前電牽引采煤機(jī)具有的優(yōu)勢(shì)有:①牽引特性較好，世界先進(jìn)的電牽引和液壓牽引技術(shù)都具有良好的調(diào)速特性，但國(guó)內(nèi)的液壓牽引系統(tǒng)穩(wěn)定性不如電牽引系統(tǒng)，因此采用電牽引可以有效地保證電牽引采煤機(jī)的牽引特性;②機(jī)械傳動(dòng)效率高(＞90%);③牽引力可以滿足大傾角煤層開(kāi)采;④工作可靠性高;⑤易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制;⑥機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。

4結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，特別指出了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和目前機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀。目前在煤礦中機(jī)電一體化技術(shù)主要應(yīng)用在液壓支架電液控制系統(tǒng)、電牽引采煤機(jī)、煤礦安全控制系統(tǒng)等，而隨著“工業(yè)4．0”時(shí)代的開(kāi)啟，以及我國(guó)了“中國(guó)制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)，筆者認(rèn)為未來(lái)煤礦機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要有高度自動(dòng)化、高度智能化、高度網(wǎng)絡(luò)化。

參考文獻(xiàn):

［1］王成龍．復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)統(tǒng)一建模與仿真技術(shù)研究［D］．青島:山東科技大學(xué)，2010．

［2］鄒慧君，廖武，郭為忠，等．機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的基本原理［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，1999(3):14－17．

［3］鐘掘，胡志剛．基于耦合問(wèn)題的多智能主體協(xié)作模型［J］．中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1998(2):165－168．

篇8

一、光機(jī)電一體化技術(shù)特征

光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。

1、體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便

光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制?水平提高，運(yùn)算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

3、部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。

4、?產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)

傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

5、?產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1、研究現(xiàn)狀

自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

2、發(fā)展趨勢(shì)

光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。?從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括。

（1）激光技術(shù)

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。

（2）傳感檢測(cè)技術(shù)

1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。

2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。

其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。

（3）激光快速成型技術(shù)

激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。

（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)

利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。

篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

引言

我國(guó)科技水平的不斷提高，使得機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也更加迅速，現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)電一天已經(jīng)開(kāi)始向著智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，并且其應(yīng)用也更加廣泛和普及。未來(lái)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)還會(huì)更加完善，并且會(huì)更加節(jié)能，環(huán)保。

一、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化

智能化這個(gè)名詞，在當(dāng)今社會(huì)，已經(jīng)逐漸深入到了各個(gè)領(lǐng)域中，人工智能化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，而在機(jī)電一體化技術(shù)方面，產(chǎn)品智能化已經(jīng)成為了其未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，所謂智能化，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是將一些編程方法輸入到機(jī)器中，這樣機(jī)器在這些既定程序的支配下，會(huì)對(duì)人類思維進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的智能化操作，達(dá)到提高控制水平的目的。在微處理器方面，我國(guó)在這個(gè)方面基本可以實(shí)現(xiàn)低智能，所謂低智能，是針對(duì)高智能而言的，現(xiàn)階段我國(guó)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，尚未完全普及高智能，雖然機(jī)器能夠模擬人類行為，但是這與人腦活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，然而人工智能，卻是我國(guó)機(jī)器模擬人類行為，達(dá)到機(jī)器代替人類部分功能的重要技術(shù)，其發(fā)展以及應(yīng)用也逐漸受到重視，進(jìn)而在機(jī)電一體化中得到推廣。另外，我國(guó)目前的工業(yè)產(chǎn)品在外形上都比較龐大，生產(chǎn)過(guò)程很緊湊，速度快，這樣以來(lái)，傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)便無(wú)法滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求，因此，智能化應(yīng)運(yùn)而生，可以說(shuō)智能化技術(shù)是符合生產(chǎn)力發(fā)展規(guī)律的技術(shù)種類，其誕生以及發(fā)展，都是大勢(shì)所趨。

