時間：2023-09-03 14:58:19
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一、前言
隨著現代科學技術的不斷發展，不同學科的交叉與滲透也越來越廣泛，注定了各個領域的技術革命與發展。在機械工程領域中，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等發生了翻天覆地的變化，從而將工業生產由"機械電氣化"帶入了"機電一體化"為特征的發展階段。
二、概述
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
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，還將會被賦予新的內容。但是它的基本特征可概括為：機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、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、可靠性高和低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統處于最優化的系統工程技術。由此產生的功能系統，就組成為一個機電一體化系統或者說機電一體化產品。
因此，"機電一體化"涵蓋"技術"和"產品"兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的本質區別。機械工程技術是由純技術發展到機械電氣化，仍然屬于傳統機械。但是發展到機電一體化階段后，其中的微電子裝置除了可以取代一些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。擁有智能化的特點是機電一體化與機械電氣化在功能上的一個本質的區別。
三、機電一體化的發展過程
"機電一體化"這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時即70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將"機電一體化技術"與"機械電子學"并用，近年來"機電一體化"更流行使用。
80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。
信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了"光機電一體化"的新領域。
進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支"微機電一體化"。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。
四、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科交叉綜合的一門學科，各個學科互相促進、互補不足、相互發展。專家預測，未來機電一體化技術將向以下幾個方向發展：
（一）智能化方向
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的研究中得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要的應用。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，以求達到更好的控制效果。
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。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的飛速發展。
（二）光機電一體化方向
一般機電一體化系統是由傳感系統、能源、（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。
（三）模塊化方向
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而又非常重要的事。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，以便各個部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時間內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，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
（四）柔性化方向
未來機電一體化產品，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"。在這系統中，各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"，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有"行動"是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
（五）網絡化方向
上個世紀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、教育義舉人么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。現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（homenet）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（computerintegratedappliancesystem，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。
（六）微型化方向
微型化興起于上世紀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。
（七）仿生物系統化方向
今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于"靜態"時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便"死亡"，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。
（八）綠色化方向
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；而另一方面，資源減少，生態環境受到了嚴重污染。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。
（九）系統化方向
