機電一體化發展范文
時間：2023-04-09 12:01:04
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篇1
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼： A
隨著現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段?！皺C電一體化”意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。
一、機電一體化技術基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化的核心技術
1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、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、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5、傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
三、機電一體化的發展進程
1、數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2、微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3、激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
四、機電一體化的發展方向
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
1、智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2、網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3、自動化：所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。
4、綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
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關鍵詞： 機電一體化； 特點； 發展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）06-0113-02
一、機電一體化的基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化的發展概況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
1．機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
2．動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
3．傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
4．信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。
5．執行機構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。執行機構是實現產品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調，共同完成所規定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。
四、機電一體化的發展趨勢
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產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、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
4.微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5.綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
6.系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
參考文獻：
[1] 李建勇．機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004．
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[關鍵字]機電一體化；技術；應用
機電一體化技術發展狀況
1、1機電一體化技術的智能化發展
智能化功能是機電一體化技術賦予產品的終極開發目標，人工神經網絡、專家系統等智能技術已廣泛應用于眾多領域并取得了顯著成果，豐富了智能化機電一體化產品，其多樣性技術主體包括邏輯模糊控制技術、專家系統、智能工程與人工神經網絡技術系統等。其中邏輯模糊控制技術屬于人工智能范疇，基于對人們思維方式的模仿進行不精確信息的展示。目前，該系統在各個應用服務領域得到了廣泛應用，例如列車啟停系統中應用該技術便會有效消除慣性作用，令人們在乘車途中始終保持穩定運行狀態而不至于產生前仰后合不穩現象。專家系統則是針對不解問題的軟件智能系統，其豐富知識經驗通過計算機技術形成了可被處理或接受的符號形式，基于專家推理與控制方式策略，在該領域聚集后便可突破僅能由專家解決的系列問題，進而上升至專家水平。誠然，該專家系統具有基于智能化的一定局限性，現行局部領域中去取得了成功應用效果，例如融入專家加工系統于數控機床中便可顯著提升其系統智能化水平。人工神經網絡技術系統具有較高非線性復雜性、自適應力、高容錯能力、自我組織與計算能力，可實現基于模擬或數字形式的并行處理，并較為接近神經網絡進行工作。該技術系統廣泛適用于需同時對多方條件因素進行模糊不精確的信息處理。當前該技術在聚類、分類語音及音素識別中獲得了可喜成績。例如基于人工神經網絡的漢語聲調識別、識別手寫字符、車牌照識別、指紋認證等。隨著科技迅猛發展，人工神經網絡系統技術還會在視覺與聲覺方面實現突破，制造出機電一體化多功能產品。
1、2機電一體化技術的人格化、集成化與綠色化發展
機電一體化對生命機體的模仿、注重與人們活動相關聯的產品令其體現出人格化發展特征，基于產品使用的最終對象為人，因此機電一體化技術應主體考慮如何賦予產品人特有的情感性、智能性與人性化，因此其需要在造型、色彩等層面上下功夫，力求產品藝術性，例如家用機器人的誕生便是人機一體化的體現。機電一體化的集成化包含兩層含義，不僅代表電子與機械的融合，而是盡最大可能令他類先進技術領域包含于其中，同時引入工程系統技術對機電一體化進行應用開發系統的指導?，F代化機電一體化技術系統應集成電學、光學、機械、聲學等生物化學多學科技術，深挖其征參量進而正確進行耦合關系處理，由此可見機電一體化系統具有豐富的集成性。綠色化理念是對資源效率及環境影響的綜合考慮，其制造目標主體面向產品的制造、設計、運輸、包裝、使用及報廢處理整體生命發展周期，現代機電一體化技術為實現可持續發展需全面激發資源利用率，切實降低對生態環境的不良影響，進而打造優勢綠色制造業全面發展模式。
2、機電一體化技術的科學應用
為有效提升機電產品綜合優質性能，充分滿足制造零件高精度與高效率、形狀復雜性、生產低噪聲、少阻力、高強度、長壽命等現實需求，產品設計形狀、空間構造、刑面等體現了較為復雜特性，因此進一步令機電一體化技術必須向著高性能、系統化、智能化、微型化與輕量化方向發展。其主體應用領域則包含數控機床、集成計算機制造、工業機器人與柔性制造等。
2、1機電一體化在數控機床領域的應用
機電一體化在數控技術及機床中的應用發展令其功能、結構、控制精度與操作實現了迅速提升，具體體現為采用多處理器、多總線構建模塊化、總線式與緊湊型結構。在設計層面則凸顯了開放性，即令硬件功能模塊與體系結構包含了兼容性、層次性、適應性結構標準，較大限度提升了用戶綜合使用效益。該領域還引入了WOP技術令其凸顯智能化發展，系統面向車間多維度加工與編程技術過程提供了動態仿真環境，科學引入了模糊控制與在線診斷等高效智能機制。同時基于模塊化思想我們可應用大容量存儲器及軟件進一步豐富數控功能，強化系統控制效能。為實現多通道、多過程控制，我們可令一臺機床在同一時間控制多種機床、多臺設備并獨立完成多個加工任務，集成檢測道具破損、搬運物料與機械手控制于系統服務運行中?；谛畔⒒W絡時代我們可充分激發系統網絡多級功能，強化系統組合及復雜化創建加工系統綜合能力。另外我們還可利用單片機與單板構成控制機，引入專業模板或芯片構建緊湊結構數控裝置。
