机电一体化的现状篇（1）

为适应煤矿机械对性能的要求,仅仅依靠机械和液压技术已显得力不从心。电子(微电脑)控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。

机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外机械上得到应用。20世纪80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及,在我国也是发展的方向,已成为机械高性能的体现。

目前机械的电子(微电脑)控制系统主要用以实现如下功能:

1)在线监控、自动报警及故障自诊

即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

2)节能降耗,提高生产效率

例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高了。

3)自动化或半自动化程度的提高

煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。

4)其他应用

一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器,能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比,从而改变功率,这不仅充分利用了电动机功率,大大提高了能耗经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度,提高了设备的安全性能,提高作业人员操作的安全性。目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制,可实现无人操作,使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,也配备了无线遥控装置,可远程遥控也可微电脑编程控制。电子(微电脑)系统的可靠性是煤矿机械非常重要的一项性能指标。由于煤矿机械一般井下作业,其直接受到潮气、煤尘、通风、石块、地质变化等的侵袭,此外还受到采煤振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子(微电脑)控制系统必须满足井下性能环境要求,能在井下环境温度下可靠、稳定地工作;抗压强度高、抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;较好耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

机电一体化的现状篇（2）

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

引言：现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，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”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并蓬勃向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

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。从字面上的定义可以看出，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.当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1数控机床数控机床及相应的数控技术

经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

2.2柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

3.机电一体化的发展状况及趋势

3.1机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70—80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受，末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

3.2未来机电一体化技术的发展趋势

在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。

此外，新一代的机电一体化系统的开发，设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备，实现各种作业的柔性化和自动化，使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在：

（1）计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统，中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。

（2）智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力，高水平的人机一体化(即虚拟制造技术)，在软件的支持下，有一定自组织能力，自我优化能力，自我修正能力，欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。

（3）绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点，绿色化是指产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

4.结语

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。

机电一体化的现状篇（3）

引言：

机电一体化技术建立在计算机网络技术以及机械技术的基础之上，利用机械设备的自动处理技术，对机械设备进行多功能整合，有效改善设备精度、提升设备性能，使其朝着智能化的方向发展。随着现代科技的进步，促使机电一体化技术不断的变化和发展，微电子技术、传感测试技术、自动控制技术等也逐步融入到机电一体化技术当中，但是机电一体化技术绝不是这些技术的简单叠加，而是将这些技术有机结合，使机电一体化技术的适用范围更加广阔，日常生活中常见的智能洗衣机、空调、照相机等都是机电一体化产品的代表。机电一体化技术的应用，在一定程度上提高了机械工程技术的效率，使机械工程的要求得以更好的满足，实现了机械产品的自动调节、控制与检测，因此，机电一体化技术的发展越来越受到人们的重视，这项技术的未来发展前景将会越来越广阔。

一、机电一体化技术的发展现状

1.机电一体化技术的发展历程

早在上世纪60年代末期，日本企业界就提出了“机电一体化技术”的概念，他们将这一技术取名为“Mechatronics”，即机械技术与电子技术融为一体。直至70年代，人们都把机电一体化看成是机械与电子技术的结合。到了20世纪80年代，信息技术开始逐步发展起来，促使微处理机的性能有所提高，为数控机床、工业机器人以及汽车电子控制系统等机电一体化产品提供了有力的技术支持，超大规模集成电路及微型计算机的出现也为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。进入20世纪90年代后，机电一体化系统中融入了通信技术，使得机械设备变得更加智能，便于操控。机电一体化机械设备的功能更加多样，性能也有了很大程度的提升，尤其是微传感器和执行器技术与半导体技术、机电一体微型化方法相结合，形成了更加精密和集成的“微机电一体化”。随着自动化技术、人工智能技术、光纤技术的不断发展和进步，机电一体化技术逐步建立起完善的科学体系。

2.我国机电一体化技术的发展历史及现状

20世纪80年代，我国开始了对机电一体化技术的研究，国务院对这项技术予以高度重视，并将其列入“863”计划的重点发展项目之一。为加快机电一体化技术的发展，我国提出了发展这项技术的具体实施策略，并成立了专门的研发小组，着重研究如何促进机电一体化技术更快的进步。随着我国经济的发展和科技水平的提高，使机械与电子技术实现了有机结合，尤其是电子计算机技术、自动化控制技术、通信技术的发展，为机电一体化技术奠定了坚实的发展基础。尤其是我国自主研发出了微型计算机以及大规模的集成电路，这为机电一体化技术的发展提供了更为充足的条件。进入20世纪90年代，我国的机电一体化技术有了更为深入的发展，各种高科技技术逐渐被应用到机电一体化技术的研究当中，使机电一体化系统更加智能化，促进了机电一体化技术的快速发展。目前，我国已建立了计算机集成系统工程研究中心，很多企业通过实施计算机集成系统应用示范工程获得了巨大的经济效益，计算机集成系统也被广泛应用于诸多领域，得到了各行各业人们的关注。另外，我国现在已掌握了工业机器人操作机的设计制造及程序优化等技术，能够独立生产机器人的关键元器件，开发出适合各行各业作业的多种机器人，为企业的发展提供了便利。