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。
五、結束語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許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。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，相信隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻
引言：
機電一體化技術建立在計算機網絡技術以及機械技術的基礎之上，利用機械設備的自動處理技術，對機械設備進行多功能整合，有效改善設備精度、提升設備性能，使其朝著智能化的方向發展。隨著現代科技的進步，促使機電一體化技術不斷的變化和發展，微電子技術、傳感測試技術、自動控制技術等也逐步融入到機電一體化技術當中，但是機電一體化技術絕不是這些技術的簡單疊加，而是將這些技術有機結合，使機電一體化技術的適用范圍更加廣闊，日常生活中常見的智能洗衣機、空調、照相機等都是機電一體化產品的代表。機電一體化技術的應用，在一定程度上提高了機械工程技術的效率，使機械工程的要求得以更好的滿足，實現了機械產品的自動調節、控制與檢測，因此，機電一體化技術的發展越來越受到人們的重視，這項技術的未來發展前景將會越來越廣闊。
一、機電一體化技術的發展現狀
1.機電一體化技術的發展歷程
早在上世紀60年代末期，日本企業界就提出了“機電一體化技術”的概念，他們將這一技術取名為“Mechatronics”，即機械技術與電子技術融為一體。直至70年代，人們都把機電一體化看成是機械與電子技術的結合。到了20世紀80年代，信息技術開始逐步發展起來，促使微處理機的性能有所提高，為數控機床、工業機器人以及汽車電子控制系統等機電一體化產品提供了有力的技術支持，超大規模集成電路及微型計算機的出現也為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。進入20世紀90年代后，機電一體化系統中融入了通信技術，使得機械設備變得更加智能，便于操控。機電一體化機械設備的功能更加多樣，性能也有了很大程度的提升，尤其是微傳感器和執行器技術與半導體技術、機電一體微型化方法相結合，形成了更加精密和集成的“微機電一體化”。隨著自動化技術、人工智能技術、光纖技術的不斷發展和進步，機電一體化技術逐步建立起完善的科學體系。
2.我國機電一體化技術的發展歷史及現狀
20世紀80年代，我國開始了對機電一體化技術的研究，國務院對這項技術予以高度重視，并將其列入“863”計劃的重點發展項目之一。為加快機電一體化技術的發展，我國提出了發展這項技術的具體實施策略，并成立了專門的研發小組，著重研究如何促進機電一體化技術更快的進步。隨著我國經濟的發展和科技水平的提高，使機械與電子技術實現了有機結合，尤其是電子計算機技術、自動化控制技術、通信技術的發展，為機電一體化技術奠定了堅實的發展基礎。尤其是我國自主研發出了微型計算機以及大規模的集成電路，這為機電一體化技術的發展提供了更為充足的條件。進入20世紀90年代，我國的機電一體化技術有了更為深入的發展，各種高科技技術逐漸被應用到機電一體化技術的研究當中，使機電一體化系統更加智能化，促進了機電一體化技術的快速發展。目前，我國已建立了計算機集成系統工程研究中心，很多企業通過實施計算機集成系統應用示范工程獲得了巨大的經濟效益，計算機集成系統也被廣泛應用于諸多領域，得到了各行各業人們的關注。另外，我國現在已掌握了工業機器人操作機的設計制造及程序優化等技術，能夠獨立生產機器人的關鍵元器件，開發出適合各行各業作業的多種機器人，為企業的發展提供了便利。
二、機電一體化技術未來的發展趨勢
機電一體化技術的應用對于機械產品的制造和加工起著非常重要的作用。就目前的狀況來看，高智能將成為機電一體化技術未來的主要發展方向，智能機器人將變得更加普及。在控制系統的指引下，智能機器人將會具有一定的判斷及推理能力，并根據不同指令自主學習相關知識，代替人類完成一些復雜的生產工作，使人們得到所需產品的同時，提高生產效率。因此，高智能化將成為機電一體化技術的主要發展趨勢，研究人員將會根據不同層次的需求編寫不同的控制系統，讓機器人可以更好的為人類的生產生活而服務。
機電工業的不斷發展，為人們的生活提供了極大的便利以及豐富的物質生活，但同時也對資源進行過度的開發，對生態環境造成了一定的惡劣影響。隨著人們環保意識的增強，綠色生產、綠色產品越來越受到人們的歡迎。因此，未來的機電一體化技術將朝著綠色化的方向邁進，即以減少對環境的危害或對環境無危害為根本出發點，最大限度的回收與利用報廢設備及產品，使用更加環保的生產原料及生產技術，使研發過程及產品符合環境保護的標準，以保證產品的市場價值。
計算機網絡技術的興起與發展推動著各行各業的發展，并且充分將全球資源整合，使企業間的競爭更為激烈。將計算機網絡技術應用到機電一體化技術當中，不僅實現了機電一體化設備的遠程自動化控制，而且使我國對于國際上一些先進的機電一體化產品有了更加深入的研究，促使國內機電一體化技術的發展趨于成熟。可以說，未來的機電一體化技術將會更加網絡化，使機電一體化設備的無人值守運行成為現實，同時也能夠讓機電一體化技術的新產品通過便捷的途徑得以向市場推廣。
目前我國有很多企業生產機電一體化的產品，但是由于所生產的產品缺乏統一的標準，因此在生產過程以及以后的使用過程中難免會遇到麻煩。因此，這就要求機電一體化產品實現模塊化，即將這些產品劃分為獨立的模塊，使每個模塊可以在機械設備更好的發揮其應有的功能，以適應不同生產的需要。模塊化技術能夠在一定程度上減少產品開發及生產的成本，使不同產品的零部件之間實現通用，這對產品的維修性、裝配性與拓展性的提高也起著一定的促進作用。模塊化的設計與制造也將成為未來機電一體化系統的發展趨勢，并且隨著微機械電子技術的發展而逐漸普及。利用這些模塊，可以方便快捷的生產出各種新型機電一體化產品。
隨著納米技術的不斷發展進步，很多領域的生產設備實現了“由大及小”的過渡，尤其是機電一體化技術，也逐漸朝著微型化方向發展。微型化，即機電一體化設備向微型機器及微觀領域發展的趨勢，微型化產品的體積小，耗能低，機電一體化產品的微型化使得其應用范圍更加廣泛，由此來看，微機電一體化技術是機電一體化技術的必然發展趨勢，具有廣闊的發展前景。
三、結論
我國機電一體化技術的發展受到了國家的重視和支持，獲得了巨大的發展和進步。但是我國的機電一體化領域在某些技術方面還存在著不足，與發達國家相比還存在一些差距。因此，為了使我國機電一體化技術和產品的技術占有率和核心競爭力有所提升，國家應該繼續鼓勵機電一體化技術的研發和產品的開發，加大支持力度，采取有效措施提高機電一體化系統的研發能力，以促進我國機電一體化技術的進一步發展。
參考文獻：
[1].張建寶. 淺談煤礦機電一體化技術的發展趨勢及展望[J]. 科技信息. 2013（18）
[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）
1.機電一體化現狀
