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第1篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 發(fā)展過程 前景展望

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得單純的單一學(xué)科應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足人類社會(huì)的生產(chǎn)生活需要。各學(xué)科相互滲透，相互促進(jìn)，為新的技術(shù)改革，知識(shí)創(chuàng)新提供契機(jī)。機(jī)電一體化技術(shù)就是在這樣的背景下發(fā)展而成的。

一、機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)介

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書的副刊。時(shí)至今日，機(jī)電一體化這一概念已經(jīng)廣泛的被接受和應(yīng)用。

機(jī)電一體化技術(shù)并不是單純的機(jī)械學(xué)與電氣或電子學(xué)的結(jié)合，而是在上述兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上融合了信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，接口技術(shù)，信號(hào)變換技術(shù)以及軟件工程技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，并不斷發(fā)展，廣泛應(yīng)用的一門新興科學(xué)技術(shù)。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

（一）、世界范圍內(nèi)的發(fā)展

20世紀(jì)60年代以前為初級(jí)階段。這一時(shí)期，人們?cè)谏a(chǎn)生活中并沒有刻意的將機(jī)械學(xué)與電子學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，而是不知不覺的利用電子技術(shù)的成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能，這便出現(xiàn)了最早期的機(jī)電一體化技術(shù)。期間發(fā)生的第二次世界大戰(zhàn)，促使了機(jī)械技術(shù)與其他技術(shù)的融合。戰(zhàn)后，這些技術(shù)由軍用逐漸應(yīng)用至民用范圍，但并沒有提出機(jī)電一體化這一概念，沒有將多技術(shù)的結(jié)合推廣。

20世紀(jì)70到80年代是這一技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，大規(guī)模的集成電路和微型計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)，這位機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認(rèn)可，機(jī)電產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，世界各國(guó)逐漸對(duì)這項(xiàng)技術(shù)給予大力支持。

20世紀(jì)90年代開始，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入新的階段。這一時(shí)期，通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及微細(xì)加工技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)逐漸結(jié)合，出現(xiàn)了微機(jī)電一體化和光機(jī)電一體化的分支。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)本身的研究日益成熟，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的建模研究、分析和集成方法以及機(jī)電一體化的整個(gè)科學(xué)體系的研究，使機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)更加完整，理論體系更加完善。

（二）我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

[1]我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始這方面技術(shù)的研究。國(guó)務(wù)院成立了由杰出科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將這項(xiàng)技術(shù)列入“863”計(jì)劃中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的諸多影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大的差距。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在半個(gè)世紀(jì)左右的發(fā)展中，人類生產(chǎn)生活對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)不斷提出更高的要求，推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、綠色化和微型化程度快速發(fā)展。其中智能化和自動(dòng)化更是機(jī)電一體化技術(shù)的重中之重。

智能化是目前形勢(shì)下大部分技術(shù)所共有的發(fā)展方向，也是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的重要區(qū)別之一。隨著智能控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和人工智能技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)活動(dòng)中被越來越重視，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展迅速。在更高速的微處理器出現(xiàn)以及運(yùn)籌學(xué)、仿生學(xué)等技術(shù)的輔助下，機(jī)電一體化產(chǎn)品更好的擁有人類的部分智能。

機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展必須標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。必須制定出一系列標(biāo)準(zhǔn)，將各個(gè)單元、接口統(tǒng)一化，以便擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)。但由于這項(xiàng)技術(shù)剛剛興起，做到標(biāo)準(zhǔn)化系列化還很難。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)帶來了新的影響。網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于網(wǎng)絡(luò)的各種機(jī)電產(chǎn)品遠(yuǎn)程控制得到很大發(fā)展。而總線技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了家用機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)化，集成化的發(fā)展。

[2]系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。另一個(gè)表現(xiàn)是通信功能的增強(qiáng)。機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是更加注重人格化，機(jī)電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機(jī)能，設(shè)計(jì)各種機(jī)電產(chǎn)品。另外，機(jī)電一體化產(chǎn)品歸根到底是人在使用，賦予機(jī)電產(chǎn)品人的智能、情感、個(gè)性愈發(fā)重要，其總重目的便是人機(jī)一體。