2、2柔性制造與集成計算機制造系統的科學應用
柔性制造是系統的計算機化，我們可主體應用數控機床、計算機、料盤、機器人、自動化倉庫與搬運小車構建系統，令其可實時、隨機、按量依據裝配部門要求基于生產能力范疇進行工件加工制造，較為適用于小型、中型批量、多品種、更改設計頻繁變化的零散型批量零件生產。集成計算機制造系統應用實現并非就個分散現有系統進行的簡單組合，而應基于全局角度進行最優化的動態性組合，令原有部門界限合理打破，并基于制造進行信息流與物流的控制，實現由產品開發、決策、準備生產、實驗產品到經營管理的統籌化結合。就企業層面來講其集成度提升可令各類生產要素優化配置，并最大化激發各自潛力。
2、3基于機電一體化技術的工業機器人開發應用
基于機電一體化技術的一代機器人具有示教再現特征，即只能依據示教重復開展運動，缺乏對作業對象及周圍工作環境的靈活適應性。該領域機器人第二代引入了先進性傳感元件，可對其操作對象及作業服務環境進行簡單信息的獲取，并基于處理計算、分析能力展開一定水平的判斷，進行針對相關動作的控制反饋，并凸顯了低級水平的智能化。第三代該領域機器人則全面現實了智能化特征，通過引入機電一體化技術我們可令其富含多重感知功能，可自主開展復雜思維邏輯運算、決策與判斷，進而獨立運行服務與作業環境中，體現了現代化、科技化應用服務價值。
3、結語
機電一體化技術在歷經多年的探究完善中逐步構建了較為完整的概念體系，并基于集成電路與計算機技術的大規模迅猛發展令其機電結合形式更為靈活、內容豐富多樣并廣泛應用于各個領域，取得了可喜成績。基于其優勢功能我們只有深入探尋、創新發展、綜合利用，才能全面激發其價值化能效，拓寬高新技術領域，研發出真正高端、適應人們豐富需求的機電一體化產品。
[參考文獻]
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【關鍵詞】機電一體化；概念；發展歷史；發展趨勢
一、機電一體化的概念
機電一體化技術，顧名思義，就是將機械設備與電子技術相互整合，使機械設備的動力、信息處理與控制等部分的功能呈現自動化、智能化狀態，它是建立在機械技術、電子技術、計算機網絡技術、自動化處理技術等一系列現代化技術的基礎上的機械系統技術。機電一體化技術其實是包括了技術與產品兩個方面，所以，在研究人員研究機電一體化技術應該充分考慮到這兩個方面之間的關系，不能脫離產品的生產而單獨研究技術，也不能一味地追求技術的創新而忽視產品質量，應該以先進的技術生產出高質量的產品，這才是深化機電一體化技術發展的最終目的。
二、機電一體化的歷史發展
20世紀60年代以來，電子技術與機械產品的結合，使機械產品的性能得以大幅度提高，刺激了機械產品與電子技術的進一步融合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。
三、機電一體化的發展趨勢
（1）智能化。人工智能在機電一體化建設中的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。智能化是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。（2）模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的標準繁多，研制和開發具有統一標準接口的的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。利用標準單元可迅速開發出新產品，降低研制和開發費用，同時也可以擴大生產規模。（3）網絡化。20世紀90年代，計算機與網絡技術突飛猛進。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變化與實惠。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。（4）微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。（5）綠色化。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。（6）系統化。系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
參 考 文 獻
[1]劉慶民.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].科技致富向導.2011（12）
[2]胡家華.機電一體化技術的應用及其發展趨勢[J].中國高新技術企業.2011（21）
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關鍵詞 機電一體化技術 相關技術 組成要素 原則 發展方向
一、機電一體化技術的相關技術
1.機械技術
機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。
2. 計算機與信息技術
計算機技術與信息技術密切相關，其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。在機電一體化系統中，計算機與信息處理部分指揮整個系統的運行，信息處理是否正確、及時，直接影響到系統工作的質量和效率。
3. 系統技術
系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。
4. 自動控制技術
自動控制技術范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5. 傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
6. 伺服傳動技術
伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、 機電一體化系統五大組成要素一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。
機械本體是系統的所有功能要素的機械支持結構;動力驅動部分依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。
測試傳感部分對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。
控制及信息處理部分將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。
執行機構根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。
三、機電一體化四大原則：構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。
兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。
運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。
在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。
兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。
四、機電一體化的發展方向
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2.系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
3.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程，也是機電一體化產品的一個發展趨勢。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。
4.微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢，都有廣闊的應用前景。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5.綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適;另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
6.網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。
參考文獻
[1]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京：機械工業出版社.2004.