二、机电一体化技术未来的发展趋势

机电一体化技术的应用对于机械产品的制造和加工起着非常重要的作用。就目前的状况来看，高智能将成为机电一体化技术未来的主要发展方向，智能机器人将变得更加普及。在控制系统的指引下，智能机器人将会具有一定的判断及推理能力，并根据不同指令自主学习相关知识，代替人类完成一些复杂的生产工作，使人们得到所需产品的同时，提高生产效率。因此，高智能化将成为机电一体化技术的主要发展趋势，研究人员将会根据不同层次的需求编写不同的控制系统，让机器人可以更好的为人类的生产生活而服务。

机电工业的不断发展，为人们的生活提供了极大的便利以及丰富的物质生活，但同时也对资源进行过度的开发，对生态环境造成了一定的恶劣影响。随着人们环保意识的增强，绿色生产、绿色产品越来越受到人们的欢迎。因此，未来的机电一体化技术将朝着绿色化的方向迈进，即以减少对环境的危害或对环境无危害为根本出发点，最大限度的回收与利用报废设备及产品，使用更加环保的生产原料及生产技术，使研发过程及产品符合环境保护的标准，以保证产品的市场价值。

计算机网络技术的兴起与发展推动着各行各业的发展，并且充分将全球资源整合，使企业间的竞争更为激烈。将计算机网络技术应用到机电一体化技术当中，不仅实现了机电一体化设备的远程自动化控制，而且使我国对于国际上一些先进的机电一体化产品有了更加深入的研究，促使国内机电一体化技术的发展趋于成熟。可以说，未来的机电一体化技术将会更加网络化，使机电一体化设备的无人值守运行成为现实，同时也能够让机电一体化技术的新产品通过便捷的途径得以向市场推广。

目前我国有很多企业生产机电一体化的产品，但是由于所生产的产品缺乏统一的标准，因此在生产过程以及以后的使用过程中难免会遇到麻烦。因此，这就要求机电一体化产品实现模块化，即将这些产品划分为独立的模块，使每个模块可以在机械设备更好的发挥其应有的功能，以适应不同生产的需要。模块化技术能够在一定程度上减少产品开发及生产的成本，使不同产品的零部件之间实现通用，这对产品的维修性、装配性与拓展性的提高也起着一定的促进作用。模块化的设计与制造也将成为未来机电一体化系统的发展趋势，并且随着微机械电子技术的发展而逐渐普及。利用这些模块，可以方便快捷的生产出各种新型机电一体化产品。

随着纳米技术的不断发展进步，很多领域的生产设备实现了“由大及小”的过渡，尤其是机电一体化技术，也逐渐朝着微型化方向发展。微型化，即机电一体化设备向微型机器及微观领域发展的趋势，微型化产品的体积小，耗能低，机电一体化产品的微型化使得其应用范围更加广泛，由此来看，微机电一体化技术是机电一体化技术的必然发展趋势，具有广阔的发展前景。

三、结论

我国机电一体化技术的发展受到了国家的重视和支持，获得了巨大的发展和进步。但是我国的机电一体化领域在某些技术方面还存在着不足，与发达国家相比还存在一些差距。因此，为了使我国机电一体化技术和产品的技术占有率和核心竞争力有所提升，国家应该继续鼓励机电一体化技术的研发和产品的开发，加大支持力度，采取有效措施提高机电一体化系统的研发能力，以促进我国机电一体化技术的进一步发展。

参考文献：

[1].张建宝. 浅谈煤矿机电一体化技术的发展趋势及展望[J]. 科技信息. 2013（18）

[2].胡家华. 机电一体化技术的应用及其发展趋势[J]. 中国高新技术企业. 2011（21）

机电一体化的现状篇（4）

关键词： 机电一体化 现状 发展趋势

一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

(一)智能化趋势

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,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。