在生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)重要的今天，機(jī)電一體化技術(shù)的綠色化成為一個(gè)新的重要課題。綠色機(jī)電產(chǎn)品是指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)以及回收銷毀等方面對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率高。設(shè)計(jì)、使用綠色機(jī)電產(chǎn)品，是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

機(jī)電一體化技術(shù)的微型化指的是機(jī)電產(chǎn)品向微型機(jī)械及微觀領(lǐng)域發(fā)展。這一概念興起于20世紀(jì)80年代末，國(guó)外稱其為微電子技術(shù)。微電子產(chǎn)品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、軍事等方面。而機(jī)電一體化技術(shù)微型化的一個(gè)挑戰(zhàn)就是必須采用超精加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)制造，如果在這一方面有了較大的發(fā)展，那么機(jī)電一體化技術(shù)的微型化將有質(zhì)的飛躍。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是社會(huì)勞動(dòng)力發(fā)展的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。機(jī)電一體化技術(shù)融合多學(xué)科種類，使傳統(tǒng)的機(jī)械預(yù)設(shè)方法和預(yù)設(shè)概念發(fā)生著革命性的變化。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將愈發(fā)光明。大力發(fā)展這一先進(jìn)技術(shù)，不僅是人類文明發(fā)展的要求，也是創(chuàng)新理念，振興工業(yè)的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)：

第2篇

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 概念設(shè)計(jì) 理論研究

中圖分類號(hào)：T9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）10-0047-01

機(jī)電一體化技術(shù)是以其產(chǎn)品為載體而體現(xiàn)出來，是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今的技術(shù)水平體現(xiàn)。機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，要使產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合機(jī)電一體化技術(shù)要求，并富于時(shí)代感，就要對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)以掌握，并具備多種技術(shù)融合的技術(shù)能力。面對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和復(fù)雜性，就要將符合當(dāng)代機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論建立起來。

一、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論構(gòu)建的意義

在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要階段，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的決定程度可以達(dá)到70%以上。要獲得性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品，就要將機(jī)電一體化產(chǎn)品概念確定下來，制定出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)技術(shù)方法。概念設(shè)計(jì)理論首先是基于概念設(shè)計(jì)思想而建立起來的，在其基礎(chǔ)上還先后出現(xiàn)了多種階段性設(shè)計(jì)理論，如TRIZ設(shè)計(jì)、公理化設(shè)計(jì)QFD設(shè)計(jì)理論等等，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中所獲得的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。

在機(jī)械工程研究領(lǐng)域中，這些理論被運(yùn)用于其中，進(jìn)行組合設(shè)計(jì)而形成了技術(shù)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，由此而促進(jìn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的多種學(xué)科交叉。系統(tǒng)的繼承性決定了其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，多門科學(xué)技術(shù)的融合，使得原有的單一化設(shè)計(jì)理論不再適應(yīng)目前的科技發(fā)展需求。那么，在機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論研究中，就要從機(jī)電一體化系統(tǒng)自身的性能出發(fā)，結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)而建立起完整的概念設(shè)計(jì)理論，以對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化產(chǎn)品以指導(dǎo)。與此同時(shí)，還要在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念理論建立起來之后，結(jié)合相關(guān)學(xué)科，以使理論研究逐漸擴(kuò)展。

二、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀

按照現(xiàn)代機(jī)構(gòu)角度對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行分類，可以劃分為三個(gè)子系統(tǒng)，即廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息處理及控制系統(tǒng)和傳感檢測(cè)系統(tǒng)。將三個(gè)子系統(tǒng)相銜接，建立起框架體系，不僅有效實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化運(yùn)動(dòng)功能，而且還促進(jìn)了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)是核心部分，其概念設(shè)計(jì)理論研究關(guān)乎到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的總功能。特別是在基本工藝動(dòng)作設(shè)計(jì)過程中，要基于廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)理論對(duì)基本的工藝動(dòng)作進(jìn)行構(gòu)思，以使其具有動(dòng)作的獨(dú)立執(zhí)行能力。當(dāng)執(zhí)行動(dòng)作的創(chuàng)新技術(shù)確定下來之后，就可以結(jié)合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建立框架模型，以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行產(chǎn)概念設(shè)計(jì)。