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【關鍵詞】機電一體化；進展；發展趨勢
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
我們所處的知識經濟時代是一種全新的經濟形態，它最突出的特點在于知識和信息的傳播網絡化和無形化交易的迅猛發展，內外環境的動態性越來越強，這也不斷催生信息技術和工程技術的變革。隨著科技的進步，機電技術的發展必然走向電子化，是現代科學技術發展的必然結果。機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合的新的技術，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。
二、機電一體化技術概要
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。一般來說，機電一體化技術是機械工業實現自動化控制的一個重要的標志。隨著機電一體化技術的不斷發展，目前，機電一體化技術已經發展為具有自身特色的新興學科?；咎卣骺筛爬椋簷C電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及程序編寫技術等群體技術，根據各個板塊的功能和優化組織的目標，將各單元的功能盡量設計合理化，在功能多、質量高、可靠性好、能耗低的基礎上展現特定功能價值，并最大限度優化整個系統的工作任務。因此，我們所說的“機電一體化”包括了“產品”和“技術”兩個部分。將上述的各項群體技術進行綜合的融合也就是機電一體化的主要任務。
三、國內外機電一體化技術發展歷程與現狀
1、國外發展歷程與現狀
國外的機電一體化技術于20世紀40年代代開始發展，經過萌芽階段之后，于20世紀60年代向通信、控制、計算機技術發展，正式進入發展階段，這個階段是機電一體化技術的飛躍與轉型的關鍵時期，這個時期內的機電一體化技術呈現多元化的迅猛發展態勢，機電一體化產品層出不窮。20世紀80年代之后，以美國為主的西方國家為機電一體化技術的發展制定了一系列的發展策略，并大力推動機電一體化技術朝著智能化、網絡化的方向邁進，智能化的機械工業產品不斷涌現，今后，機電一體化技術仍會以智能化作為發展和改革的核心，智能化的機電一體化產品會為機械工業領域的發展奠定堅實的基礎。
當前，全球機電一體化技術的發展除以智能化為核心和主要標志之外，還與激光技術、微細加工技術得到了很好的融合，其中，激光技術的加人，產生了“光機電一體化”的先進技術類型，大大拓寬了機電一體化技術領域范圍；微細加工技術及相關設備的融合為電子技術的發展和革新提供了有力的支持。
2、我國機電一體化技術發展歷程與現狀
我國20世紀8O年代開始發展和革新機電一體化技術，并在技術與環境上給予了很大的支持。機電一體化技術在我國機械工業領域發展的這3O年來，國內社會經濟及人民生活水平得到了很大的提升，人們對產品品質及種類的需求量越來越大、要求越來越高，傳統機械制造業發生了很大的變革，機械制造業積極引進了國外先進的機電一體化技術和理念，將機電一體化列為國家高技術重點研究領域，研發了一系列擁有我國獨立知識產權的產品和技術，使機電一體化領域取得了很大的進展。目前，我國機電一體化技術的發展主要體現在數控應用技術、流水線工業機器人及計算機集成制造系統等方面。
盡管我國機電一體化技術相比國外一些國家起步晚、技術發展程度低，但從近年來的發展態勢和發展速度上看來，國內機電一體化技術領域前景廣闊。目前，我國機電一體化技術發展中存在的主要問題有：技術研發與發展基礎薄弱，支持力度不足；技術發展與產品研發不成正比，未能在產品上得到充分體現；技術對國民經濟貢獻不夠。
四、機電一體化的發展趨勢
機電一體化的發展是向智能化方向邁進。二十世紀9O年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有以下幾個方面：
1、智能化。智能化就是要求機電產品有一定的智能，具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。人工智能技術在糊數學、灰色理論、神經網絡、生理學、心理學和混沌動力學等領域得到不斷與進步和發展，為機電一體化技術在智能化發展奠定了良好的基礎和開辟了新的出路。
2、數字化。接口技術和微控制器的發展奠定了機電產品數字化的基礎，數字化要求機電一體化產品的軟件具有可靠性高、容易操作，普遍性，自診斷能力，可維護性及優質的人機界面。
3、模塊化。模塊在整個系統中是一個相對重要的工作。目前，生產機電一體化的廠家繁多，種類不能統一。在環境接口、動力接口、機械接口的研制開發過程中要逐步統一到標準化的接口道路上來。例如研制具有變頻調速、集減速電機一體的動力驅動單元；具有圖像處理、視覺、測距和識別等功能的電機一體控制單元等。此時，在研發設計產品時，可利用標準模塊化單元相對比較快速研發出新的產品。從而避免各種相互沖突的關系，并能使之系列化、標準化。
4、網絡化。信息網絡應用技術的快速興起和發展給各個領域都帶來了變革?；谟嬎銠C網絡普及的基礎，各種遠程控制和監視技術也不斷發展。遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，人們足不出戶可充分享受各種個科技帶來的便利和好處，因此 機電一體化產品朝網絡化方向發展是必然的趨勢。
5、自源化。機電一體化產品自身帶有能源是自源化最好的詮釋，比如燃料電池、大容量電池和太陽能電池。因為很多場合由于電源的缺少使得很多產品不能使用，所以，自帶動力源是非常有必要的。
6、人性化。任何產品必然會向人性化的方向發展，機電一體化產品也不例外，不但要完善產品性能，還要在造型、色彩等方面與環境相協調，使產品更加自然，更加接近人們生活習慣。
7、微型化。微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統指的是可以批量制作的，集微型機構、微型傳感器、和信號處理，直至接口，通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品具有體積小、耗能少、運動靈活的顯著特點，在生物醫療、信息等方面具有非常明顯的優勢。
