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关键词：机电一体化 发展过程 前景展望
现代科学技术的发展，使得单纯的单一学科应用已远远无法满足人类社会的生产生活需要。各学科相互渗透，相互促进，为新的技术改革，知识创新提供契机。机电一体化技术就是在这样的背景下发展而成的。
一、机电一体化技术简介
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成的。最早提出这一概念的是1971年日本杂志《机械设计》一书的副刊。时至今日，机电一体化这一概念已经广泛的被接受和应用。
机电一体化技术并不是单纯的机械学与电气或电子学的结合，而是在上述两种技术的基础上融合了信息技术，传感器技术，自动控制技术，计算机技术，接口技术，信号变换技术以及软件工程技术等多种科学技术，并不断发展，广泛应用的一门新兴科学技术。
二、机电一体化技术的发展状况
（一）、世界范围内的发展
20世纪60年代以前为初级阶段。这一时期，人们在生产生活中并没有刻意的将机械学与电子学技术结合起来，而是不知不觉的利用电子技术的成果来完善机械产品的性能，这便出现了最早期的机电一体化技术。期间发生的第二次世界大战，促使了机械技术与其他技术的融合。战后，这些技术由军用逐渐应用至民用范围，但并没有提出机电一体化这一概念，没有将多技术的结合推广。
20世纪70到80年代是这一技术蓬勃发展的时期。由于计算机技术的出现和迅速发展，大规模的集成电路和微型计算机开始出现，这位机电一体化技术的发展奠定了坚实的基础。正是在这一阶段，Mechatronics一词被提出并逐渐被认可，机电产品大量涌现，世界各国逐渐对这项技术给予大力支持。
20世纪90年代开始，机电一体化技术进入新的阶段。这一时期，通信技术、光学技术以及微细加工技术与机电一体化技术逐渐结合，出现了微机电一体化和光机电一体化的分支。同时，机电一体化技术本身的研究日益成熟，对机电一体化技术的建模研究、分析和集成方法以及机电一体化的整个科学体系的研究，使机电一体化技术的基础更加完整，理论体系更加完善。
（二）我国机电一体化技术的发展
[1]我国是从20世纪80年代初才开始这方面技术的研究。国务院成立了由杰出科学家带领的机电一体化领导小组，并将这项技术列入“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诸多影响。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，虽然都取得了一定成果，但与日本、欧美等先进国家相比仍有相当大的差距。
三、机电一体化技术的发展趋势
在半个世纪左右的发展中，人类生产生活对机电一体化技术不断提出更高的要求，推动机电一体化技术产品的智能化、模块化、网络化、系统化、绿色化和微型化程度快速发展。其中智能化和自动化更是机电一体化技术的重中之重。
智能化是目前形势下大部分技术所共有的发展方向，也是机电一体化技术与传统机械技术的重要区别之一。随着智能控制技术的进一步发展和人工智能技术在生产设计活动中被越来越重视，机电一体化技术的智能化发展迅速。在更高速的微处理器出现以及运筹学、仿生学等技术的辅助下，机电一体化产品更好的拥有人类的部分智能。
机电一体化技术的发展必须标准化、系列化。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。必须制定出一系列标准，将各个单元、接口统一化，以便扩大规模生产。但由于这项技术刚刚兴起，做到标准化系列化还很难。
网络技术迅速发展，为机电一体化技术带来了新的影响。网络的普及使得基于网络的各种机电产品远程控制得到很大发展。而总线技术和局域网技术的发展，带动了家用机电产品系统化，集成化的发展。
[2]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。另一个表现是通信功能的增强。机电产品的发展趋势是更加注重人格化，机电一体化的人格化有两层定义，首先，就是模仿生物生理机能，设计各种机电产品。另外，机电一体化产品归根到底是人在使用，赋予机电产品人的智能、情感、个性愈发重要，其总重目的便是人机一体。
在生态环境问题愈发重要的今天，机电一体化技术的绿色化成为一个新的重要课题。绿色机电产品是指产品在设计、试验、生产以及回收销毁等方面对生态环境无害或危害极少，资源利用率高。设计、使用绿色机电产品，是机电一体化技术发展的必然趋势。