機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，隨著計算機技術的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。機電一體化技術是機械技術、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、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。機電一體化產品不僅是放大了人的力量與范圍，更是代替了人的感官和頭腦，智能化是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。機電一體化的根據發展大體可以分為3個階段。
初級階段是20世紀60年代以前。這一階段，機電一體化的研制和發開還處于自發狀態，人們簡單的使用電子技術改造機械產品的性能。在第二次世界大戰期間，由于戰爭大大刺激了機械產品與電子技術的結合，戰后軍用技術轉為民用。但是受當時的電子技術的發展水平所限，機械技術與電子技術的結合和滲透都處于比較低級水平。
蓬勃發展階段為20世紀70～80年代。這一階段，機電一體化在計算機技術、控制技術、通信技術的發展的基礎上，結合大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，機電一體化技術和產品得到了極大發展，機電一體化的概念到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認，各國也更加關注和支持機電一體化的發展深入發展階段是在20世紀90年代后期，機電一體化技術開始向智能化方向邁進，光學、通信技術、微細加工技術在機電一體化中的應用，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支，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被深入的研究，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域的巨大進步，為機電一體化技術開辟了更加廣闊的發展前景。這些科學技術和研究，為機電一體化逐漸形成完整的科學體系奠定了基礎[3]。
我國對機電一體化的研究和應用是從20世紀80年代初才開始的，機電一體化技術被列為“863計劃”，國務院也成立相關的小組。我國將機電一體化技術的發展方向與影響納入九五規劃和發展綱要中，在我國許多高等院校、國家企業也對機電一體化技術進行了研究與應用，當前階段的機電一體化發展有利的提升了我國的綜合國力。
2.機電一體化的發展
2.1人工智能方面的發展
21世紀機電一體化技術一個主要發展趨向就是智能化。智能化是機電一體化技術區別于傳統機械技術最根本的特征。人工智能方向的研究也越來越重視，人工智能不是要求完全達到人類的智能標準，高性能的微處理器可以使產品擁有部分低級智能，使其可以在某些技術方面得以應用。外形龐大、生產過程連續性高以及生產速度快等是當前工業產品的主要特點，以往的機械技術對于這些特點已不能很好的適應，智能化的出現很好的適應了這些方面。
2.2模塊化方面的發展
模塊化設計就是將多個要素組合在一起，構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體，從而生成一個新的系統，產生不同的功能。機電一體化如果能夠實現模塊化設計，必然大大減少設備之間的不兼容概率。如今機電一體化產品由于生產廠家很多，對產品的規格也無法統一，產品的多樣性造成了標準電氣、機械接口研制和開發的困難。但是對產品規格又很難做出嚴格的把控，由于利益關系，對產品標準的制定和完善很難出臺。模塊化的發展可以使各部件都使用標準單元，從而為制訂統一的標準打下基礎。產品的生產者在標準化產品上進行革新從而促進產品的更新換代，擴大產品的生產規模[1]。
2.3網絡化方面發展
世界通過網絡緊密地結合在了一起，人們的生活水平因網絡而提高，人與人之間的聯系因網絡而密切。網絡的普及與發展對各個領域都起了重大的推動作用，加快了我國全球化的步伐，全球的經濟生產通過網絡變得緊密，同時企業競爭也變得全球化，機電一體化技術因為世界，國際間的交流與合作得到了更快的發展。機電一體化技術新的發展動態，新的成品都會通過網絡渠道暢銷全球，網絡的普及帶來了產品營銷方面的革命。
2.4微型化方面的發展
機電一體化發展的整體趨勢之一就是微型化。微型化起步比較晚，但其在機電一體化領域也算是小有成就。機械設備向微型化發展，甚至是向微電子系統發展是微型化的方向。微機電一體化的目前存在機電技術的瓶頸，因為機電設備構造復雜，使得機電技術還不能達到與微電子技術同步，相信隨著科技的進步，機電技術也會隨之進步。從而使機電一體化整體的微型化水平更上一個臺階。微型化的產品現在已經廣泛運用于軍事及醫療方面。其體積小、操作性強、耗能少的優點使得微型化產品擁有廣闊的前景。
2.5綠色化方面的發展
工業的發達帶來人們生活上的巨大變化。物質極大豐富，生活更加舒適；但由于人們過于追求經濟效益，而不重視環境和能源問題，導致環境問題日益突出，能源面臨枯竭。低碳環保是當代社會的理念，現代隨著人們生活水平逐漸提高，全社會都在呼吁合理利用環境資源，回歸自然。因此綠色產業就有更大的發展空間，綠色化產品也是機電一體化技術的發展趨勢。綠色產品消耗最少的資源，達到最大的經濟效益，造成最小的環境污染，在其設計、制造、使用和銷毀的整個生命過程中，始終注重環境的保護和人類的健康，對生態環境造成的危害很小，對資源利用率極高，所以機電一體化產品的綠色化此具有很大的發展前途[2]。
3.小結
機電一體化產品隨著科學技術的發展和電子技術的廣泛應用，在國民經濟建設的各個方面發揮出越來越重要的作用。機電一體化技術是機械、電子技術和計算機科學技術等多種技術發展的結合的產物。伴隨著各種技術相互融合的趨勢越來越明顯，機電一體化技術的發展也會推向一個新的高峰。
【參考文獻】
機電一體化概念
機電一體化是一項綜合的機械電子技術。其融合了機械、電工電子、微電子、信息以及傳感器技術等，并將這些技術充分地應用到實際問題的解決當中。
機電一體化的發展現狀
20世紀90年代后期，機電一體化技術已經進入了智能化新階段，這說明機電一體化已經進入了深度發展階段。隨著光學以及通信技術的不斷融入，微細加工技術已經成為了機電一體化中的重要技術。并且，演變出光機電一體化以及微機電一體化。另外，機電一體化建模設計、分析以及集成方法，也已經呈現出深入研究趨勢。
隨著人工智能、神經網絡以及光纖技術的創新與發展，機電一體化步入了新的發展階段。并逐步形成了完整的機電一體化科學體系。國內對這方面的研究工作起步較晚，上個世紀八十年代才開始深入研究與應用。隨著對其重要性認識的不斷加強，2010年，國家發展綱要中對機電一體化技術的發展動向以及其深遠影響進行了充分的探索。目前，在國家政策的宏觀促進下，我國的各大高校、研究機構以及相關的企業集團對機電一體化技術進行了深入的應用與研究。不過，同歐美的一些國家相比，仍存在一定的差距有待于進一步提高。
機電一體化的發展趨勢