2.微型化

微型化就是指機(jī)械在外形方面，越發(fā)趨向于小型、輕便型，是針對(duì)傳統(tǒng)龐大、笨重的機(jī)械外形而言的。微型化主要是改變機(jī)械的外形，機(jī)械的各種功能以及性能是不發(fā)生改變的，機(jī)械實(shí)現(xiàn)微型化的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約占地面積，操作更加便捷，微型化在上個(gè)世紀(jì)的80年代就已經(jīng)能夠出現(xiàn)，那么發(fā)展到現(xiàn)已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。微型化的產(chǎn)品的規(guī)格很多，具體的能夠精確到微米以及納米級(jí)，在軍事以及醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，并且作用顯著。這種機(jī)械的體積非常小，但是操作性卻很強(qiáng)，同時(shí)還能夠減少耗能，眾多優(yōu)點(diǎn)決定了其未來(lái)的發(fā)展前景十分廣闊。然而在微型化的過(guò)程中，也有值得注意的問(wèn)題，那就是體積的縮小，必須是要在保障機(jī)械功能不被影響的情況下進(jìn)行，否則一切都將失去意義。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用早已普及，那么到了當(dāng)今社會(huì)，電腦已經(jīng)成為了家庭中的基礎(chǔ)設(shè)備，這個(gè)時(shí)候網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也開(kāi)始有了巨大的創(chuàng)新和改變，網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)進(jìn)入了另一個(gè)時(shí)期，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的升級(jí)與進(jìn)步，是計(jì)算機(jī)的重大突破，正是網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)，使得人與人之間的溝通與交流更加緊密，世界也仿佛越來(lái)越小，人們的生活品質(zhì)也越來(lái)越高，機(jī)電一體化在這樣大浪潮下，其功能以及質(zhì)量也必然更加強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)化的機(jī)電設(shè)備，具備眾多優(yōu)勢(shì)，在營(yíng)銷方面以及信息分享方面都會(huì)得到空前的發(fā)展。

2.4 綠色化

我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，使得城市中，各種工廠數(shù)量也不斷增多，不可否認(rèn)，工業(yè)產(chǎn)品為人們的生活提供了巨大的便利，但是與此同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了極大破壞。污染的種類多樣，途徑也很多元化，環(huán)境問(wèn)題目前已經(jīng)是擺在我國(guó)人民面前最為現(xiàn)實(shí)，最為嚴(yán)峻的問(wèn)題之一，當(dāng)下最重要的事情就是及時(shí)遏制工業(yè)污染，保護(hù)人們的生活環(huán)境。在環(huán)境遭到破壞的同時(shí)，原本豐富的自然資源也遭到人類毀滅性的利用。無(wú)論是可再生資源還是不可再生資源的發(fā)展都受到限制。意識(shí)到工業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境具有破壞性之后，綠色生活變成了人們的生活向往。人們開(kāi)始呼吁保護(hù)目前的生態(tài)環(huán)境資源，做到綠色生活，保證生活環(huán)境不再受到工業(yè)污染的影響。因此，綠色產(chǎn)品的出現(xiàn)至關(guān)重要。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

1.數(shù)控機(jī)床

我國(guó)出口的產(chǎn)品眾多，其中機(jī)床就是出口數(shù)量最多的一種，但是數(shù)控機(jī)床確實(shí)機(jī)床生產(chǎn)中比例較低的一種，在科技水平不斷提高的情況下，我國(guó)在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域也有了明顯的進(jìn)步，另外隨著高度化加工技術(shù)的普及，我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)效率也得到了普遍提高。

2.分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)，通常人們簡(jiǎn)稱它為DCS，這種系統(tǒng)的最主要特點(diǎn)就是能夠在生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行控制，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的統(tǒng)計(jì)與管理，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行跟蹤監(jiān)督，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，是綜合性非常強(qiáng)的新型控制系統(tǒng)，由于其采用了集中監(jiān)視、分散控制的工作方式，因此系統(tǒng)的局部故障不會(huì)對(duì)其他部分造成影響，具有相當(dāng)?shù)陌踩阅?，在穩(wěn)定性上也是大有進(jìn)步，因此成為我國(guó)大型機(jī)電系統(tǒng)主要的使用對(duì)象。