(二)模块化趋势

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是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

(三)网络化趋势

计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

(四)微型化趋势

机电一体化的现状篇（5）

一 、机电一体化的来源与发展

机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本在20世纪70年代初提出来的，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已经得到包括我国在内的世界各国的认同，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化和光机电一体化技术。

机电一体化的发展可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段。这一阶段的机电结合技术，对战后经济的恢复起到了积极作用。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70～80年代为第二阶段。这一时期计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。这些研究，促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

二 、我国的发展现状

80年代以来，以信息技术、生物技术、新材料等高技术为中心的新的技术革命浪潮有力地冲击着全球，它对生产力的发展，人类创造力的发挥、产生了巨大的影响，引起了经济、社会、文化、政治、军事等各方面深刻的变革。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位老科学家给中共中央写信，提出要跟踪世界先进水平，发展我国高技术的建议。这便是重要的863计划，其中最重要的一点就是自动化技术领域，充分的考虑到机电一体化的使用价值和市场期望。许多有志之士为国家机电一体化做出了杰出的贡献，为机电一体化与国际接轨打下了非常好的基础，虽然我国现在的机电一体化的技术和欧美国家日本比起来有一定的差距，但是和巴西等发展中国家比起来却是排在最前沿的，这要归功于改革开放的发展所带来的机遇和国家的大力支持，使得机电一体化能够得到优先发展的权利，在这一时期内取得了非常丰硕的成果。

（一）计算机软件方面

20世纪90年代随着cims的推广和运用，我国建成了cims试验工程中心和7个开放实验室的硬件环境，在全国范围内部署了很多的cims的研究项目，国家投入了大量的资金在这个项目上面，并很快在产品设计自动化，网络数据库技术，cims集成技术等方面取得非常丰硕的成果，但是但部分的大型机械制造企业和绝大部分的小型机械制造企业主要局限于cad和管理信息系统。基层自动化还比较薄弱，国内的大部分数控机床的编程非常的复杂，没有发挥应有的作用。因此，与工业相对比较发达的欧美国家等还有一定的差距。

（二） 数控技术方面

中国于1958年研制出第一台数控机床，在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。

（三） 工业机器人方面

我国的工业机器人研究开始于20世纪70年代，由于当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平也比较低。1985年，随着工业发达国家开始大量应用和普及工业机器人，我国在“七・五”科技攻关计划中将工业机器人列入了发展计划，由当时的机械工业部牵头组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人攻关，其他部委也积极立项支持，形成了中国工业机器人第一次高潮。但是，我国目前还没有像日本的FANUC和德国的KUKA那样的形成规模的工业机器人制造厂，工业机器人产业目前在我国还仅仅处于萌芽阶段。

三、机电一体化的前景

在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。机电一体化的前景更趋向于环保化，智能程度更高，体积也更小、更方便的方向发展。

（作者单位：长江大学文理学院机械5091班）

参考文献：

[1]李运华等编著.机电控制[M].北京航空航天大学出版社.2003.

机电一体化的现状篇（6）

随着电子技术、机械技术、计算机技术的发展，出现了机电一体化这门发展迅猛的新技术。微电子技术以及大规模集成电路的发展又给机电一体化带来新的生机。随着科学技术的不断发展，机电一体化技术还将被赋予新的内容。

一、机电一体化的概念

机电一体化是指在机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机电一体化技术的现状

欧美等发达国家对机电一体化技术研究较早。但在初期，由于电子技术发展的局限，机电一体化技术发展缓慢。随着计算机技术、控制技术、通信技术的不断进步和大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，机电一体化技术有了充分的基础，得到了极大发展。到20世纪90年代以后，一方面光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；同时，由于人工智能技术、 神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步， 为机电一体化技术开辟了新的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的理论基础，逐渐形成完善的科学体系。

我国大约从20世纪80年代初开始在机电一体化方面进行研究和应用， 国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”。在制定发展规划和发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响，许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了可喜的成果：人工神经网络、专家系统等研究成果不断应用到机电一体化技术上来，数控技术、机器人和计算机集成制造系统等方面也取得了长足的进展。但是我们也清醒地看到，与日本、欧美等先进国家相比我国的机电一体化技术仍有相当差距。

三、机电一体化技术的发展趋势

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展进步有赖于相关技术的进步。纵观国内外机电一体化技术的发展动向，其发展的方向主要有智能化、模块化、网络化、微型化、人性化、绿色化。