機電一體化隨著計算機信息技術以及機械技術等領域的快速發展，其未來將朝著數字化、智能化以及網絡化等方向發展。
1.數字化發展
微控制器的不斷創新與發展，使得機電產品向數字化方面發展成為可能，例如：數控機床以及機器人等。并且，隨著計算機網絡技術的快速發展，虛擬設計以及集成制造等功能的實現為機電一體化產品設計與制造數字化打下堅實基礎。數字化的實現，有助于遠程控制以及維護的有效實現。
2.智能化發展
智能技術的快速發展，使得機電產品智能化實現成為了可能。具有“智能”的機電產品，可以擁有類似于人類的邏輯思考模式，對事物進行簡單的推理和判斷。例如：在CNC數控機床上，配置智能輸入/輸出接口以及智能工藝數據庫，不僅能夠有效降低操作人員的工作量，還能夠降低大量的維護成本。同時，隨著神經網絡、小波理論等人工智能技術的不斷進步與創新，機電一體化的智能化優勢將會越來越大。
3.模塊化發展
目前，機電一體化產品品種眾多。為機電一體化標準機械接口、動力接口以及環境接口集成的單元模塊提供了良好的發展前景。例如：構建動力驅動單元，使其具有減速以及變頻調速功能。或者，同時具備圖像處理以及識別的電機一體控制單元。
4.網絡化發展
隨著網絡技術的不斷發展，網絡產品價格日益下降，為其的普及工作帶來了便利條件。以網絡為基礎的各類遠程監控技術逐漸發展起來。其遠程控制終端便是機電一體化產品，當發展到一定程度時，人們可以利用家庭網絡對家庭中的各項電氣設備進行計算機集中管理，進而享受更加現代化的生活。
5.人性化發展
機電一體化產品最終的服務對象是人，在設計的過程中，為其增加類似于人類的智能以及情感等人性化特征，以便于為人類提供更加人性化的服務，是機電一體化產品的設計需要，也是一個必然的發展趨勢。
6.微型化發展
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件等。
7.綠色化發展
綠色環保是所有工業發展的必然趨勢，機電一體化也不例外。隨著科技的快速發展，人們的生活也發生了翻天覆地的變化。然而，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
中圖分類號TH-39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0039-02
1 機電一體化概述
1.1 機電一體化的定義
所謂機電一體化就是指通過將微電子技術應用在機械的主功能、動力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模塊上，并利用相關軟件將電子裝置與機械裝置有機整合在一起所構成的系統的總稱。從機電一體化的定義可以看出，機電一體化技術并不是機械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統論的基礎上建立起來的應用技術。因此，機電一體化涵蓋“技術”和“產品”兩個方面的內容。
1.2 機電一體化的關鍵技術
機電一體化的關鍵技術主要包括信息處理技術、精密機械技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、伺服驅動技術以及系統總體技術等幾個方面的關鍵技術，以下將分別給予詳細的說明。
1.2.1 信息處理技術
所謂的信息處理技術就是指在生產基于機電技術的相關產品的過程中，對與產品生產過程相關的各種參數和狀態以及自動控制有關的信息所進行的處理。
1.2.2 精密機械技術
精密機械技術作為實現大多數機電產品的核心和基礎技術，它是實現大多數機電產品的相關功能和構造功能的重要前提和首要的技術支撐。
1.2.3 自動控制技術
自動控制技術主要包括精度較高的速度控制、定位控制、自適應控制以及補償和校正等技術。而且隨著自動控制技術的不斷發展以及功能的不斷增強，基于自動控制技術產品的質量在獲得不斷的提高。
1.2.4 檢測與傳感器技術
檢測與傳感器技術主要用于實現各種基于機電技術產品運行時的相關參數、工作狀態以及其他相關信息的接受以及參數和相關信息準確度的檢測，通過檢測以后，將其接受的信息傳送給處理裝置，然后由處理裝置來實現產品運行過程的自動控制。
1.2.5 伺服驅動技術
伺服驅動技術主要是基于機電技術產品的驅動裝置設計中的核心技術，它作為驅動設備執行操作的重要支撐技術，在很大程度上決定了基于機電一體化技術的產品質量。
1.2.6 系統總體技術
系統總體技術是用系統的觀點和方法，從整體目標出發，將基于機電技術產品的總體功能劃分為若干個各功能模塊，然后結合各個功能模塊的實際情況，找出能夠有效解決各個功能模塊實際需求的可行技術方案，再把相應的技術方案進行匯總，從而設計出合理的功能技術方案。
2 機電一體化的發展現狀
2.1 國外機電一體化的發展現狀
2.1.1 絕大多數的制造業領域都有機電一體化產品
在工業比較發達的國家，機電一體化產品遍及絕大多數的制造業領域，其中數控機床和工業智能機器人是這些國家的主要機電一體化產品，其中的數控機床在機床領域中所占的比重越來越大，而工業智能機器人也將逐步進入管理、辦公、家庭和娛樂等各個領域，具有非常廣闊的發展前景。
在數控機床方面，目前數控機床的定位精度已由一般的0.01mm~0.02mm提高到0.008mm左右，亞微米級機床達到0.0005mm左右，納米級機床達到0.005μm ~0.01μm，最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已有產品。
在工業機器人方面，目前日本的工業機器人生產量占全世界工業機器人的70%左右，與工業機器人相關的專利則有90%以上掌握在日本企業手中。由此也可以看出，日本是名副其實的機器人王國。 美國、德國分別居二、三位。
2.1.2 機電一體化開始逐步向集成化的方向發展
CIMS，即計算機集成制造系統，它突破了原有制造業各部門之間的界限，實現了工業制造企業生產準備、產品開發、經營決策等各個環節的有效整合，在計算機集成制造系統的作用下，當前的世界制造業開始逐步向集成化的方向發展。
2.1.3 激光技術在機電一體化中的應用
激光技術在機電一體化中的應用，將使光機電一體化成為機電一體化技術重要的發展方向。
2.1.4 微細加工技術發展迅速
當前微機電技術及其產業的高速發展，將帶動微細加工技術的興起。
2.2 國內機電一體化的發展現狀
2.2.1 數控技術方面
我國對數控技術的研究起始于1985年，經過這些年的發展，我國目前已經基本掌握了數控技術的核心技術，相關的數控技術產品也越來越多的出現在工業產品市場中。
2.2.2 工業機器人方面
我國對工業機器人的研究開始于1986年，目前，已經掌握了機器人的軟件編程、控制系統以及操作機的設計制造等技術，并開發出了能夠進行水下作業施工的多種工業機器人。
2.2.3 計算機集成制造系統方面
經過近些年的潛心研究，我國在計算機集成制造系統方面已經有了較快發展。其中，已經在包括清華大學在內的多數著名高校內建成了國家CIMS技術實驗室、工程研究中心以及相關的CIMS培訓中心。
3 機電一體化的未來發展
3.1 智能化