結(jié)束語(yǔ)：

我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，在近些年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，速度更是驚人，在進(jìn)入了本世紀(jì)之后，機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)模式有了更進(jìn)一步的改變，傳統(tǒng)的組織模式開(kāi)始逐步向著敏捷制作加工的模式轉(zhuǎn)變，并由以往的順序加工模式向加工模式過(guò)渡，在重視產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，也開(kāi)始重視市場(chǎng)需求，管理模式也有了改變，人們的生活質(zhì)量因?yàn)闄C(jī)電一體化的發(fā)展，有了巨大改變，人們對(duì)于產(chǎn)品的需求也不僅僅在技術(shù)方面，在滿足人們需求方面也更加重視，所以說(shuō)智能化生產(chǎn)模式以及多元化的管理手段，必然是我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展的新趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

篇10

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；微電子技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

引言

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)對(duì)于機(jī)械工業(yè)的推動(dòng)作用是不可小覷的，在某種意義上來(lái)說(shuō)，科學(xué)技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力和源泉。機(jī)電一體化技術(shù)作為該領(lǐng)域的重要技術(shù)在全球各國(guó)都得到了重視。在我國(guó)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，其在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，隨之而來(lái)的即是機(jī)電一體化技術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)改變了機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)等，同時(shí)也給其生產(chǎn)方式和管理系統(tǒng)帶來(lái)了較大的變化。

1 機(jī)電一體化核心技術(shù)

在機(jī)電一體化技術(shù)中，包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個(gè)方面。其中，硬件的組成包括：機(jī)械設(shè)備、傳感器、驅(qū)動(dòng)單元以及信息處理單元等。對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的核心進(jìn)行分析，包括以下幾個(gè)方面：（1）機(jī)械設(shè)備技術(shù)。對(duì)于機(jī)械設(shè)備本身，應(yīng)該致力于改善其性能，減輕其質(zhì)量，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，充分利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有有效降低機(jī)械設(shè)備的自身重量，才能使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化，機(jī)械設(shè)備的響應(yīng)速度也會(huì)得到改善，工作效率也會(huì)隨之提高。（2）傳感技術(shù)。目前，對(duì)于傳感器而言，其技術(shù)關(guān)鍵在于可靠性的提高，靈敏度的改善以及精確度的提高等。要想提高傳感器的可靠性，需要提高其抗干擾的能力，對(duì)此，光纖電纜傳感器開(kāi)始出現(xiàn)。（3）信息處理技術(shù)。微電子技術(shù)和信息化技術(shù)與機(jī)電一體化是密不可分的，有效提高信息化處理的可靠性，即：模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性，分時(shí)處理的可靠性以及輸入輸出的可靠性等，可以提高相應(yīng)的處理速度，有效解決抗干擾問(wèn)題。（4）驅(qū)動(dòng)技術(shù)。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)普遍采用的是電機(jī)，其存在的主要問(wèn)題是響應(yīng)速度問(wèn)題以及效率問(wèn)題。對(duì)此，一些電機(jī)中開(kāi)始裝入編碼器，相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)單元也開(kāi)始出現(xiàn)。（5）接口技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的順利通信，數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中的格式標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化是非常重要的。采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的接口便于信息的傳遞，維修起來(lái)也十分方便，另外，還能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。當(dāng)前，低成本、高速度的串行接口成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，它能夠有效解決光耦器的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。（6）軟件技術(shù)。在機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中，不僅要關(guān)注硬件發(fā)展，軟件也應(yīng)該同步發(fā)展。為了降低研制軟件的成本，將生產(chǎn)維修的效率提高到新的水平，需要不斷推行標(biāo)準(zhǔn)化的軟件。