1、 智能化

赋予机电―体化产品以某种程度的智能是机电一体化永恒的追求，智能化是机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一，也是21世纪机电一体化技术发展的主要方向。机电一体化产品智能化的途径多种多样，包括模糊逻辑控制技术、专家系统技术、人工神经网络系统、智能工程等。

2、 模块化

和其他的技术发展类似，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接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但很重要的事。有了标准接口的单元，产品的兼容性大大提高，而且开发新产品的周期也会更短，这对于机电一体化企业来说是发展的必然。

3、 网络化

20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。网络的普及使得基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

4、 微型化

微型化是机电一体化向微观领域发展的趋势。微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMs工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMs器件和系统，如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器)，各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微弹簧以及微机器人等)。

5、 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给产品赋予人的智能、情感和人性，使产品和人之间的关系更加和谐显得愈来愈重要，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，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，这些都对未来的机电一体化产品提出了更高的要求。

6、 绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。机电一体化产品的绿色化主要是指在其设计、制造、使用和销毁时都应符合环保和人类健康的要求，以求把对生态环境的危害降到最低。

四、结语

机电一体化作为高新技术的重要代表之一，是现代制造业的基础和核心。发展以机电一体化为基础的现代制造业将对传统制造业的全面优化升级起到巨大的促进作用，同时也将对经济的发展产生巨大的支撑、拉动和提升作用。在市场经济条件下，立足技术创新和自主开发，机电一体化的发展前景必将越来越广阔。

参考文献：

[1]韩瑞宝.我国机电一体化技术的发展趋势[J].应用科学，2008,(3).

[2]孟宝金.机电一体化发展现状的分析研究[J].航海工程，2009,38(1).

[3]曲文君.机电一体化技术的发展趋势和应用研究[J].电气与自动化，2009,38(4).

[4]王成勤，李威，孟宝星.智能控制及其在机电一体化系统中的应用[J].机床与液压，2008,36(8).

机电一体化的现状篇（7）

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

1机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2 机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

3．1 智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。

3．2 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、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，cias)，能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3．4 微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（mems），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，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3．5 环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。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。

3．6 系统化

未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

机电一体化的现状篇（8）

1 机电一体化的发展过程

目前，人们普遍将机电一体化的发展概括为三个阶段：一是二十世纪六十年代之前；在这之前人们开始将电子技术应用到机械产品上，尤其是随着二战的爆发，加快了电子技术和机械产品的结合速度。随后这些技术逐渐在人们的生活中得到应用，也极大的促进了经济的发展。但是，由于电子技术并不成熟，在很大程度上限制了机电结合技术的应用和发展。二是二十世纪七十年代至八十年代之间；在该时期内是机电一体化技术发展的一个鼎盛时期，尤其是伴随着计算机技术、通信技术等技术的快速发展以及应用，以及集成电路的规模化、微型计算机的发展，这些技术的产生都为机电一体化技术的发展打下了坚实的基础。而且，机电一体化也受到了很多国家的关注，发展十分迅速。三是九十年代后期；随着计算机技术等相关技术的成熟和在机电控制中的应用，机电一体化技术已经开始向着智能化的方向发展。在这一时期，伴随着机电一体化技术体系的不断研究和完善，在很多领域都已经实现了机电一体化，而且光机电一体化技术的出现和应用也丰富了机电一体化系统。

我国研究机电一体化技术的时间相对较晚，是从二十世纪八十年代开始的，在经过了几代人的共同努力，取得了较为满意的成果，而且在促进我国经济发展方面也做出了巨大贡献。但是，我国现阶段机电一体化技术发展仍然存在以下几点问题：首先，机电一体化的基础理论研究方面，科研力量不足，自主研发能力较差。尤其是在一些重要的机电技术领域的研发，和发达国家相比存在很大的差距。其次，没有充分体现出一些科技含高的技术产品，对我国经济发展的推动作用并不明显。最后，机电一体化产品的质量和设计水平还需要不断的提高。针对这三点问题，需要在今后的工作上有针对性的进行改进，促进机电一体化技术的健康稳步发展。

2 国内机电一体化技术应用现状

当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5， 6]。

首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持 “机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径。

2 机电一体化的核心技术

2.1 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是采用钢铁材料为主创造的，为了减轻质量，除了在结构上加以改进外，主要应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了质量，才有可能实现驱动系统的小型化，在控制方面才能够改善快速响应特性，减少消耗能量，提高效率。

2.2 信息处理技术

机电一体化是与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用分不开的。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

2.3 驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件―传感器―电机三位一体的伺服驱动单元。

2.4 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅给信息传递和维修带来方便，而且可以简化设计。目前，正致力于发展低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

2.5 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

3 机电一体化的发展趋势

3.1 智能化

智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.3 微型化

微型化兴起于20 世纪80 年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），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， 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3.4 绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源， 回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品， 具有远大的发展前途。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。

参考文献：

[1]郭伟民.机电一体化技术的应用和发展[J].中外企业家，2014（8）.

