机电一体化的未来发展【1】

　　[摘要]机电一体化作为一个极具发展前景的边缘性学科，不仅仅是一个单一的专业，它是由若干重要学科交叉而形成的新型学科。

　　本文就机电一体化的趋势、应用、专业发展要求等方面作以简单的论述，以期能为其发展提供参考。

　　[关键词]机电一体化 发展趋势 应用领域 发展要求

　　机械工程与电子工程通过一控制程序使二者有机地结合在了一起，发挥出了两者在各自领域无法实现的作用。

　　这是现代科学技术发展需求共同作用的结果，随着这一作用的不断发展与深入，机电一体化必将与更多高新技术相结合，向着更广阔的方向发展。

　　机电一体化技术与产品承载着物质、信息与能量之间的交流，这种交流使之成为了一门艺术或者一门“哲学”。

　　这门“哲学”的发展体现了机电一体化的发展方向与科技创新方向。

　　而随着机电一体化的探索与改革，这个专门培养相关高技术人才的专业也必将做出相应的调整来满足其需要。

　　本文在查阅相关文献的基础上，预就机电一体化的发展趋势、应用以及其专业的发展要求做出概述。

　　一、机电一体化的未来发展趋势

　　机电一体化技术发展核心是微电子技术、电力电子技术的研发和应用，特别是微型计算机、微处理器的应用尤为重要。

　　因此它未来的发展趋势主要有：

　　(一)可监控性与灵活性

　　机电产品可监控性的优点是便于运行状态的掌握、故障及时反馈与处理，便于安全生产与日常维护，延长机电的使用寿命。

　　机电产品的可监控性在一定程度上又决定了其具备一定的灵活性，自主地处理一些事件。

　　另一方面，机电一体化的灵活性也表现在其形式与样式的灵活性上。

　　(二)人性化与智能化

　　柔性制造系统使机电一体化产品更加人性化与个性化成为了可能，而人与产品之间的沟通与交流已经成为时代潮流。

　　近年来，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制程序创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。

　　(三)安全可靠性与绿色化

　　机电一体化不断的发展过程，在一定程度上就是其安全可靠性的一个演变过程。

　　而绿色化是时代的趋势，在保障机电产品安全有效生产的基础上，做好产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个运行周期中的绿色化已成为必然趋势。

　　二、机电一体化技术的应用领域

　　由于和信息科技的不断交融，智能化与可监控性的不断提高，机电一体化技术除了在传统的制造业，特别是数控机床的制造上发挥作用外，它在其他领域的应用也越来越受到重视，主要表现在以下几个方面：(1)工具类机器建设和用于工艺过程自动化的设备;(2)智能机器人;(3)航空、空间和军事技术;(4)交通运输、通信设备;(5)办公设备;(6)医疗器械;(7)其他。