對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)，更要注重系統(tǒng)仿真性嫩的驗(yàn)證。那么，在機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段，就要確立功能實(shí)現(xiàn)的約束條件，將各種相關(guān)的仿真軟件技術(shù)納入到框架模型當(dāng)中，運(yùn)用各種通用建模技術(shù)，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號(hào)流圖以及方框圖等等參數(shù)化。運(yùn)用Simulink仿真軟件將系統(tǒng)仿真平臺(tái)建立起來，以為機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

三、機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論的發(fā)展展望

對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論具有重要的指導(dǎo)作用。國(guó)外研究機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎(chǔ)上的。國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者則著重于機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)研究。機(jī)電一體化系統(tǒng)是基于多種學(xué)科而建立起來的，這就需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)于產(chǎn)品從多種學(xué)科角度進(jìn)行研究，并趨向于產(chǎn)品概念理論的使用操作性。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論的研究方向有所不同，但研究目標(biāo)是相同的，且對(duì)于新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)于機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論，從研究趨勢(shì)上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論時(shí)，還要將推理方法建立起來；對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，為了對(duì)驅(qū)動(dòng)元件以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等進(jìn)行選擇，還要將驅(qū)動(dòng)元件庫(kù)以及機(jī)構(gòu)執(zhí)行庫(kù)建立起來；對(duì)于傳感器的選擇，有賴于測(cè)物理量的參數(shù)定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫(kù)建立起來，以提高系統(tǒng)軟件和硬件的可控性。機(jī)電一體化產(chǎn)品在不同的設(shè)計(jì)階段，都會(huì)產(chǎn)生不同的概念設(shè)計(jì)理論，將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系建立起來，以利于產(chǎn)品不同階段設(shè)計(jì)有效銜接。

總結(jié)

綜上所述，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，概念理論設(shè)計(jì)所發(fā)揮的指導(dǎo)作用是不容忽視的。中國(guó)目前對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究主要是基于運(yùn)動(dòng)功能為主產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。作為多種學(xué)科集合的機(jī)電一體化技術(shù)，其復(fù)雜性決定了機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論的重要性。

參考文獻(xiàn)

第3篇

本小節(jié)主要從機(jī)電一體化的相關(guān)基本概念、機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征、機(jī)電一體化的最新發(fā)展趨勢(shì)等三個(gè)方面對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)做較為全面的介紹，接下來詳細(xì)介紹。

1.1機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化技術(shù)從大的領(lǐng)域來說屬于機(jī)械領(lǐng)域，其定義版本較多，其中一種較為權(quán)威的定義表述如下：機(jī)電一體化一般是指在機(jī)械的設(shè)計(jì)與功能擴(kuò)展中，應(yīng)用機(jī)械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機(jī)械系統(tǒng)的控制中心進(jìn)行集成化，并且與安裝在計(jì)算上的上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)雙向通信，一般來說，機(jī)電一體化技術(shù)也是一門交叉學(xué)科技術(shù)，涉及到的主要技術(shù)有通信技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)等，機(jī)電一體化技術(shù)的核心功能就是把以上技術(shù)結(jié)合起來，形成一個(gè)整體并內(nèi)嵌入機(jī)械系統(tǒng)中。