智能化的機電一體化產品是指具有一定的邏輯思維、判斷推理和自主決策能力的機電一體化產品，由于可以智能化的機電一體化產品對人類的智能進行模擬，所以，一些智能化的機電一體化產品就可以替代人的部分腦力勞動。
3.2 微型化
當前微型化的機電一體化產品的幾何尺寸一般不會大于1cm3，而且微型化的機電一體化產品在不斷的向微米級和納米級的方向發展。目前，國外已經能夠在實驗室中制造出亞微米級的機械元件。
3.3 模塊化
從各方面來看，機電一體化產品的一個重要發展趨勢就是實現模塊化生產，這樣一來，企業就可以可利用標準的模塊化單元迅速開發生產機電一體化產品，進而將大大提高企業的生產效率。
3.4 網絡化
計算機網絡通信技術的快速發展促使其不斷朝著網絡化的方向發展。其中，隨著網絡的不斷普及，基于網絡的各種機電一體化產品，如遠程控制和監視技術等如雨后春筍般不斷涌現出來。
3.5 綠色化
根據時代的發展需求，綠色化將成為機電一體化的必然發展趨勢，其目標是在機電一體化產品的整個生命周期中，要保證產品對生態環境造成的危害最小，而獲得的資源利用率卻最高。
4 結論
機電一體化是很多學科相互發展和相互促進的結果，隨著科學技術的不斷發展和進步，機電一體化相關技術所融合的技術將越來越廣泛，而以機械和微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術將成為機電一體化的必然發展趨勢，機電一體化的發展前景非常廣闊。
參考文獻
機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，現在的機電一體化技術，是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。它不是上述技術的簡單拼湊，而是從系統的觀點出發，合理配置各功能單元，使得整個系統具有高質量，高可靠性的特點。
機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦撲許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延仲，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。
1.機電一體化的發展過程
機電一體化經歷了長期的產生于發展過程，大致分為三個階段：
萌芽階段：20世紀60年代以前為萌芽階段。由于電子技術發展迅速，人們逐步使用電子技術的初步成果完善機械產品的性能。特別是第二次世界大戰后，機械產品與電子技術的結合使得許多性能優良的產品出現，對戰后經濟的恢復和技術的進步起到了積極的作用。
蓬勃發展階段：20世紀70年代至20世紀80年代是蓬勃發展階段。在這一階段，人們主動地利用新技術的巨大成果創造新的機電一體化產品。應該特別指出的是，日本在推動機電一體化技術的發展方面起了主導作用。日本政府于1971年3月頒布了《特定電子工業與特定機械工業振興臨時措施法》，要求企業界“應特別注意促進為機械配備電子計算機和其他電子設備，從而實現控制的自動化和機械產品的其他功能”。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為基點一體化的發展奠定了技術基礎。
智能化階段：從20世紀90年代開始至今稱為智能化階段。機電一體化技術向智能化新階段邁進。人工智能技術及網絡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新天地。大量的智能化機械產品不斷涌現。出現了“模糊控制”和“混沌控制”等新概念。
機電一體化的目的是使系統高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使產品結構向輕薄短小巧化方向發展，不斷滿足人們的生活多樣化需求和生產的省力化、自動化需求。因此，機電一體化的研究方法并不是拼拼湊湊的“混合”設計法，應該從系統的角度出發，采用現代設計分析方法，充分發揮邊緣學科技術的優勢。
2.機電一體化發展的共性關鍵技術
機電一體化發展所采用微電子技術必須解決一些共性關鍵技術。這些技術包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術、精密機械技術及系統總體技術等。各部分所包括的內容如下：
檢測傳感技術：檢測傳感器的檢測對象有位移、壓力、溫度、速度、加速度、流量等物理量，其檢測精度的高低直接影響機電一體化產品的性能好壞。檢測傳感技術的主要難點在于提高可靠性、精度和靈敏度。
信息處理技術：信息處理技術包括信息的輸入、變換、運算、次數和輸出技術。信息處理是否及時正確，直接影響機電一體化產品的質量和效率，因而成為機電一體化產品的關鍵技術。在信息處理技術方面存在的問題有減輕重量、提高處理速度、提高可靠性和抗干擾能力以及標準化、提高操作性及便于維修保養等。
自動控制技術：自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正、補償、再現、檢索等技術。其技術難點是現代控制理論的工程化與實用化，以及優化控制模型的建立等。
伺服驅動技術：伺服驅動技術主要是指執行元件中的一些技術問題。伺服驅動包括電動、氣動、液動等各種類型。希望之星元件滿足小型、重量輕和輸出功率大等三個方面的要求，以及提高對環境的適應性和可靠性。
精密機械技術：機電一體化產品對精密機械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善動態性能等。
系統總體技術：系統總體技術是以中國從整體目標出發，用系統的觀點和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個功能的技術方案，再把功能和技術方案組合成方案組進行分析、評價和優選的綜合應用技術。機電一體化產品要求系統的協調性很好，否則即使各個部分的性能、可靠性都很好，性能和產品也很難保證正常運行。
3.機電一體化發展趨勢
隨著科技的發展和經濟的進步，對機電一體化技術提出了許多新的和更高的要求，出現了新的概念。如數控技術、CNC、FMS、CIMS及機器人等都被一致認為是典型的機電一體化技術、產品及系統。機電一體化的發展趨勢有以下幾點：
高性能化：高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。新一代CNC系統就是以此“四高”為滿足生產急需和人誕生的。可實現告訴數據傳遞，在相當高的分辨率情況下，系統仍有高速度，此外其效率也非常高。
智能化：人工智能的研究日益得到重視，其中機器人與數控機床的智能化就是重要應用。智能機器人通過視覺，觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態，根據實際變化過程反饋信息并作出判斷與決定。數控機床智能化，使用各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數進行監測，并通過計算機系統做出判斷，自動對異常現象進行調整和補償。
此外，機電一體化發展趨勢還有系統化，輕量化及微型化等
參考文獻：
[1]機電一體化技術的發展及應用，梁俊彥