机电一体化技术的微型化指的是机电产品向微型机械及微观领域发展。这一概念兴起于20世纪80年代末，国外称其为微电子技术。微电子产品体积小、耗能低、灵活性高，可广泛应用于生物、医疗、军事等方面。而机电一体化技术微型化的一个挑战就是必须采用超精加工技术进行生产制造，如果在这一方面有了较大的发展，那么机电一体化技术的微型化将有质的飞跃。
综上所述，机电一体化技术是社会劳动力发展的产物，也是现代科学技术发展的重要组成部分。机电一体化技术融合多学科种类，使传统的机械预设方法和预设概念发生着革命性的变化。伴随着现代科学技术的不断创新，机电一体化技术的发展前景也将愈发光明。大力发展这一先进技术，不仅是人类文明发展的要求，也是创新理念，振兴工业的必经之路。
参考文献：
[关键词]机电一体化；发展趋势；现状
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0238-02
0 引言
新型技术和新型工艺的不断涌现促进了机械工业的发展和进步。机电一体化技术的应用深刻地影响着人们的生产和生活。同时，作为衡量一个国家综合国力的指标，机电一体化技术和各国的通信事业、交通事业以及航天事业等息息相关。因此，机电一体化技术作为一种必然的发展趋势，已经引起了各国的关注。
1 机电一体化的相关概念
相比于西方发达国家，我国的机电一体化技术的发展步伐相对缓慢[1]。机电一体化起源于20世纪70年代的日本杂志――《机械设计》，是集机械和微电子技术于一体的一门集合技术。机电一体化技术主要是通过将微电子技术、信息技术以及信号接收技术等多种综合技术进行有效地整合，从而应用于实际的混合技术中。
作为一门自成一体的新型技术学科，机电一体化所涵盖的技术和产品具有多功能、安全性高以及消耗少等优势。我国的机电一体化技术由于受传统工业的影响较大，同时受经济和技术等条件的束缚，还需要进行不断地完善和改进。
机电一体化的相关产品和技术主要可以分为三个部分，其分别为电子、相关软件以及机械三大模块[2]。作为多种新兴技术形结合的产物，机电一体化技术可以充分地利用不同模块的特点和优势，设计和制造出更多全新的产品，以更好地服务于人类。伴随着科学技术的发展和进步，与机电一体化相关的各项技术开始出现相互融合的趋势，机电一体化技术的应用前景也十分良好。
2 机电一体化技术的发展现状分析
我国的机电一体化技术大致始于20世纪80年代初期，由于受国际关系的影响，机电一体化技术被列入为“九五”特别发展规划中。国家相关部分组织机电一体化研究领导小组开展相关会议，对机电一体化的相关技术进行综合性研究。同时，北京大学、清华大学等国内知名院校和国家研究机构开始逐渐地加大对机电一体化技术的重视。尤其是一些大专院校开始扩大相关专业的招生比例，以培养更多的相关技术性人才和应用人才。尽管如此，我国与西方发达国家的机电一体化水平相比还存在一些差距。
二十世纪九十年代后期发展至今，机电一体化技术开始逐渐地迈向了新阶段[3]。以微电子技术作为核心的高科技技术逐渐被应用于工程机械制造领域中，进而改变了我国工程机械长期落后的困境，同时也促进了相关工业制成品的性能的进步，从整体上将我国的工程机械推进了一个全新的台阶。尤其是在一些楼宇建设中电子监控和自动报警的应用中，如果相关的设备和工程机械出现了故障，电子监控设备以及自动报警系统能够及时准确地为工作人员提供相关信号，以方便工作人员及时地维护和更新。这些设备的应用不仅能够简化工作人员的设备维护工作，而且还能够极大地提高相关人员的工作效率，同时也保障了机械正常运行的安全性。因此，作为现代工程机械发展的一项重要技术，机电一体化技术还需要进一步完善，才能够更好地为国民经济发展而服务。
世界上机电一体化技术相对比较成熟的地区主要是分布在欧洲、美国以及亚洲的日本等。这些地区和国家由于具有雄厚的经济实力和坚实的工业基础，在机电一体化产品的研发方面取得了重大的成就。例如我们较为常见的办公设备――复印机，则是美国的一项重大发明。目前，这些国家和地区在机电一体化技术领域不仅拥有高素质的技术人员，而且还具有灵活的经营理念，从而给自身的发展提供了良好的机遇。机电一体化产品已经开始渗透各个生产领域，同时也开始向集成化方向转变。
3 机电一体化技术的发展趋势探讨
机电一体化技术的发展离不开相关技术的支持。作为一门新兴的边缘性学科，处于发展的良好阶段。机电一体化作为一项核心技术，开始逐渐朝着以下三个方向发展：
3.1 生态效益与经济效益的统筹兼顾