　　三、机电一体化专业发展要求

　　机电一体化水平在一定程度上反映了一个国家的现代化水平。

　　较之国际先进的技术与专业配置水平，我国在这一方面做的还不够。

　　这就要求我们应该做到以下几个方面：

　　(一)重视科研投入与科技创新

　　由于现阶段发展水平等因素的限制，我国在机电一体化方面的投入还显不足，如智能机器人，先进的医疗器械的研发等。

　　在研究与模仿的基础上，更应该注重创新，掌握自主的知识产权。

　　(二)深入加强各学科之间的交叉

　　机电一体化中的核心技术主要有机械本体技术、传感技术、信息处理技术、驱动技术、接口技术、软件技术，涉及多个领域多个学科。

　　有目的的、有侧重点的、自觉地进行学科之间的交叉，也是机电一体化个性化与人性化、灵活性趋势的要求。

　　(三)合理安排课程与科目设置，增强学生的动手灵活性

　　国内由于各方面的原因，其专业课程的设置总是出现滞后性。

　　而看到该专业发展前景的学校，在自身师资、教学资源不足的基础上盲目扩展专业，也是造成滞后性的原因，也是造成学生动手操作性差的原因。

　　(四)加大对机电一体化实验室的投入

　　在机电方面优秀的学校，都有其执行器、传感器、微控制器等方面的匹配实验室，体系之间相互沟通，形成了良性循环。

　　国内的许多院校存在着实验设备陈旧、破损率高等问题，因此加大其相应实验室的投入就显得很必要。

　　(五)加强学校与企业的沟通与联系，建立校企反馈制度

　　机电一体化的出现是源于实际生产的需要，所以其专业的发展是相对较晚的。

　　这也说明生产的需要，可以为研究提供灵感与素材，而专业的发展反过来为企业生产提供相应的人才与技术指导。

　　所以，加强校企之间的联系是学校与企业的双赢模式。

　　(六)拓展国内外学术与实践的交流平台

　　加强建立国内外学术与实践的交流平台，可以准确及时地了解机电一体化最新发展动态与前沿技术，有力地把握专业发展方向与科研目标。

　　另外，跟踪优秀大学同类专业的改革动态，引进先进的教材和教学资料与设备，注重培养学生的实际能力，也是提高我国机电一体化专业水平与素质的重要步骤。

　　四、总结

　　机电一体化多学科交叉是一个自然的选择，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。

　　以计算机技术为代表的信息技术的发展，又使之发展呈现跳跃性，使之产品与应用领域不断扩展，刺激其专业应作出相应的调整与改革。

　　机电一体化的现状和未来发展【2】

　　摘要 近些年来，伴随着计算机和微电子技术的不断发展及其在机械工业领域的广泛应用，促进了机电一体化技术的快速发展，而机电一体化技术的发展又促使机械工业领域的技术和产品的结构与功能以及企业的管理体系和产品生产方式发生了巨大变化。

　　总之，在我国机电一体化作为一个新兴的技术，虽然还处于起步的发展阶段，但是却是推动我国当前工业技术革命的重要力量。

　　本文从对机电一体化的相关概念的介绍谈起，然后分别就机电一体化的现状和未来发展做深刻的剖析。

　　关键词 机电技术;机电一体化;现状;发展

　　1 机电一体化概述

　　1.1 机电一体化的定义

　　所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。

　　从机电一体化的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。

　　因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。

　　1.2 机电一体化的关键技术

　　机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。

　　1.2.1 信息处理技术

　　所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。

　　1.2.2 精密机械技术

　　精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。

　　1.2.3 自动控制技术

　　自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。

　　而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。

　　1.2.4 检测与传感器技术

　　检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。

　　1.2.5 伺服驱动技术

　　伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。

　　1.2.6 系统总体技术

　　系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。

　　2 机电一体化的发展现状

　　2.1 国外机电一体化的发展现状

　　2.1.1 绝大多数的制造业领域都有机电一体化产品

　　在工业比较发达的国家，机电一体化产品遍及绝大多数的制造业领域，其中数控机床和工业智能机器人是这些国家的主要机电一体化产品，其中的数控机床在机床领域中所占的比重越来越大，而工业智能机器人也将逐步进入管理、办公、家庭和娱乐等各个领域，具有非常广阔的发展前景。

　　在数控机床方面，目前数控机床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。

　　在工业机器人方面，目前日本的工业机器人生产量占全世界工业机器人的70%左右，与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中。

　　由此也可以看出，日本是名副其实的机器人王国。

　　美国、德国分别居二、三位。

　　2.1.2 机电一体化开始逐步向集成化的方向发展

　　CIMS，即计算机集成制造系统，它突破了原有制造业各部门之间的界限，实现了工业制造企业生产准备、产品开发、经营决策等各个环节的有效整合，在计算机集成制造系统的作用下，当前的世界制造业开始逐步向集成化的方向发展。