8、綠色化。綠色產品指的是低能耗、低材耗、低污染、可再生利用的產品。機電一體化產品的綠色化主要是指在產品使用過程中不污染生態環境，產品壽命結束的時候，還可分解和再生利用。
五、結束語
機電一體化技術是振興機械制造行業與國民經濟的不可或缺的部分，是機械工業技術、電子計算機技術及信息科學技術的融合與交叉的產物。機電一體化發展至今，還處于發展階段，并朝著智能化、網絡化的方向不斷發展，必將具有更加廣闊的發展前景。
參考文獻：
【1】楊保群．機電一體化技術發展及應用簡介[j]．微電機，2009
【2】高德成．機電一體化技術發展問題分析與技術探索[j]．自動化與儀器儀表，2011
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關鍵詞：機電一體化；發展趨勢；應用分析；
1 機電一體化概述
日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，取名為“Mechatronics”，意思是機械技術和電子技術的有機結合，機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術方向發展，應用范圍愈來愈廣泛。
2 機電一體化的發展現狀
機電一體化的發展總共經歷了3個階段。上世紀60年代以前是機電一體化發展第一階段（初級階段）。這個時期，人們主要利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。第二個階段是上世紀70-80年代（快速發展階段）。這一時期計算機技術、控制技術、通信技術都得到了快速發展，為后來的機電一體化發展奠定了技術基礎。而大規模、超大規模集成電路與微型計算機的迅猛發展，則為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。第三階段則是上世紀90年代后期至今，這一階段機電一體化技術開始向智能化方向邁進，進入深入發展時期。此時光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。我國則是從上世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。
3 機電一體化技術的應用
（一）機床數控領域
機電一體化在數控機床領域的發展已經有40年的歷史，在技術領域有了進一步的提高，無論是在結構上功能上還是在操作上都發展的比較完善。類型具有總線式、模塊化、緊湊型的結構，在開放性設計中，這種設計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。在機電一體化的系統研究中分出多級的網絡，這樣能使復雜加工系統的作業能力的運行。
（二）計算機集成制造系統的領域及工業機器人
計算機系統的組合不是分散的子系統的組合，它是由全局的實踐總結出最優的系統的組合，它需要各個部門加強溝通，圍繞制造展開工作。當產品的集成度越高，就能夠使各個生產要素間的配置更加合理和完善。工業機器人首先出現的是不夠靈活的半機器人，它根據示范的動作進行重復的運動，在工作中，不會考慮工作環境和作業對象的變化。而現代的機器人，里面裝有不同的傳感元件，機器人可以作業環境和對象做出簡單的信息判斷，并能做出簡單的分析。這是機電一體化發展的新成果，也是其發展的前景所在。
4 機電一體化技術的發展方向分析
機電一體化是機械工業發展的進步的表現，近年來，機電一體化在國內外都有了全新的發展，并且廣泛的被人們用于各個行業，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。進入21世紀機電一體化技術將向以下幾個方向發展。
（一）機電一體化發展的智能化、數字化趨勢
首先機電一體化發展的智能化趨勢。機電一體化的發展打破了傳統機械自動化或者半自動化的局面，實現了智能化，這也是今后機電一體化的重要發展方向。嵌入式智能控制的算法運用，使機電一體化的產品發展為智能化，是模擬人腦的人工智能的產品，它可以根據系統的設置來做出判斷以及決策，可以取代人們的部分腦力勞動。其次機電一體化發展的數字化趨勢。奠定機電產品數字化的基礎是微控制器及其發展（如不斷發展的數控機床和機器人）；而計算機網絡的迅速崛起則為數字化設計與制造鋪平了道路（如虛擬設計、計算機集成制造等）；數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
（二）機電一體化發展的網絡化趨勢
網絡技術在20世紀90年代異軍突起，其興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片、企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品?，F場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成計算機為中心的計算機集成家電系統（CIAS），使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
（三）機電一體化發展的微型化、模塊化趨勢
首先機電一體化將向微型化方向發展。機電一體化產品生產的廠家很多，但是如果統一開發標準機械、電氣、動力等方面的機電一體化產品并不是一件容易的事情，制定統一的標準，才能使各部件、單元匹配成功。機電一體化的生產商也可以根據自己產品的需要或者國外最新的產品的模型來進行創新，更新換代自己的產品，并不斷地擴大生產規模，使機電一體化的發展走向正規化和統一化。其次機電一體化將向微型化方向發展。在20世紀80年代末機電一體化向微型機器和微觀領域發展。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物t療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
（四）機電一體化發展的綠色化、系統化趨勢