众所周知，工业革命和科技革命的到来虽然给人类创造了大量的物质财富，同时也给环境造成了巨大的压力。日益严重的工业污染给人们的生活带来了极大的不便。因此，随着人类进程的发展，越来越多的企业开始追求生态环保的产品。环保型产品的研发与设计要求其在使用的过程中能够最大程度地减少对环境的危害，同时又能够最大程度地利用有效资源创造更多的物质财富。
机电一体化技术将要求企业能够从生态效益的角度出发，研发和生产更多的环保型产品，从而促进企业的可持续发展。从未来的发展格局来分析，机电一体化信息技术将为生态环保型产品的应用提供坚实的物质基础。机电一体化技术不仅能够提高机械的整体功能，而且还能够地有效克服传统机械系统的缺陷。尤其是类似传统造纸工业的发展，不仅会造成严重的资源浪费，而且还容易导致水土流失非常严重。相反，机电一体化产品的出现将会有效地统筹兼顾生态效益和环境效益，最终促进企业的长远发展。企业在获得经济效益的同时，又兼顾了环境生态效益。机电一体化在这方面显示出了无可比拟的优越性。机电一体化技术以最大限度地利用现有的能源工艺系统，采用最先进的生态生产技术，创造出无污染、无公害产品。
3.2 现代信息网络化格局的优化整合
现代信息技术的发展为机电一体化技术的改进提供了良好的平台。由于机电一体化技术是多种信息技术的综合体，因此未来的机电一体化产品将逐渐朝着网络化格局方向发展。例如，我国在十九世纪八十年代中期将工业机器人的相关研究和开发列入为重点发展项目。同时，部分工业企业已经开始将工业机器人应用于实际生产领域，比如相关的水下作业、智能搬运和装配等。智能化的发展成为了机电一体化技术发展的重要特点。目前，我国的珠江三角洲地区已经有大约100多家企业开始从事工业机器人的研发工作，同时也取得了较为理想的成就。
随着二十一世纪的到来，各个国家相互之间联系也开始不断加强。机电一体化技术的发展也将会对各个国家的工业生产、政治联系以及教育教学等方面带来极大便利。互联网的应用和普及对远程监控技术的发展提供了有利条件。比如河南省郑州市某单位在通信工程的建设中，相关的施工人员可以通过远程监控控制终端的应用，对各个路段的电缆铺设进行及时地跟踪，同时对每一个电缆铺设的地理环境进行自动检测，以便于施工人员操作和控制。不仅如此，在通信设备的运行过程中，网络远程控制人员还可以通过相关设备对各个线路系统进行检测，通过系统的提示从而发现潜在的隐患，并且做出及时的决策，提高通信设备管理人员的工作效率。
因此，机电一体化技术在未来的发展过程中将会利用现代信息技术的优势，构建一个完整的网络化格局，通过对各个模块的不断开发，从而提高产品的整体性能。机电一体化产品将会充分地利用不同模块的特点迅速地产生更多的衍生产品，从而方便各大行业领域的生产工作。
3.3 微型机械产品的开发应用范围扩大
网络化时代的到来，给人们的生产生活带来了全新的面貌，同时也为机电一体化技术的应用提供了契机。越来越多的微型机械产品开始投入应用，进而提高了相关生产领域的工作效率。由于微型机械产品在材料的选择、结构的设计以及定位等方面都具有极大的优势，从而得到了广泛的应用。
例如，医学领域中的腹腔镜手术、胸腔镜手术等，就是利用微创手术创口小，疼痛轻以及出血少等优点，为患者带来了福音。同时，超精密加工技术作为机电一体化技术的应用成果被广泛应用于机床加工以及光学零件加工等领域。尤其是对硬脆材料的精密加工以及抛光等，超精密加工技术都发挥了重要作用。作为尖端技术的象征，超精密加工技术在各个国家的各大领域中扮演着重要的角色。此外，微型机械产品在航天航空事业、信息技术等领域都发挥了其自身独特的优势，促进了国民经济事业的快速发展。微型加工技术以及相关设备的发展速度加快，对微型机械的产生也产生了重要的作用[4]。
因此，机电一体化技术的发展将会使微型机械产品的开发应用范围不断扩展。微型化作为一种发展的趋势也必将会促进机电一体化技术的进步。
4 结束语
综上所述，机电一体化技术的发展是人类社会进步的文明成果。同时，机电一体化技术的应用还有待于进一步探索和研究。各种新型技术的大融合将会使机电一体化技术日益成熟。因此，在未来的发展中各大企业应该加大对机电一体化技术的科研力度，研发出更多有利于人类社会生产的机电一体化产品，从而促进国民经济事业的健康发展。
参考文献
[1] 孙在辉，李金芳，刘瑞香；论我国机电一体化的发展方向[J]；河南机电高等专科学校学报；2009（04）：15.
[2] 程志刚；李瑞琴；董亚峰；黄莉；；机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J]；中北大学学报；2006（01）：112.
【关键词】计算机技术 机电一体化 发展趋势
机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器有了人性化、智能化。
一、机电一体化技术的具体内容
1 机械技术
该技术是机电一体化的基础，着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其他高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造工程中，经典的机械理论与工艺借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
2 计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3 系统技术
以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目的出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
4 自动控制技术
范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5 传感检测技术
系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
6 伺服传动技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性影响。
二、机电一体化系统组成
1 机械本体
包括机架、机械连接、机械传动等，是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。
2 检测传感部分
包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。
3 电子控制单元
是机电一体化系统的核心，负责将来各自传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的进行。
4 执行器
作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
5 动力源
动力源是机电一体化产品能量供应部分，作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
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的一个重要发展方向。人工智能日益得到机电一体化研究建设的重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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、混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使产品具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
2 模块化
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式一项十分负责但又是非常重要的事还需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。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。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
4 微型化
兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型化和微观领域发展的趋势。国外称为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，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。
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）.