[2]周玮.机电一体化技术的发展与应用[J].新材料新装饰，2014（3）.

机电一体化的现状篇（9）

Status and development of the mechatronics technology

Wan Xing-li

(Shaanxi Han and Tang Dynasties Computer Co., Ltd Xi''an Shaanxi 710061)

【Abstract】The continuous development of modern science and technology, has greatly promoted the cross-penetration of different disciplines, has led to the technological revolution and the transformation of the fields of engineering. The advent of CNC machine tools, and wrote the first page of the history of the "mechatronics"; microelectronic technology for mechatronics, mechatronics implementation.

【Key words】Mechatronics;Organizations;Construction

1. 机电一体化概要

机电一体化是指传统的机电产品采用电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化产品分系统和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2. 机电一体化技术的发展历程

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。有些相关技术研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70～80年代为第二阶段，称为快速发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。机电一体化技术和产品得到了极大发展。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

3. 发展“机电一体化”面临的形势和对策

机电一体化的现状篇（10）

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

目前，随着经济水平的提高和科学技术的进步，生产过程中对工程机械的性能要求有所提高，电子控制技术已被工程机械众多领域广泛采用。同时，随着进口和国产的高精度机械生产设备使用数量的不断增加，管理好它们并使之发挥更大的功效就成为许多企业在工程施工中所关注的焦点。为了能够帮助施工企业以及工程机械操作人员更好地了解相关电气与电子控制装置的功效、性能、类别等，本文就现就机电一体化在工程机械上的应用现状及前景进行论述。

1 机电一体化技术优点

1.1 安全性能高

机电一体化产品在很多领域具有较强的功能，其中包括有监视、报警、自动保护等方面。工作中发生一些电力故障的时候，机电一体化产品能够自动启动保护措施，使人和设备的损害降到最低，提高了使用设备的安全性能。

1.2 较高的生产能力

机电一体化产品自动处理信息和自动控制能力很强，在控制和检测方面的灵敏度和精度等都很高。机电一体化产品有自身的控制系统，通过启动这个系统可以使机械执行机构按照设计的要求完成动作，可以保证工作完成的质量和产品的高合格率。机电一体化产品的生产能力也随着自动化的成功实现得以提高。

1.3 较高的使用性能

机电一体化产品采用了数字显示和程序控制，这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少，方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作，更先进的产品还能够筛选工作程序。

1.4 适用范围大

机电一体化产品具有复合技术和功能，不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电一体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

1.5 维护方便

程度的控制可以对安装调试机电一体化产品，在其控制系统中输入控制程序就可以对产品进行调控了，这样就不用改变产品的零件或者哪一个部件了。机电一体化产品还能够对工作中的故障自动进行检验和监视等，并且可以自动采取应对措施。工作对象不同时，具有存储功能的机电一体化产品可以根据存储的执行程序自动工作。

2 工程机械中机电一体化的应用现状

2.1 机电一体化和工程机械的关系

在工程机械领域引入机电一体化技术大大提高了机械性能，而工程机械性能的不断提高也使机电一体化应用更加广泛，两者相互影响，共同促进形成了一个良性发展的循环系统。

2.2 机电一体化对工程机械功效的改进

现代工程施工通常要求工程机械具有较高的性能：①机械功效高且能耗小；②自动化程度及精度越高越好；③操作安全、简单，使用寿命长；④较高的技术性价比；⑤较低的使用成本；⑥具备运行状态的监视功能、自动报警及故障自诊功能，以降低停机维修频率，提高工作效率。以下对工程机械的电子控制系统功效进行具体说明：

2.2.1 及时发现故障，提高设备利用率

监视功能、自动报警及故障自诊功能即针对工程机械的传动系统、制动系统、工作装置、液压系统及发动机的运行状态实施电子监视，一旦工程机械在运行过程中出现异常情况，能够发出自动警报，同时准确地对故障部位进行定位，因此，能够最大限度地提高操作人员的工作安全性及工程机械的使用效率，使机械设备的维修工作难度降低，缩短停机维修时间，降低维修作业频率，延长设备使用寿命，最终提高机械设备的利用效率，降低生产成本。

