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机电一体化发展的前瞻性分析论文
机电一体化发展的前瞻性分析论文 关键词：机电一体化；技术；
现状；
产品；
制造技术；
发展趋势 摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术 的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体 化技术的发展趋势。
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，导致了 工程领域的技术革命与改造。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”为特征的发展阶段。
一、机电一体化概要 机电一体化是指在机构得主功能、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也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技 术的不但发展，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、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，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。只是，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 以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。机械工程技术有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力。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。
二、机电一体化的发展状况 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。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，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做了大 量的工作，不取得了一定成果，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 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。
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， 同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接 口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一 些大企业逐渐形成。显然，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。
3 网络化 20世纪90年代，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、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了 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。
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。
5 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。
6 系统化 结语 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。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 一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