　　2.1.3 激光技术在机电一体化中的应用

　　激光技术在机电一体化中的应用，将使光机电一体化成为机电一体化技术重要的发展方向。

　　2.1.4 微细加工技术发展迅速

　　当前微机电技术及其产业的高速发展，将带动微细加工技术的兴起。

　　2.2 国内机电一体化的发展现状

　　2.2.1 数控技术方面

　　我国对数控技术的研究起始于1985年，经过这些年的发展，我国目前已经基本掌握了数控技术的核心技术，相关的数控技术产品也越来越多的出现在工业产品市场中。

　　2.2.2 工业机器人方面

　　我国对工业机器人的研究开始于1986年，目前，已经掌握了机器人的软件编程、控制系统以及操作机的设计制造等技术，并开发出了能够进行水下作业施工的多种工业机器人。

　　2.2.3 计算机集成制造系统方面

　　经过近些年的潜心研究，我国在计算机集成制造系统方面已经有了较快发展。

　　其中，已经在包括清华大学在内的多数著名高校内建成了国家CIMS技术实验室、工程研究中心以及相关的CIMS培训中心。

　　3 机电一体化的未来发展

　　3.1 智能化

　　智能化的机电一体化产品是指具有一定的逻辑思维、判断推理和自主决策能力的机电一体化产品，由于可以智能化的机电一体化产品对人类的智能进行模拟，所以，一些智能化的机电一体化产品就可以替代人的部分脑力劳动。

　　3.2 微型化

　　当前微型化的机电一体化产品的几何尺寸一般不会大于1cm3，而且微型化的机电一体化产品在不断的向微米级和纳米级的方向发展。

　　目前，国外已经能够在实验室中制造出亚微米级的机械元件。

　　3.3 模块化

　　从各方面来看，机电一体化产品的一个重要发展趋势就是实现模块化生产，这样一来，企业就可以可利用标准的模块化单元迅速开发生产机电一体化产品，进而将大大提高企业的生产效率。

　　机电一体化的创新及未来发展论文

　　摘要：机电一体化技术是通过机械、电子技术及计算机技术间相互融合渗透而产生的一种高新技术，由于其自身具有很多明显的优势，很多行业中都对机电一体化技术采取了深度应用。

　　随着科学技术的不断发展，机电一体化技术也会不断完善，并且会更好的在各行各业中发挥其功效。

　　本文将对机电一体化的创新及未来发展展开分析，首先会探讨光机电一体化的技术特征，然后会讨论机电一体化的研究现状和发展趋势，最后会谈谈光机电一体化技术的未来技术热点。

　　关键词：机电一体化 创新 未来发展

　　一、光机电一体化技术特征

　　机电一体化(Mechatronics)是机械学(Mechanics)与电子学(Electronics)间紧密集合而形成的一门新技术，机电一体化让传统的机电产品更智能也更人性化，它的发展有赖于机械、电子技术及计算机科学间的相互渗透于融合。

　　机电一体化的应用在工程领域也有很好的体现，它使得不同技术间能够发生有效的综合与集合，是建立在机械技术、自动控制技术、电力电子技术、计算机和信息处理技术、微电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术之上的一种高新技术。

　　光机电一体化技术打造的产品比起传统的机电产品有明显的优势，首先对于产品的质量就能够有显著提升。

　　光机电一体化借助其信息自动处理及自动控制功能让产品更智能，灵敏度与精度也更高。

　　自动控制技能能够让设备严格按照预先设定的标准准确无误的完成任务，这个过程不会受到操作者的主观影响，从而保证了机器的工作质量及工作效率。

　　此外，光机电一体化让机器具备了自动化能力，这能让生产效率大大提升。

　　光机电一体化技术的应用也使得产品具有更好的安全性及可靠性。

　　一体化技术让产品能够实现自动监控、报警并且实现自动保护等功能，这些功能的具备能够有效避免生产过程中由于过载、过压、过流或短路等电力设备故障而带来的事故或损伤，这对于提升设备的安全性是很大的保障。

　　光机电一体化的另一个很大优势在于它实现了机电产品的多技术多功能的融合，避免了产品单技术和单项功能的限制，这将能大大提升产品的功能水平和自动化程度。

　　由于具备了多功能并且融合了多项技术，光机电一体化产品往往能够在不同的场合及不同领域中投入使用，能够满足不同用户的要求。

　　二、研究现状和发展趋势

　　随着光机电一体化技术的不断成熟，其在各个领域的应用中不断深入，其发展方向大致可以概括如下：

　　1.柔性化方向

　　柔性化是光机电一体化的一个必然的发展方向，所谓柔性化是指产品自身会具备更好的应对突发状况的能力，未来的机电一体化产品会设计成“自律分配系统”，在这个系统的构成中会有很多子系统，每一个子系统都能够独立完成其被分配的任务并且不被其它子系统所干扰，同时，它也能接受总系统的信息及指令，需要的时候行动是能够及时发生变化的。