2.2.2 降低能耗，提高生产效率

与传统工程机械相比，现代工程机械的能源利用率高出很多，目前国家正在倡导节能减排，这就要求对能源利用率低的传统机械设备进行节能改造。

2.2.3 提高作业精度和作业效率

现代工程施工中的水泥混凝土搅拌设备应用了先进的微机控制电子称量系统，使称量过程最终实现了现代化，成品料的作业精度和作用效率得以保证。沥青混凝土摊铺机设备采用了自动找平系统，使工程施工质量得到了很大程度的提高；同时，供料系统中引入的超声波技术也提高了沥青混凝土摊铺机的摊铺质量。而电子控制系统应用于铲运机铲斗刀刃、平地机刮刀以及推土机铲刀中，不仅可以使作业精度和作业效率得到提高，还能使操作人员的劳动强度降低。

2.2.4 降低劳动强度，提高劳动生产率

在工程机械领域实现自动化或半自动化控制，可以大大降低操作人员的劳动强度，提高设备的工作效率和劳动生产率，还能降低由于操作人员缺乏经验造成的对作业精度的影响程度。如日本小松公司生产的挖掘机配备轨迹控制系统，它能够根据操作者所操控的铲斗运动轨迹，自动感应不同角度的传感信号，控制斗杆和铲刀的运动，自动进行斜面精确挖掘、断面沟槽等动作，大大提高了机械设备的利用效率，进而提高了劳动生产率。

3 工程机械中机电一体化的应用前景

机电一体化的发展依赖于电子、控制、光学、计算机信息等多种技术和学科的发展，其在工程机械领域的应用趋势可概括为以下几点：

3.1 智能化

作为21 世纪机电一体化的重要发展方向，在工程机械领域，智能化的应用趋势将更加明显。从目前看来，人工智能方面的研究越来越多，数控机床与机器人的智能化应用就是其中的重要表现。我们通常所说的智能化是指在相关控制理论的基础上，通过对运筹学、人工智能、模糊数学、计算机科学、心理学、生理学等新思想、新方法在工程机械上的分析和应用，使工程机械的行为能够具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以满足机电一体化的更高要求。虽然使工程机械具有等同或接近人的智能是不可能的，但工程机械的智能化仍是时展的大势所趋。

3.2 模块化

随着科技的进步和社会分工的不断深入，机电一体化产品的种类和数量也越来越多，因此，机械产品的电气接口、动力接口和机械接口等的生产一定要实现标准化，这虽然比较复杂却至关重要，所以说，模块化是工程机械机电一体化发展的一项长期而又艰巨的任务。模块化有利于各部件或单元之间的匹配，例如研制集智能调速、减速于一体的动力单元，或具备图像处理、视觉、识别等功能的控制单元等。唯有如此，才能促进社会的进一步分工，加快新产品的研发速度，扩大工程机械的生产规模。模块化必将进一步促进机电一体化在工程机械中的应用。

3.3 信息化

计算机网络技术的迅速发展也必将促进机电一体化在工程机械中的应用。新型的机电一体化产品只要质量可靠、功能强大，具有很好的经济价值和社会价值，就会在最短的时间内借助网络迅速畅销。此外，远程控制技术和监视技术将会在工程机械中得到越来越多的应用。总之，机电一体化将逐渐趋向网络化和信息化。

3.4 环保化

工业化进程的不断深入虽然在很大程度上改善了人类的生活质量，但也对我们的生存环境造成了严重的破坏，导致了自然资源的大量浪费。21 世纪以来，社会对环保的关注和投入越来越多，公众的环保意识也在不断加强，绿色产品的概念和设计制造已成为新形势下的必然趋势。工程机械产品在其设计、制造、使用和销毁的每个环节，都要适应环保的要求，满足人类对健康的需求，提高资源的利用效率。所以，绿色机电一体化产品将会在工程机械中占据优势。

3.5 系统化

系统化的表现特征主要有以下两点：①工程机械系统体系结构将进一步采用开放式和模式化的总体结构，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；②机械的通信功能将得到极大的提高。

4 结束语

随着机电一体化技术在工程机械领域占据的优势和广泛应用，受到了越来越多企业的重视，从而为工程机械领域作出更大的贡献。作为工程机械的管理者和使用者，我们也必须顺应科技发展的潮流，尽快地了解、学习和掌握机电一体化技术，只有这样才能更好地参与到现代化的工程施工当中，为我国的建设事业作出更大的贡献。