【关键词】 机电一体化 形成 发展
机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。
解放和发展生产力是人类社会活动的基本任务。随着时代的进步，人们对于社会生产力的要求也越来越高，传统的生产设备已经不能满足需求。至此，人们努力寻找新的生产方式来更好的发展生产力。伴随着科学技术的发展，人们在不断地探索研究中，多学科技术之间的碰撞结合，很好的解决了一些实际问题，因此，一些新兴的多学科结合技术逐渐兴起并得到了很好的发展。以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
上世纪70年代初日本人提出"机电一体化技术"这一概念，即结合应用机械技术和电子技术与一体。机电一体化是以机械技术为基础，借助计算机与信息技术。采用人工智能技术来实现信息交换、存取、运算、判断与决策等。 再通过系统技术将各种技术组织起来，实现系统各部分的有机连接，最终实现机构的正常运转。
机电一体化的发展大体分为三个阶段：
20世纪60 年代以前为第一阶段，称为初级阶段。
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。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。那时的研制和开发，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70～80 年代为第二阶段，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有了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术、光纤技术等取得巨大进步， 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。
机电一体化的发展趋势是集机械、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和进步。
机电一体化的主要发展方向如下：
1）智能化：智能化是21世纪机电一体化发展的一个重要发展方向。这里所说的智能化是模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求达到更高的控制目标；
2）模块化：模拟化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品的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和非常重要的事。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：计算机技术等的发展的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和发展给科学技术、政治、军事、生活等各个方面带来巨大改革。基于网络的各种远程控制和监视技术的蓬勃发展，网络化已经成了机电一体化发展的一个必然方向；
4）微型化：微型机电一体化产品体积小、耗能少、运用灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有显著优势。也是机电产品的发展的必然趋势；
5）绿色化：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。因此，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：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。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般除RS232 外，还有RS485、DCS 人格化。
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，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广阔。由此可见，"机"与"电"已是不可分割的，"机电一体化"将会迎来更好、更持久的发展。
参考文献
[1]李运华 机电控制[M] 北京航空航天大学出版社。
随着科学技术的快速发展，机电技术得到了很大的提高，其发展趋势正向一体化、自动化和智能化方向发展，从而对机电一体化系统中软件系统的要求越来越高。由于计算机软件控制系统存在一些不规范的因素，与用户的期待值有一定偏差，另外，软件设计中导致整个系统在操作使用上存在缺陷，降低了使用单位的工作效率和生产效益。
一、计算机软件系统在机电一体化中的重要地位
（一）机电一体化的机础
自20世纪80年代初开始，随着中国改革开放的发展，除本身自有的研发不断提高，引进外资的同时，也带来了先进的国外技术和管理，通信技术、计算机技术和控制技术日新月异的发展，奠定了机电一体化发展的技术基础。各种微电子技术、超大规模集成电路技术跨越式的发展，也给机电一体化进程插上腾飞的翅膀。
（二）机电一体化系统的发展方向
智能化是机电一体化系统发展的重要方向。智能化是在控制理论的基础上，综合了计算机科学、生理心理学、人工智能学、运筹学和动力这的新方法新思想，具有模拟人类智能的自主决策、逻辑思维和判断推理能力，从而达到较搞的控制水平。随着数控机床和机械人在智能化中的应用，高速、高性能的微处理器提供了人的部份智能功能，在机电一体化建设中人工智能的研究和运用，大幅降低了工作人员的工作量，大大提高了企业的经济效益。
（三）计算机软件技术在机电一体化的重要作用
计算机技术在机电一体化系统中的重要位置很关键，他是机电技术自动化、一体化智能化的桥梁。在整个计算机系统集成里，计算机硬件只是一个运行平台，他为计算机软件提供优质高效的数据处理，在此集成系统里，真正起到关键作用的是凝聚了设计者心血和智慧的系统软件，可以说，计算机是机电一体化系统的大脑，而计算机软件又是计算机的大脑。
二、计算机软件系统在机电一体化中存在的主要问题
相对机电一体化系统的快速发展，机算机软件系统缺乏同步的快速反应能力，相对其他领域软件的应用和程序语言的发展，更是明显滞后。
（一）编程语言相对滞后
在计算机软件系统对机电一体化系统的应用开发中，目前主要使用的编程语言是C++、C语言和汇编语言，且多数采用VC、TC、BC作为开发平台，这些语言和平台虽然有其他语言不可比拟的优势，如开发成熟，操作易学易懂，但是相对各类功能更强大的开发平台，相对滞后。因为，诸如2.2JBuilder、N1玎和JAvA这些开发平台，他们的高安全性、高速高效、方便快捷的明显优势，将会成为今后机电一体化系和其他领域的主流开发工具。
（二）编程风格差
在机电一体化系统开发过程中，从事软件系统开发的工作人员，多数不专门从事机电一体化的开发人员，他们虽然有奇妙的开发构想和强大的技术实力，但他们在开发过程中无法形成较好的编程风格，在处理匀称合理的代码布局、遵守命名规则和清晰的注释方面，做得不算很好。
（三）软件系统不能满足用户需求
机电一体化系统中，计算计软件系统主要存的问题，是软件系统缺少对整个工程理念、系统理念的软件开发大局观，他们根据软件的系统要求来开发，导致开发出来的软件系统，未能结合用户的实际情况和需求，不能提供更广的选择范围和更多的非专业用户，不能按用户的实际需求量身开发，从而满足不了用户的需求。