　　这样的设计让产品在运作时不仅更为独立也更为灵活，这大大提升了其工作效率。

　　2.智能化方向

　　以后的光机电一体化产品必然会伴随着智能化程度越来

　　越高，这主要是借助计算机和信息处理技术、微电子技术及芯片技术的发展与引入，这些先进技术的加入让今后的产品在使用功能上及自身性能上都会有很大的提升。

　　3.仿生物系统化方向

　　仿生物系统化发展方向是现代光机电一体化技术的一个发展趋势，但还需要经历一段相对漫长的路程。

　　仿生物系统化体现在一体化产品上的特征则为：当控制系统不工作时，其“思维”会停滞，甚至伴随着产品的死亡，而一旦控制系统进入工作状态，它马上表现出稳定的特质，并且十分具有活力，这种静态时不稳定而动态时很稳定的特性和生物系统有很大的相似性。

　　4.微型化方向

　　微型化方向是光机电一体化产品发展的一个必然趋势，这和集成技术的发展是有很大关联的。

　　随着蚀刻技术的引用，亚微米级的机械元件已经诞生，它的产生能够实现机械和电子的完全融合，这能够让多种元件集成在一起形成一种高效的自律元件。

　　三、光机电一体化技术的未来技术热点

　　从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：激光技术、传感检测技术、激光快速成型技术等。

　　激光主要具备以下特点：高单色性、高方向性及高亮度性。

　　高单色性使其应用在精密测量时能够让测量量程和测量精度得到很大提升;高方向性能够很好的实现远距离传输光能及相关控制指令，从而可以实现激光测距、激光通信以及激光雷达等技术;高亮度性使得激光在焦点附近可以产生几千到几万的温度，这能够很好的应用于相关材料的特种加工过程，能够迅速让照射点融化甚至气化。

　　传感检测技术主要体现在以下几个方面，首先，借助激光直与准的特性能够很好的完成基准测量，除了能够测平行度、垂直度以及平直度等，还能够实现三维空间的基准测距。

　　其次，激光由于其探测距离远且抗干扰能力强，并且测量的精度高，能够很好的用于激光测距，但它受天然因素的影响较大。

　　再次，光纤探距也是一种很好的应用，有些情况下探距目标小且处在相对危险的环境中，这时光纤探测器则是一种很好的选择。

　　激光快速成型技术是一种较为先进的光机电一体化技术，它首先使用计算机将复杂的三维图像转换为二维层，有了这个基础后再来逐层将二维层打造出来。

　　这个过程会借助热塑性塑料粉末以及胶粘衬底片材纸张来一点点烧结，然后从点到面将打造出一个层，最后再将每一个层逐层成型，这样也就实现了激光快速成型。

　　此技术能够让很多还未面世的产品提前进入市场，尤其是对于汽车生产企业，它能够很好的提升企业在市场的适应能力及竞争力。

　　在工作中，负责着各个医院和药店以及医保中心实时的数据信息，我们可以利用机电一体化技术让产品能够实现自动监控、报警并且实现自动保护等功能，这些功能的具备能够有效避免生产过程中由于过载、过压、过流或短路等电力设备故障而带来的事故或损伤，提高计算机信息的安全性及可靠性。

　　要努力学习，增强知识，努力提高自身素质，更好的运用一体化技术，更好地适应工作需要。

　　结语

　　机电一体化技术借助其自身很多明显的优势在很多行业得以利用，它不仅能够让产品质量得到显著提升，光机电一体化技术的应用也使得产品具有更好的安全性及可靠性，此外，它的另一个很大优势在于它实现了机电产品的多技术多功能的融合，避免了产品单技术和单项功能的限制，这将能大大提升产品的功能水平和自动化程度。

　　机电一体化技术对于现代工业技术是一种革新，随着其自身的不断发展与完善，必然会为各行各业带来更多的益处。

　　参考文献：

　　[1].李晨;机电一体化技术的现状和发展趋势刍议[J];机电信息;2011年21期.

　　[2].郑明辉;论机电一体化技术的现状和发展趋势[J];科技创新导报;2011年23期.

　　[3].李军;浅析光机电一体化技术的发展[A];绿色制造与低碳经济——2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[C];2010年.