浅析机电一体化的发展现状及发展趋势

　　摘要：机电一体化是机械技术与微电子技术、信息技术有机结合的结晶，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化的概念、特点、核心技术、发展历程，并结合实际给出了其发展趋势。

　　关键词：机电一体化;核心技术;现状;趋势

　　Abstract: Mechanical and electrical integration is the mechanical technology and microelectronics technology, information technology of the organic combination of crystallization, mechanical and electronic industry is an inevitable trend. combining with actual development , The article has summarized the electromechanical integration's concept, the characteristic, the core technology, development course, and look forward to its trend.

　　Key Words: mechanical and electrical integration; core technology; present situation; trend

　　中图分类号： TH-39 文献标识码：A 文章编号：

　　前言：机电一体化经过自然产生和发展的过程后，到20世纪70年代初，日本科技工作者经过系统地概括、总结【1】，促成了机电一体化比较完整的概念。此后，随着大规模集成电路技术和微型计算机技术的迅猛发展，使得机电一体化的形成更加灵活，内容更加丰富，应用更加广泛。【2】使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”步入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

　　1.机电一体化概要

　　机电一体化主要涵盖了技术和产品两方面的内容，是一个综合的概念。机电一体化技术是包含机械、信息、电子等技术的一种综合技术，拥有自动检测、自动处理信息、自动调控等强大功能的体系，使得机电一体化产品能够被实现、使用和发展。机电一体化产品则是指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。换句话说，机电一体化技术就是建立在机械技术、计算机和信息处理技术、微电子技术、传感与测试技术、自动控制技术、电子电力技术、系统总体技术等现代技术群体基础之上的一种高新技术，而不是微电子技术、系统总体技术等高新技术的简单组合。

　　2.机电一体化的特点

　　(1)综合性和系统性

　　机电一体化是将各种相关技术综合起来，构成的一个完整系统。在系统中，为了不断地向着更高水平的技术发展，它们既相互要求，又相互互补。所以，机电一体化技术具有综合性和系统性的特点，是一种高水平的技术。

　　(2)提高安全性

　　机电一体化系统一般都具有自动监视、诊断、报警、保护的功能，可降低人身和设备事故发生的几率，或者避免人身和设备事故的发生，大大地提高了安全性。有些机电一体化系统甚至具有自动处理和控制信息的功能，可以在恶劣、危险的环境中做无人的自动操作。如：在大火现场、核反应堆等一些危险场合，机器人可以进行危险工作。

　　(3)高可靠性、高稳定性和长寿命

　　机电一体化系统几乎没有机械磨损，因此降低了系统的故障率，可靠性和稳定性也显著增强，寿命提高。有些机电一体化系统具有自动诊断、修复、补偿、调节、校验、保护及智能化等功能，甚至可以做到不需要维修。

　　(4)开发复杂、使用简便、具有柔性

　　机电一体化系统的一大特点就是具有柔性。机电一体化技术可通过需要、实际参数等的变化，无需改装系统的任何部件或零件，只将相应的控制程序改变，将这些控制程序输入到产品的控制系统，适应变化的工作方式，就可以及时地对系统的结构和生产过程，做出必要的修改、调整。因此，机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的行之有效的途径。

　　3.机电一体化的核心技术

　　吴淑珍指出，机电一体化技术主要包括技术原理，以及能够使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，是一个技术群的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。

　　韩红战也研究指出，机电一体化的核心技术主要包括：(1)减轻质量、改善性能和提高精度的机械本体技术;(2)快速响应的驱动技术;(3)实现机电一体化与信息处理设备、微电子学紧密相连的信息处理技术;(4)使数据传递的格式标准化、规格化的接口技术。

　　4.机电一体化的发展历程

　　机电一体化同其他学科技术一样，经历了较长期产生和发展过程。龙代清等指出，机电一体化的发展可概括为初级发展、蓬勃发展和智能化发展三个阶段。

　　初级发展阶段——从出现到20世纪60年代。此阶段，科技工作者通过电子技术研究和开发了不少机电一体化产品，如：雷达伺服系统、电台的自动调谐系统等。但是，由于当时电子技术的发展水平的限制，电子技术与机械技术的相互结合还欠缺充分的外部条件，使得已经开发的机电产品没有得到真正的推广和应用。

　　蓬勃发展阶段——20世纪70年代到80年代。得力于信息技术的飞速发展，机电一体化得到了空前的快速发展。尤其是大规模、超大规模集成电路、微型机的出现，为机电一体化提供了良好发展的载体。

　　智能化方向的新阶段——20世纪90年代后期。在这一阶段，出现了光机电一体化、微机电一体化等新分支;另外，机电一体化的建模设计、建模分析、集成方法、学科体系、发展趋势等都得到了较深入研究。同时，由于在神经网络技术、光纤技术、人工智能技术等领域取得了巨大进步，也为机电一体化技术的发展开辟了一片广阔的天地。目前，涌现了工业机器人、电子打印机、复印机、数控机床等都大批机电一体化产品。

　　5.机电一体化的发展趋势

　　国务院成立了专门的机电一体化领导小组，并给予了充分的重视。机电一体化做为集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合的结晶，它的发展和进步将会依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要有以下几个方面的发展趋势。

　　智能化。智能化即要求机电产品具有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。

　　微型化。微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。

　　数字化。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、高通用性、易操作性、可维护性、强自诊断能力以及友好人机交互界面。

　　模块化。由于机电一体化产品的种类和生产的厂家繁多，通过研发具有标准动力接口、机械接口、环境接口的机电一体化产品单元模块，可避免利益的冲突。

　　网络化。网络技术的兴起和飞速发展，给社会各个领域带来了巨大变革。由于网络的普及，机电一体化产品无疑应朝网络化的方向发展。

　　人性化。人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调。

　　绿色化。机电一体化产品的绿色化，主要是指符合环保和人类健康要求，在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，可进行分解和循环再利用。

　　自源化。自源化是指机电一体化产品自身带有能源。

　　结束语：

　　本文通过对机电系统一体化的概念、特点、核心技术及发展历程进行了讨论，结合现实情况给出了机电一体化发展的趋势。机电一体化不是孤立存在的，它是多个高新技术相互融合相互互补的产物，随着科学技术的飞速发展，各种新技术、新理论的涌现，机电一体化将会迎来一个广阔的发展空间。

　　参考文献

　　[1]胡泓，姚伯威.机电一体化原理及应用[M].北京：国防工业出版社，1999.

　　[2]曲文君.机电一体化技术的发展趋势及应用研究[J].电气与自动化，2009,38(4)：166-169.