机电一体化特点及发展研究论文

　　摘要：随着科学技术的发展，机电一体化已成为机电行业一个主流的发展趋势。

　　本文基于机电一体化概念和特点的分析，探讨机电一体化的发展现状和未来发展趋势。

　　关键词：智能 进程核心技术 发展 绿色 机电一体化 发展趋势

　　1 机电一体化概述

　　机电一体化就是将微电子技术引入机械的主功能、动力功能、控制功能、信息功能的研究，并且将机械设备和电子设备通过软件有机结合而构成的系统的总称。

　　机电一体化的目的是在科学专业化和深度专业之间达到平衡和两者的集合，让系统工程以及解决问题方法出现突破。

　　“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

　　首先，机电一体化技术并非机械技术、微电子技术以及其它新技术机械的组合或拼凑，而是基于一定的技术研究，将机械、微电子元素有机整合而成的一种综合技术。

　　它的发展进程有别于机械加电气所形成的机械电气化的发展过程。

　　某些机械部件的原有功能可以通过机电一体化中的微电子装置代替，这种装置的应用在一定程度上丰富了机电系统功能，而且机电一体化产品的智能特征改善了机械性能。

　　智能化是机电一体化与机械电气化的本质区别。

　　2 机电一体化的特点

　　2.1 具有综合性 从某种意义上讲，机电一体化技术可谓是一种跨学科的边缘科学，它将微电子、计算机等多门技术整合于机械主体构造中，使之形成一套一体化的系统。

　　这套机电一体化系统综合了多门学科的技术优势，这些技术协调运作，彼此取长补短，使整个机电系统的性能得到最大发挥。

　　可以说，机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。

　　2.2 广而强的应用性 机电一体化的目的是基于机械的主体构造通过机电产品的开发，完善机电功能，实现过程控制。

　　机电一体化是当前机械系统的一个主流发展趋势，它与机械系统能够有机融合，打破了行业的限制。

　　智能化是机电一体化的主要特点，计算机技术的引入为智能化开辟了广阔的发展空间。

　　2.3 多层次的系统化 从本质上讲，机电一体化就是将计算机技术、智能技术等多项技术整合于主体机械，不断优化机械的主体功能，使其形成一套完整的系统。

　　机电一体化注重各种技术(尤其是微电子技术与精密机械技术)的集成，强调主体结构的层次化和系统化。

　　无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到流畅、自动化的生产线，直至完成整个机电系统的设计，各个层次的开发和应用都会涉及智能化的机电一体化技术。

　　2.4 整体的最优化 基于系统工程的设计理念，将智能技术、计算机技术等多项技术有机整合，形成整体优势，以提高机电系统的主体性能，提高运行效率和附加值，同时达到节能降耗的目的，保护生态环境。

　　比如，应用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高端机电一体化系统后，企业就要及时更新观念，将机电一体化概念引入生产系统，不断优化生产流程，以压缩生产周期，满足不断增长的社会需求。

　　2.5 使用简易化 从产品开发来看，机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现。

　　作为开发者，除了要具备扎实的理论基础，对于技术架构也要有丰富的积淀，要有创新精神。

　　从用户角度来讲，无需深入学习机电一体化系统的技术原理，只要掌握机电系统的操作规程，能够确保系统操作正确、合规，在人机磨合的过程中形成协作关系即可。

　　2.6 提高了安全性 机电一体化系统的智能技术使系统具备自我保护功能，可以有效规避运行中的故障或风险，确保系统稳定、安全地运行。

　　一些高端机电一体化系统已实现了全自动操作，而且被广泛应用在海底、高空等恶劣的作业环境中。

　　2.7 具有高可靠性、高稳定性和长寿命 机电一体化系统发生机械磨损的程度非常小，因而故障少，运行时稳定可靠，系统的服务年限比普通机电系统长。

　　而且某些自诊断、自修复的机电一体化系统甚至可以实现“零故障”。

　　2.8 具有柔性 柔性是机电一体化系统的特点。

　　根据需要的变化，用机电一体化技术无需改装系统就可以及时地对系统的结构和生产过程作必要的处理，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、调整、修改，因此机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的重要途径。

　　3 机电一体化的发展状况及现状分析

　　机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：①20世纪60年代以前，利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能的初级发展阶段;②20世纪70～80年代以大规模、超大规模集成电路和微型计算机为代表的蓬勃发展阶段;③20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。

　　现阶段，光学、通信技术等领域正循着机电一体化的发展步伐大踏步迈进，微细加工技术开始在机电行业初露锋芒，光学、通信技术的融入使机电一体化由最初单一的模式逐步衍生出光机电一体化、微机电一体化等多个分支。

　　另一方面，我国现阶段在光纤、人工智能和神经网络等技术领域发展较快，这对机电一体化技术的发展有一定的促进作用。

　　在未来的技术研究领域，机电一体化将有望形成完整的基础科学体系。

　　4 机电一体化技术未来的发展

　　4.1 智能化 智能化是当前机电一体化技术领域的一个未来发展趋势。

　　智能化是运用控制理论，将计算机科学、混沌动力学、模糊数学、人工智能、心理学、生理学以及运筹学等多个学科有机整合，智能模拟人类的逻辑思维、判断推理和自主决策等能力，以便得到更高的控制目标。

　　按照目前人工智能技术的研究状况，未来时间将有可能发展高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，这是人工智能技术研究的一个必然的发展趋势。

　　4.2 模块化 模块化是一项重要而艰巨的工程。

　　由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元，需要针对各个研究项目制定不同的标准，各部件、单元或借口才能很好的完成配型。