首先機電一體化發展的綠色化趨勢。所謂機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。工業經濟給人們生活帶來了巨大變化。在人民物質豐富、生活舒適的同時資源卻在減少，生態環境在不斷惡化。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品具有遠大的發展前途。其次機電一體化發展的系統化趨勢。系統具有隨時分解組合的功能，這種功能實現了多子系統互相調和以及整合的需要，機電一體化的系統功能，不但運用在通信系統以外，還運用在遠程通訊以及互聯網系統，局域網也慢慢的采用。機電一體化在系統方面未來的發展，是會越來越考慮人的因素，模擬人的智能的，甚至可以模擬生物的結構來發展。
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[關鍵詞]智能 機電一體化 綠色
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）24-0325-01
本論文主要從機電一體化技術未來的發展等進行講述。主要包括了全息系統化、微型機電化、光機電一體化、產品網絡全球化、產品綠色化、“生物――軟件”化、全息系統化也即智能化、光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢、未來的機電一體化技術發展注重產品與人的關系等。具體材料請詳見：
1 概述
機電一體化指的是在機械的主功能、動力功能、控制功能和信息功能的基礎上引進微電子技術，并且將機械設備和電子設備用軟件有機結合而構成的系統的總稱，因此，“機電一體化技術”是機械、微電子和信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。
2 機電一體化技術未來的發展
2.1 全息系統化
全息系統化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎上，吸收計算機科學、模糊數學、運籌學、混沌動力學、人工智能、心理學和生理學等新的學科方法、新的設計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀機電一體化技術中的智能化的快速發展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數控機床的智能結合就是一項重要應用。當然，要使機電一體化產品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2.2 微型機電化
在實驗室中，目前，通過半導體蝕刻技術，已經制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應用于實際產品時，那么就沒有必要再區分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執行機構就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領域和微型機器的發展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統，也指外觀尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，一并向微米級、納米級發展，正因為微機電一體化產品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫療、信息等方面占有很高的地位和很大的優勢。
2.3 光機電一體化
光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢，因為機電一體化系統是由機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等部件構成的，因此，在機電一體化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的先天優點，有效地改進機電一體化系統的能源系統、傳感系統和信息處理系統。
2.4 產品網絡全球化
計算機網絡技術的興起和飛速發展帶動了科學技術的巨大發展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產、經濟被各種網絡連成一片，企業間的競爭也將出現網絡全球化，一旦研制出機電一體化新產品，只要其質量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網絡的普及，那么只要是關于網絡的各種遠程監視和控制技術也就方興未艾，然而遠程控制的終端設備就是機電一體化產品，因此，機電一體化產品也必然會朝著網絡全球化發展。
2.5 產品綠色化
隨著工業的發達，人們的生活也發生了巨大的變化：①物質需求豐富，生活舒適；②可用資源減少，生態環境受到嚴重破壞。因為這些現象的出現，人們開始呼吁保護環境資源，回歸自然，那么此時，綠色產品的概念也就應運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態環境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，應完全符合生存環境和人類健康的要求，對生態環境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性，設計綠色的機電一體化產品所需要的技術成本很高，但其具有遠大的發展空間。 2.6“生物――軟件”化未來的機電一體化技術發展注重產品與人的關系，即機電一體化的人格化，其有兩層含義：①機電一體化產品的使用對象是人，怎樣將人的智能、情感、人性賦予機電一體化產品顯得越來越重要，尤其是家用機器人，其最高境界就是人機一體化；②模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。隨著科技的發展，機電一體化裝置對信息的依賴性越來越大，很多時候類似于活的生物：當大腦停止工作時，生物便死亡，而大腦工作時，生物就充滿活力，即信息決定系統的工作與否。目前，在仿生學研究領域中已經發現的一些生物體優良的機構，可為機電一體化產品提供新型的機體，但是如何使這些新型機體具有生命力還是研究中的一大難題，這一研究領域被稱之為“生物――軟件”或者說“生物系統”，而生物的特點正是“肌體（硬件）――大腦（軟件）”一體，不可分割。機電一體化產品向生物系統化發展是好，但是目前的技術與理論還是有很大的差距，因此，還需要更加倍的努力。