（四）软件系统兼容性差
软件系统兼容性差是机电一体化系统中的软件系统存在的又一问题，从而导致在软年系统开发过程中，重复性开发，耗费了大量的人力财力资源。软件系统开发人员，应对整个国内机电行业和机电一体化的整体进程有较为准确的把握，然后根据这些情况，尽可能考虑到各个方面，开发出一个较强的软件使用平台，然后再根据用户的实际需求情况，在这个平台上，作出部份修改，这样的话，既提高了软件系统的兼容性，也避免了重复开发带来的资源浪费。
三、机电技术一系化系统中计算机软件系统开发问题解决措施
第一，提高更高级的编程语言在机电系统中的应用率，这需要机电一体化领域和计算机领域更进一步的融合；第二，需要有专门人员来研究机电一体化系统中，软件模块的开发和封装。以组件的概念来开发软件系统，研究如何划分高内聚低耦合的模块，如何提供模块的接口，如何尽可能提高软件模块的可重复利用率；第三，应在机电一体化系统中的软件开发中建立工程的概念。从可行性分析、需求分析到具体的设计，再到最后的封装测试，严格按照工程学方法来指导软件系统的开发，形成良好的开发工作流程。
四、机电一体化系统中计算机软件系统开发的展望
随着机电一体化的发展，网络制造和网络合作发展迅速。人工智能飞速发展，自动化程度要求越来越高，专业的划分越来越细，现代控制理论越来越成熟，机电一体化系统需要更高效、更智能化、能提供更高安全性的语言来进行其中的软件系统开发。提高机电一体化系统中软件系统的开发效率，解决出现的一些问题，还需要进行更多的研究和两个领域在更高层次上的融合。采用更高层的面向对象的语言如J烈，A等，它们在网络的领域可以说是如鱼得水，要让它们更快的触入到机电一体系统软件的开发中，从而开发出更适合机电系统的编程语言，适应机电系统中的软件系统更高的要求和规范。
关键词：机电一体化；自动控制技术；发展趋势
机电一体化的外文名词是Mechantronics，起源于日本，是取英语Mechanics的前半部和Electronics的后半部拼合而成的，表示机械学与电子学两种学科的综合。目前，国内外对机电一体化的涵义有各种各样的认识，其各自的出发点和着眼点不尽相同，再加上机电一体化本身的涵义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体，是现代科学技术发展的必然结果。随着现代科学技术日新月异的发展，不断地推动不同学科的交叉和渗透，从而导致整个工程领域的技术革命。
1.机电一体化概要
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。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、微电子技术以及其他新技术的简单组合、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。机电一体化系统由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体，具有满足人的使用要求的最佳功能。
2.我国机电一体化的现状
世界范围内机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。第一阶段也称为初级阶段。20世纪60年代以前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。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。第三阶段，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。
计算机数控机床（CNC）是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。它综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品，是机床发展的必然趋势。
汽车的机电一体化中心内容是以微机为中心通过自动控制来改善汽车的性能，增加汽车的功能，实现汽车降低油耗，减少排气污染，提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。近几十年，国际各大汽车公司都加大了对汽车机电一体化的研究，使其发展有了质的飞跃。
工业机器人（IR）一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预定程序、轨迹及其要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置，是具有发展前途的机电一体化典型产品。
3.机电一体化的发展趋势
3.1自律分配系统化
未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3.2系统化
系统化的表现特征之一是系统体系结构进一步采用开放和模块化的结构。系统可以灵活组套，进行任意裁减和组合，同时要求实现多坐标系列控制功能的NC系统。表现特征之二是通话功能的大大加强，即网络化趋势。
3.3人工智能化
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。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。
3.4全息系统化
机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。其系统的层次结构，也由简单的“从上到下”的形势而变为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
3.5绿色化
环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主题。
3.6微型机电化
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。
3.7面向21世纪的制造模式
一次制造成功，采用成组技术和分组作业方式，按质、按量、按时完成，做到零废品、零库存、零设备故障、零环境污染，从以“技术”为中心向以“人”为中心转变，从“金字塔式多层次管理”向“网络式管理”、由顺序工作方式向并行工作方式、由固定组织
加工向敏捷制造加工转变。
4.结语
机电一体化的出现并不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化。21世纪，机电一体化技术将扮演机械工业的主角，与机电一体化相关的技术还有很多。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。我国可以利用后发的成本优势和广阔的市场潜力，用全新的方式和更短的时间研发更多具有知识产权的机电一体化产品。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。
关键词：机电一体化 ,进程, 智能化, 发展
Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.
Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development
中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：
“机电一体化”在国外被称为Mechatronics，意为机械技术和电子技术的有机结合。它是在以微型计算机、机械电子技术深度结合的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，对各组成要素间的信息处理、接口耦合、运动传递和能量变换进行研究，使整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
一、机电一体化的核心技术
（一）、机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能
上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
（二）、其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
（三）、系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
（四）、传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
（五）、自动控制技术其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适
应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
二、机电一体化的技术基本特征
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。机电一体化是一个综合的概念，涵盖“技术”和“产品”两方面内容。前者是指包括技术基础、技术原理在内的、使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。后者是指采用机
电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电一体化产品。“机电一体化”已成为当今世界工业发展的主要趋势，也带动了传统机械工业的一场新的革命。机械工业要争生存，求发展，必须走机电一体化之路。学科随着科学技术的不断发展, 还将被赋予新的内容。
三、机电一体化的发展进程
（一）、我国的集成电路产业起步于1965 年，经过30多年的发展，现已初步形成了包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。微电子技术是现代电子信息技术的直接基础，如微机控制的数控机床己不再是传统的机床；又如汽车的电子化导致汽车工业的革命，目前先进的现代化汽车，其电子装备已占其总成本的70% 。进入信息化社会，集成电路成为武器的一个组成单元，电子战、智能武器应运而生。雷达的精确定位和导航，战略导弹的减重增程，战术导弹的精确制导，巡航导弹的图形识别与匹配，以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等，其核心技术都是微电子技术。
（二）、以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
四、机电一体化向智能化迈进
20 世纪90 年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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。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，也为产业化发展提供了坚实的基础。
（一）、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，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。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其重要应用。
（二）、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
1立方厘米的机电一体化产品，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。
（三）、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。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。
结论：
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。
参考文献：
[1]潘广均.机电一体化技术发展状况及其趋势[J].民营科技.2008(3)
[2]董军.浅析机电一体化技术的现状及发展趋势[J].科技信息.2008(3)
[3]王伟.浅谈机电一体化技术发展[J].青年文学家.2011(24)
[关键词]机电一体化;趋势;技术
一、绪论
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。
二、机电一体化概要
机电一体化是指在机构的主要功能即动力功能、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、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。同时,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、微电子技术以及其他新技术的简单组合与拼凑。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。机械工程技术由纯机械技术发展到机械电气化,仍属传统机械技术,其主要功能依然是代替和放大的体力工作。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延伸,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。
三、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迅猛发展,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:第一:机电一体化(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;第二:机电一体化技术和产品得到了极大发展;第三: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年代后期至今为第三阶段,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,也取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
四、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和进步。因此,机电一体化的主要发展方向如下:
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。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、高速度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。如研制集成减速、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,计算机等学科技术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、教育以及人们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。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(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),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
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。工业技术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。
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