一、機電一體化技術發展的狀況
1、機電一體化技術的第一階段
在二十世紀的六十年代以前被稱為第一階段。這一時期。人們開始不自覺的去利用電子技術初步的成功去補充和完善機械的性能。尤其是二戰的爆發，刺激了電子和機械的結合。戰后這些軍用技術逐漸轉化為民用技術，使戰后的經濟迅速的恢復。但是當時的電子技術還沒有達到一定的技術水平，電子和機械的相結合還沒有能力深入的研究和開發，而那些已經開發出來了的產品也沒有辦法進行大量的推廣。
2機電一體化技術的第二個階段
在二十世紀的七十到八十年代被稱為第二階段，同時也是最為蓬勃發展的一個階段。在這一時期，計算機技術、通信技術等都在的不斷進步，為機電一體化技術奠定了強有力的技術基礎。而大規模的集成電路也在迅速的的發展是機電一體化技術有了結實的物質基礎。
3、機電一體化技術的第三個階段
到了二十世紀九十年代的后期，就是機電一體化的第三個階段，同時也開始了機電一體化技術向智能發展，進而進入了深入探索的新階段。光學和通信的技術也融入了機電一體化的技術，那些細微的加工技術也慢慢從機電一體化技術中浮現出來，于是就出現了光機電一體化與微機電一體化兩種體系。另外在對機電一體化技術進入深入研究的同時，也為機電一體化技術開辟了廣闊的發展空間。
我國是從二十世紀的八十年代才開始對機電一體化進行研究并且開始應用的，在制定“九五”規劃的時候考慮到了機電一體化給各個國家帶來經濟上的效益和影響。許多的大專的院校及研究機構開始對機電一體化的技術發展和應用做了大量的工作，并取得了一定的成果。
二、機電一體化技術的發展趨勢
1、智能化
智能化在二十一世紀對于機電一體化技術來說是一個重要的發展方向，在對機電一體化技術的研究中人工智能慢慢的得到了重視。智能化是指在控制理論的基礎上，接納和吸收新的思想和方式模擬人類的智能達到更高的目標。然而使機電一體化的產品擁有和人類相同的智力是不可能的，也沒有必要。但是高性能的微處理器讓機電一體化的產品楊浦低級智能或者只是人的部分智能是完全有可能有必要的。
2、模塊化
模塊化是一項艱巨的工程，因為機電一體化的產品、種類太多，研制出標準的接口在機電一體化中是十分重要的事情。利用標準的單元迅速的開發新的產品，擴大生產規模。這時需要制定各項的準則，便于各部件、單元所匹配的接口。可以從對電氣產品的標準化制度，對生產標準的機電一體化或是生產一體化產品的企業，規模化了這些企業會帶來良好的經濟效益。
3、網絡化
在二十世紀的九十年代，計算機最突出的就是網絡技術。網絡的興起和發展對于大到科學技術小到日常生活都帶來了巨大的發展。網絡將全球的經濟和生產連了企業，企業之間的競爭也實現了全球化、機電一體化。只要有功能獨到、性能可靠的新產品研制出來，馬上就在全球暢銷。網絡的普及讓人們在家也能享受到高科技所帶來的便捷。由此可見，機電一體化的產品勢必要朝著網絡化的方向去發展。
4、微型化
二十世紀八十年代末所興起的微型化是說，機電一體化朝著微型機器‘微觀領域發展。而微機電一體化的產品有著體積小、運動相當的靈活、耗能少的優勢。在醫療、信息等方面有著絕對的優勢，
5、綠色化
隨著工業日益的發達，給人們的生活可以說帶來了翻天覆地的感覺。任何事物都存在著兩面性，在享有物質豐富生活舒適的同時，我們的資源減少了，生態環境被污染了。便開始呼吁環保，在這種環境下綠色無污染的產品就產生了，而綠色化儼然成為了時代的一個趨勢。綠色無污染的產品從設計到銷毀的過程中，完全符合特定的環境要求和人類健康的要求，把對生態環境的危害降到最低。把環保的概念與機電一體化的產品相結合，有一定的發展前景。而綠色的機電一體化是指，使用的時候不污染環境，還可回收利用。
6、系統化
系統化所表現出來的重要特征之一，就是關對系統體系結構進一步的運用開放和模式化的結構。整個系統可以隨意靈活的組成形態，并進行任意的剪裁組合，以便于實現多子的系統控制和管理。特征之二就是通信的功能加強了，在未來的機電一體化會更加的注重產品和人之間的關系。機電一體化的人格化有兩個含義，第一個就是最終使用機電一體化產品的對象是人，不管在怎樣的賦予機電產品一體化人的情感和智能。使之人性越來越明顯，尤其是家用的機器人，最高的境界就是實現人機一體化。而另一個含義是指模仿生物的機理，從而研制出各種機電一體化的各種產品。實事也是如此。很多的機電一體化產品都是受到動物的啟蒙而研究出來的。
結束語：
所以得出的結論就是機電一體化的出現并不是孤立存在的，它是由許多科學技術不斷的發展所得出的結晶，也是社會生產力發展到一定程度必然的結果。機電一體化的技術將會成為二十一世紀機械工業的主角。在各個方面都可以帶來明顯的社會效益和經濟上的效益。隨著科學技術不斷的發展，各個技術之間互相融合的的趨勢也隨之越來越明顯。以機械技術和微電子的技術有效的結合起來，成為機電一體化技術的主體。成為機械工業的必然發展趨勢，機電一體化技術的發展前景也將會越來越寬廣。
參考文獻：
[1] 田雙月.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].工業設計,2011,(6):217-218.
[2] 張葆青,閆石,陳爽等.機電一體化技術的現狀與發展趨勢[J].機床與液壓,2011,39(24):105-106,121.DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2011.24.037.
一、緒論
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。
二、機電一體化概要
機電一體化是指在機構的主要功能即動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
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。但其基本特征可概括為:機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、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。同時,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其他新技術的簡單組合與拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純機械技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械技術,其主要功能依然是代替和放大的體力工作。但是發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