　　但是由于该技术领域存在利益纷争，当前国内外尚未形成一套统一的标准。

　　但是模块化的生产理念已逐渐被机电生产领域认可，在未来的机电一体化研究领域，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

　　4.3 网络化 网络技术在上世纪九十年代风靡全球，带动了科技研究、工业生产、政治、军事、教育等众多领域的技术研究或经济模式的革新。

　　机电一体化产品的市场前景是广阔的，产品一经研发，配以网络技术辅助推广，必将在短时间内成为业界瞩目的焦点。

　　基于网络技术的远程控制终端设备就属于机电一体化产品其中的一类。

　　另外，现场总线和局域网技术在机电领域的应用，恰恰是机电一体化产品网络化发展趋势的最好印证。

　　4.4 微型化 微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。

　　微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，但其技术应用尚存在微机械技术这一发展瓶颈，在未来的发展进程中还有待进一步研究。

　　4.5 绿色化 绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，资源利用率大幅提高，有利于节约生产成本，而且健康环保，对生态环境的影响程度较小。

　　无论是生产成本角度来考虑，还是从生态保护的角度来分析，机电一体化产品绿色化已是机电研究领域的必然趋势，具有广阔的开发前景。

　　机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

　　4.6 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。

　　系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。

　　另外，通信功能除了rs232外，还有rs485、dcs人格化。

　　5 结语

　　机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。

　　系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础，也是机电一体化技术的方法论。

　　微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础。

　　现代产品的机电一体化进入到实用阶段。

　　机械工程及自动化专业人员掌握机电一体化技术与应用中的理论和方法对今后的工作是非常有用的。

　　参考文献：

　　[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

　　[2]赵再军.机电一体化概论[M].浙江大学出版社，2004.

　　[3]赵建民.国内外机电一体化发展概况[J].机电一体化，1996(05).

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

　　[5]张建民，唐水源，冯淑华.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

　　机电一体化的特点及发展方向论文

　　【摘 要】现代的科学技术正以迅猛之势进行发展，极大的推动了不同领域之间的交叉渗透与融合，机电一体化就是不同领域之间交融的产物。

　　机电一体化产品是在原有的机械产品的基础上，融合了微电子技术与计算机的技术所生产出的新产品。

　　机电一体化的产品应用在工业上，大大提高了工作效率以及工作的质量，已经在工业中得到了普遍的使用。

　　【关键词】机电一体化 现状 发展方向

　　所谓的机电一体化就是机械、电子、控制、光学、信息、计算机等多种学科融合的新技术。

　　机电一体化技术在现在的工业上应用的也越来越广泛，机电一体化最早出现于1971年一家日本的杂志上，随着机电一体化的迅猛发展，如今人们对机电一体化已经有了普遍的认知，机电一体化技术给机器赋予了人性化与智能化，使得机器不在那么的死板。

　　本文综合现今我国的技术对机电一体化的现状与发展方向进行分析。

　　一、关于机电一体化的特点

　　(一)效率得到提高。

　　机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。

　　新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。

　　机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制，使机械规范的进行工作，可以精确的完成来自控系统设定的动作，从而得到最佳的操作，使其不受操作者的主观因素的影响。

　　不但可以提高生产的效率，也大大的提高了产品的质量。

　　(二)使用性能得到提高。

　　机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式，操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少，这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。

　　机电一体化的产品是以程序为根本，电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作，系统支持重复操作。

　　(三)功能得到提高。

　　机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用，适用面也比较广泛。

　　原有的机械只具有单一的功能、单一的技术，机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术，单一功能了，具有了复合的技术与功能，使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。

　　(四)维护得到提高。

　　机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多，产品在进行安装和调试的时候，是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。

　　因此，更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。

　　机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能，可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施，使其恢复正常的工作状态。

　　二、机电一体化产品的结构

　　(一)机电一体化产品的机械系统。

　　机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。

　　机械系统部分是实现产品功能最基础的部分，因此对于机械的结构要求也就更高了，需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。

　　(二)机电一体化产品的动力系统。

　　机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。

　　动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源，一般的都是以电力为主的，比如电源、驱动电路、电动机等。

　　(三)机电一体化产品的传感与检测的系统。

　　机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换，使其成为能够测定的物理量，这个过程都是由传感器完成的。

　　而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定，从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。

　　(四)机电一体化产品的控制系统以及信息处理。

　　为了满足机电一体化产品的功能和要求，信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息，然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策，对正在运行按照要求进行控制，达到控制的功能。

　　在产品中，信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。

　　(五)机电一体化产品的执行机构。

　　机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作，控制信息占据这重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。

　　机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件，经常性的采用电液、机械、气动等机构。

　　三、机电一体化未来的发展方向

　　(一)机电一体化的智能化。

　　机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。

　　智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视，最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化，以控制理论为基础，融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法，对人类智能进行模拟，致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力，得已达到更高的控制目标，更好的为工业加强效率。

　　(二)机电一体化的模块化。

　　由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多，所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。

　　同时还需要制定各项标准，这样可以方便各个部件，单元的匹配和接口。

　　模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。

　　(三)机电一体化的网络化。

　　网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。

　　机电一体化的新产品一旦问世，只要是拥有独特的功能，并且可靠性比较高，质量能够保证，相信很快就会风靡全球。

　　现在的网络以及得到了普及，以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期，而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品，因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。

　　(四)机电一体化的微型化。

　　微型化兴起于20世纪80年代末，是指机电一体化向微型化的方面发展，国外称之为微电子，它的特点是体积小，耗能少，运动灵活。

　　四、小结

　　经过本文的分析，可以看出，机电一体化并不是一个孤立的个体，是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物，随着时代的发展以及生产力的需求，机电一体化的发展是必然的，因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。

　　参考文献：

　　[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社.2006.