2 機(jī)電一體化技術(shù)前景

對(duì)機(jī)電一體化的技術(shù)前景進(jìn)行分析，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）人工智能方面。智能化技術(shù)的重要應(yīng)用體現(xiàn)在：數(shù)控機(jī)床的智能化和機(jī)器人的智能化上。在新的世紀(jì)，智能化是機(jī)電一體化發(fā)展的重要趨勢(shì)，但值得注意的是，智能化的產(chǎn)品無(wú)法具備同人一樣的智能，其智能是相對(duì)的；它也沒(méi)有必要實(shí)現(xiàn)同人一樣的智能。（2）部件的標(biāo)準(zhǔn)化方面。在機(jī)器的生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電一體化的產(chǎn)品規(guī)格無(wú)法實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的把控，分析其原因，是因?yàn)樵擃惍a(chǎn)品具有較為復(fù)雜的構(gòu)成，對(duì)產(chǎn)品各類接口研制以及開(kāi)發(fā)由于廠家眾多而變得十分困難，這些接口包括：環(huán)境接口、動(dòng)力接口、電氣接口以及機(jī)械接口等。在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，很大程度上會(huì)依賴于標(biāo)準(zhǔn)單元的產(chǎn)生，如：要想研制一種動(dòng)力單元，需要將其與電機(jī)和智能調(diào)速相結(jié)合。但由于經(jīng)濟(jì)利益的原因，這些標(biāo)準(zhǔn)很難被制定出來(lái)，只能由相關(guān)企業(yè)進(jìn)行組建。標(biāo)準(zhǔn)化以及系列化的電氣產(chǎn)品對(duì)于機(jī)電一體化單元的企業(yè)所帶來(lái)的發(fā)展前景是不可估量的。（3）計(jì)算機(jī)家電集成系統(tǒng)方面。在日常生活中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決很多問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也使得各類消息發(fā)展了很大變化。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接，全球經(jīng)濟(jì)聯(lián)系得更加緊密，全球性的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也隨之而來(lái)。如果能夠研制出機(jī)電一體化的新產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)功能和質(zhì)量上的突破，它必然會(huì)在全球范圍內(nèi)暢銷。各類遠(yuǎn)程控制以及監(jiān)視也因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)而得到普及和發(fā)展，其中的遠(yuǎn)程控制終端設(shè)備就屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，家電產(chǎn)品因?yàn)橛辛爽F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，家電產(chǎn)品可以形成一個(gè)集成家電系統(tǒng)。（4）超精密技術(shù)的使用方面。微電子機(jī)械主要是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中的幾何尺寸在一厘米范圍內(nèi)的產(chǎn)品，隨著時(shí)代的進(jìn)步，它還會(huì)向著微米和納米的方向發(fā)展。小體積、低功耗和運(yùn)動(dòng)靈活是這種產(chǎn)品的主要特點(diǎn)，因此，它在信息、軍事以及醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)的瓶頸在于微型技術(shù)和精細(xì)加工技術(shù)。（5）綠色產(chǎn)品方面。當(dāng)前，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)，對(duì)環(huán)境資源進(jìn)行合理利用，保護(hù)自然成為人們追求的目標(biāo)，綠色產(chǎn)品自然也是其中的內(nèi)容之一。所謂機(jī)電一體化綠色產(chǎn)品是指在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造以及使用時(shí)按照環(huán)境保護(hù)以及人類健康的要求進(jìn)行，盡可能的減少對(duì)環(huán)境的危害，提高資源利用率。

3 機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品，對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，體現(xiàn)在：（1）數(shù)控機(jī)床。當(dāng)前，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量在世界上是處于第一位的，但就國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床比例而言，只占全部機(jī)床的5%，并且大部分是普通機(jī)床。為了適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展需求，應(yīng)該致力于以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：高速化。高速加工技術(shù)的普及使得機(jī)床各方面的性能都得到了提高，如：車床主軸轉(zhuǎn)速得到了提高，銑床以及加工中心主軸的轉(zhuǎn)速得到了提高等等。高精度化。對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，其精度已經(jīng)定位到由原來(lái)的0.01-0.02mm上升到0.008ram左右；對(duì)于亞微米級(jí)機(jī)床而言，其精度定位在0.0005ram左右；對(duì)于納米級(jí)的機(jī)床而言，其精度定位在0.005-0.01Hil。新結(jié)構(gòu)化。復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了新的變化，如出現(xiàn)了：五軸五面體復(fù)合加工機(jī)床、五軸五面動(dòng)加工各類異形零件。（2）自動(dòng)機(jī)以及自動(dòng)生產(chǎn)線。機(jī)電一體化技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用還體現(xiàn)在：各類自動(dòng)機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線等的廣泛應(yīng)用。這些設(shè)備大量使用電子技術(shù)和傳感技術(shù)，如：PLC、變頻調(diào)速器、各類智能控制系統(tǒng)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，機(jī)電一體化不是獨(dú)立存在的，其出現(xiàn)涉及到很多學(xué)科，是科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，同時(shí)也是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的源泉。本文重點(diǎn)對(duì)該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，當(dāng)然，與機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止本文中提及的幾項(xiàng)，將更多的技術(shù)融入其中也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉莎，周泉.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012（3）.