三、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。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70―80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。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。這個時期的特點是:第一:機電一體化(mechatronics)一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認;第二:機電一體化技術和產品得到了極大發展;第三: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年代后期至今為第三階段,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的研究和應用。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,也取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
四、機電一體化的發展趨勢
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,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:
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中日益得到重視,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、高速度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。如研制集成減速、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,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化。20世紀90年代,計算機等學科技術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。現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(home net)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(computer integrated appliance system, 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。
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。
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
引言
眾所周知，現代科學技術極大地推動機械工業領域的技術改造和革命。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。近些年來，我國的計算機技術和微電子技術得到了長足的發展。在此基礎上，這些技術被廣泛應用到了機械工業領域，形成了機電一體化，不僅對機械工業的產品功能、構成和技術結構產生了重要影響，而且也給機械工業的生產方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業生產從“機械電氣化”時代邁入了“機電一體化”階段。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，不僅深刻影響著機電一體化的發展趨勢，而且深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，并以蓬勃的生機向前發展。
1機電一體化概述
機電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出，是將機械和電子技術集成結合起來所構成的系統的總稱。作為一門新型學科，機電一體化已經建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進步不斷得到充實和更新。機電一體化的基本特征表現在:它從系統的視角出發，成功將微電子技術、機械技術、自動控制技術、信息技術、計算機技術、傳感測控技術及電力電子技術的應用有機結合起來。作為一種系統工程技術，機電一體化通過對各功能單元進行合理布局與配置，使這些功能的高質量、高可靠性、低能耗價值得到了充分的體現，實現了優化系統的目的。一個所謂的機電一體化產品或機電一體化系統就由此產生。所以，“機電一體化，，涵蓋“技術”和“產品”兩個方而。需要特別指出的是，機電一體化技術并不是微電子技術、機械技術等新技術的簡單拼湊，而是將以上技術群進行有機融合的綜合技術。正是這一點，使機電一體化在概念上與機械電氣化相區別。從發展歷程看，盡管從純技術發展到機械電氣化，但這樣的機械工程技術仍屬傳統機械。進入到機電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動處理信息、自動檢測、自動調節與控制等許多新的功能。形象地說，機電一體化產品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動，實現人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實現了感官與頭腦的延伸。這一點也在功能上將機電一體化與機械電氣化區別開。這個定義強調它將扮演越來越重要的角色機電整合。它在復雜的非線性上下文包括電腦和數字信號處理器(dsp)，它存儲和處理信息、通訊和互聯網，這發送信息，以及各種計算機輔助設計(CLAD)軟件。
2國內機電一體化技術應用現狀
當前我國正處于市場經濟的發展階段，盡管較之以往我們的機電產品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰，思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術產品的水平和性能，對于完善我們的市場經濟制度也大有裨益。從促進產業結構調整，推動完整的機電一體產業形成的角度看，我們的機電一體化而臨以下兩點任務:其一，要進一步推動傳統工業技術升級，實現節能高效，這就需要對傳統產業進行微電子技術改造。其二，大張旗鼓地開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。
首先，在技術政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環保標準的傳統產業進行限制，加快對落后產品的淘汰。同時，要鼓勵對傳統產業實施機電一體化技術改造。
其次，我國機電一體化產業覆蓋而廣，發展迅速，而我們的財力、人力和物力是有限的，產業的規劃和發展不可能而而俱到，所以我們應建立機電一體化行業“協會”性質的統管合作機構，并賦予其職能，既有利于深入的行業調查，指導行業布點布局的調整，發展重點項目，又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發展計劃和戰略規劃，以避免開發上重復、生產上撞車。