1.2機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征

機(jī)電一體化技術(shù)作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，有其自身的特點(diǎn)，通過實(shí)際調(diào)查總結(jié)和查閱相關(guān)資料，本文總結(jié)出了機(jī)電一體化技術(shù)的3個(gè)主要特點(diǎn)，接下來詳細(xì)說明如下。（1）應(yīng)用的廣泛性：機(jī)電一體化技術(shù)由于涉及的技術(shù)較多，是一門涉及多學(xué)科的交叉技術(shù)，正是由于這一特點(diǎn)，使得機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械工程的應(yīng)用范疇，當(dāng)然，本文的研究重點(diǎn)還是放在機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。（2）具有很強(qiáng)的邏輯性：由于機(jī)電一體化的核心任務(wù)就是把各種技術(shù)合理融合，應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和上位機(jī)軟件控制合為一體，也就是形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，從這個(gè)層面來說，機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性，或者說擁有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。（3）機(jī)電一體化具有很強(qiáng)的最優(yōu)化建模理論：機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)，限于論文篇幅，在這里不再累述。

1.3機(jī)電一體化技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)過多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)形成了自己的理論體系，隨著我國(guó)高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)上，機(jī)電一體化的最新的發(fā)展趨勢(shì)是控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)也朝著無(wú)線控制、高速控制、精確控制的方向發(fā)展。

2機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)分析

本小節(jié)在上文介紹機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上探討機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的當(dāng)前應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際，本文從機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析、機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用、機(jī)電一體化技術(shù)在全自動(dòng)包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用等三方面簡(jiǎn)單論述機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)，下面詳細(xì)討論。

2.1機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析

在國(guó)外，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程領(lǐng)域較早，通過查閱資料得知，美國(guó)在上世紀(jì)90年代就把自動(dòng)控制設(shè)備應(yīng)用與機(jī)械制造領(lǐng)域，我國(guó)相對(duì)起步晚，但是起點(diǎn)較高，20世紀(jì)60年代，我國(guó)通過引進(jìn)蘇聯(lián)控制設(shè)備，逐漸把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域，并在20世紀(jì)80年代，實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，隨著科技不斷進(jìn)步，以計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷應(yīng)用與機(jī)電一體化技術(shù)，這使得機(jī)電一體化技術(shù)煥發(fā)出勃勃生機(jī)，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用

機(jī)電一體化在機(jī)械工程領(lǐng)域很重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)床控制上，現(xiàn)代機(jī)床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現(xiàn)代機(jī)床的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾性，機(jī)電一體化技術(shù)由于采用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，處理速度快，精度高、內(nèi)置多塊DSP芯片，抗干擾能力強(qiáng)。

2.3機(jī)電一體化技術(shù)在全自動(dòng)包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)除了應(yīng)用與純機(jī)械工程領(lǐng)域，還大量應(yīng)用于相關(guān)機(jī)械與電子相結(jié)合的控制領(lǐng)域，通過實(shí)際調(diào)查得知，我國(guó)全自動(dòng)包裝機(jī)已經(jīng)全部采用機(jī)電一體化技術(shù)，由于包裝機(jī)械不但設(shè)計(jì)機(jī)械工程知識(shí)，還涉及機(jī)電控制技術(shù)，微機(jī)處理技術(shù)等，所以一般的控制系統(tǒng)很難勝任，機(jī)電一體化技術(shù)由于是一門交叉學(xué)科，所以具有很強(qiáng)的靈活性，所以機(jī)電一體化技術(shù)較好的解決了這個(gè)問題，機(jī)電一體化把軟件控制和機(jī)械控制結(jié)合起來，融為一體，通過上位機(jī)軟件來控制包裝機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

3機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景

通過對(duì)機(jī)電一體化當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)查研究，本文認(rèn)為，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景包括以下幾點(diǎn)：（1）專用化趨勢(shì)不斷加強(qiáng)：隨著機(jī)電一體化應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域的不斷深化，機(jī)電一體化技術(shù)表現(xiàn)出明顯的專用化趨勢(shì)。（2）智能化不斷加強(qiáng)：近年來，隨著人工智能等新技術(shù)不斷應(yīng)用到機(jī)電一體化領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)也呈現(xiàn)了智能化趨勢(shì)。（3）能耗低：節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境成為全社會(huì)的共識(shí)，在這種背景下，機(jī)電一體化技術(shù)積極加強(qiáng)自身改革，不斷研發(fā)新技術(shù)，把能耗進(jìn)一步降低。