篇9
1 機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。
20世紀70~80年代為第二階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。
2 機電一體化的發展趨勢
2.1 光機電一體化——一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。因此，引進光學技術，實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源（動力）系統和信息處理系統。光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。
2.2 自律分配系統化——柔性化。未來的機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。
2.3 全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。
2.4 “生物——軟件”化仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于靜態時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。
2.5 微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。
3 發展機電一體化技術的對策
3.1 加強統籌安排，協調發展計劃。目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計劃。同時，各地政府各相關單位也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，各地政府應責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車。
3.2 強化行業管理，發揮“協會”作用。目前，機電一體化技術較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難免的。因此，各地有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，應該盡快加強機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。
篇10
一、機電一體化的產生及概述
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發展時期。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用，取得了一定成果。
機電一體化是一個綜合的概念，包含了技術和產品兩方面內容，它首先是指機電一體化技術，其次是指機電一體化產品。機電一體化技術是指包含技術基礎、技術原理在內的，使機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術，機電一體化產品是指采用機電一體化技術，在機械產品基礎上創造出來的新一代機電產品。
二、機電一體化發展現狀
機電一體化的發展大體可以分為三個階段：第一階段（又稱初級階段）是20世紀60年代以前，這一時期人們不自覺地利用電子技術并使之得到比較廣泛的承認；第二階段，機電一體化技術和產品得到了極大發展；第三階段，各國均開始極大關注和支持機電一體化技術和產品。
我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863 計劃”。在制定“九五”規劃和2010 年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作。雖然目前國內機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，但隨著新技術革命的迅猛發展，我國加大了對機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優先支持，并取得了一定的成績。
三、機電一體化發展趨勢
1.智能化
這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。
2.光機電一體化
光機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；產品具有體積小、重量輕、適應性強、使用壽命長、操作更方便的特點。
3.網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品?，F場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。
4.微型化
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術。
5.綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
6、柔性化
柔性化有兩層含義，首先是產品具有自適應性如紡織業中，紡紗設備能方便的適應不同種類的纖維，織機能滿足多種織物對織造工藝的要求，在變換品種時能做到方便快捷；其次，機械設備制造商要具備根據用戶的要求而為用戶定制的能力。實現柔性化的必要條件是產品設計必須貫徹模塊化的設計理念。