再次，通過“協會”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業信息平臺，及時分享更多的行業內部信息，二來可以增加產業在社會上的認知，使行業內外都重視和支持“機電一體化”的發展，既可以吸引外商到我國投資發展“機電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調配資源。同時，盡管人民幣升值短期內會減緩我國機電產品出口，但對技術貿易來講，卻可以利用此時的時機，大量引進相關產業的先進技術，反哺自身加工業，提高企業的利潤空間。作為世界上最大的發展中國家，大力發展機電一體化技術，用微電子技術改造傳統產業，開發數字化、智能化機電產品，既是振興我國傳統機電工業的新鮮血液和源動力，也是一條促使機電行業產業、產品結構調整日益完善的捷徑。
3機電一體化技術發展趨勢
Electrochemic-mechanical系統(MEMS)一直是一個近年來熱門研究領域。它也是一個快速增長的行業，它們的大小已經超過100億美元，數以百萬計的MEMS一直在等產品汽車安全氣囊和噴墨打印機。MEMS技術已經應用到開發微型光學開關來處理高卷數據和話音通信的通信。MEMS本身是一個機電一體化極好的例子。作為另一個措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術倡議關于人口統計學的改變，ASME報告中，“人口統計學是第二強大的力量改變世界的經濟和社會。在未來40年，世界人口預計將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進入高級成熟度然后年老。“然后，報告觸動了幾個具體的方而包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報告中沒有討論ASME，這種趨勢將激勵機電朝著人性化方向發展，如護理機器人的研發被稱為人類友好的機電一體化。美國機械工程師協會(CASME)最近發表了一份報告，題為《機械工程在21世紀的發展趨勢》，其內容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進展和今后發展的趨勢。它從以下四個類別描述了工程學的變革趨勢:技術變革、人口變革、經濟變革和社會變革。隨著科技的進步，以下八個領域將會是機電一體化發展的主要途徑:信息技術、微型化、材料科學、生物工程和醫藥、能源、運輸、環境工程和制造業等。
4結論
在經濟全球化趨勢逐漸增強，市場競爭日趨激烈的當今社會，機電一體化的發展對優化本國的產業結構和發展本國經濟具有至關重要的作用。機電制造思維是基于現代工程教育而逐步興起和發展起來的。機電一體化的出現不是孤立的，它是許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和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。總而言之，機電一體化技術作為機械技術，信息技術，電子技術和計算機技術的融合、發展與延伸，在經濟社會不斷建設發展的過程中占據著極為關鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術未來發展方向，妥善處理機電一體化技術在發展過程中而臨的問題與障礙，推動機電一體化時代的全而發展。
參考文獻:
為適應煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術的發展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質的飛躍。
機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從20世紀70年代中期開始在國外機械上得到應用。20世紀80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在機械上的應用,極大促進了煤礦機電產品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統在國外機械上的應用已相當普及,在我國也是發展的方向,已成為機械高性能的體現。
目前機械的電子(微電腦)控制系統主要用以實現如下功能:
1)在線監控、自動報警及故障自診
即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控,出現故障能自動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現多種在線監控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。
2)節能降耗,提高生產效率
例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC控制系統,節電量就為30%左右,同時生產效率也大大提高了。
3)自動化或半自動化程度的提高
煤礦機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產效率,并減少因操作者的經驗不足,對作業精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO公司合作生產的PM31型液壓支架電液控制系統,就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續動作,也可實現遠程控制和工作面無人操作。
4)其他應用
一些國外生產的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器,能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動機功率,大大提高了能耗經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度,提高了設備的安全性能,提高作業人員操作的安全性。目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制,可實現無人操作,使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,也配備了無線遙控裝置,可遠程遙控也可微電腦編程控制。電子(微電腦)系統的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標。由于煤礦機械一般井下作業,其直接受到潮氣、煤塵、通風、石塊、地質變化等的侵襲,此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統必須滿足井下性能環境要求,能在井下環境溫度下可靠、穩定地工作;抗壓強度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。