4結(jié)論

第4篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；醫(yī)療儀器；醫(yī)療科學(xué)技術(shù)；醫(yī)學(xué)工程；機(jī)械工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH39 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0065-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.031

機(jī)電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機(jī)電一體化技術(shù)通過將微電子、機(jī)械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進(jìn)提高了對(duì)信息的處理與控制。目前國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時(shí)也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變?cè)卺t(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)。現(xiàn)我院對(duì)此展開分析，結(jié)果總結(jié)報(bào)告如下：

1 機(jī)電一體化的概念

機(jī)電一體化為一個(gè)綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機(jī)械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械各項(xiàng)功能中的一個(gè)系統(tǒng)。有研究報(bào)道指出，機(jī)電一體化技術(shù)通過將自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷及自動(dòng)控制等功能與機(jī)械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機(jī)電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機(jī)電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。

2 機(jī)電一體化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的應(yīng)用對(duì)我國(guó)發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開始了與機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，明顯提高了工作效率。近年來，機(jī)電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項(xiàng)技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護(hù)儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護(hù)儀器，將相應(yīng)的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動(dòng)按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。

3 機(jī)電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用

醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過為患者注射血管造影劑，利用計(jì)算機(jī)記錄造影劑達(dá)到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對(duì)兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對(duì)患者病情的診斷。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在檢驗(yàn)儀器中的應(yīng)用

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對(duì)患者進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細(xì)胞分析儀器、血?dú)夥治鰞x等。大量臨床經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，上述較為常用的醫(yī)療機(jī)器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M(jìn)行的檢驗(yàn)與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗(yàn)效率低、準(zhǔn)確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用

近年來，機(jī)電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機(jī)電一體化技術(shù)，我國(guó)相繼研究出了手術(shù)機(jī)器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動(dòng)作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機(jī)械臂進(jìn)行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。

3.4 機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)護(hù)儀器中的應(yīng)用

除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護(hù)儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對(duì)患者心率、血壓等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于對(duì)疾病的觀察。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對(duì)患者的生命體征進(jìn)行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場(chǎng)所，同時(shí)也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對(duì)疾病的監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)展異常立即給予治療。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為C電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項(xiàng)技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對(duì)疾病進(jìn)行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進(jìn)醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實(shí)際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用。

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第5篇

關(guān)鍵字：機(jī)電一體化 核心技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

前言

機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,是跨學(xué)科技術(shù)。從機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展歷程,可看出機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。

1機(jī)電一體化的基本概要

機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。近年來，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大和完善。

2機(jī)電一體化的發(fā)展背景

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展， 機(jī)電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的趨勢(shì)，這完全取決于機(jī)電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。

2.1 使用安全性和可靠性提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過程中， 遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。機(jī)電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產(chǎn)品的故障率低，壽命得到了提高。 2.2生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

2.3 使用性能改善

機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。

3 機(jī)電一體化的核心技術(shù)

3.1機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

3.2 信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行，因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實(shí)際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

3.3系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

3.4 自動(dòng)控制技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補(bǔ)償?shù)?。機(jī)電一體化產(chǎn)品中自動(dòng)控制功能的不斷擴(kuò)大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動(dòng)控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并自動(dòng)實(shí)施切換，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的有效利用率提高。

3.5 傳感檢測(cè)技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。

3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法， 將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個(gè)功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效率和操作方便等。

4 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1智能化趨勢(shì)

智能化作為一個(gè)多個(gè)專業(yè)的邊緣科學(xué)，是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。 例如：冷凍機(jī)組，通過測(cè)量各類物理量與微機(jī)內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定的對(duì)應(yīng)的參數(shù)比較，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的啟停、報(bào)警、故障自修復(fù)等事宜。

4.2模塊化趨勢(shì)

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品涉及各行各業(yè)，種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 例如在OA產(chǎn)品中的電腦與打印機(jī)等各類外設(shè)之間，各個(gè)廠家通過標(biāo)準(zhǔn)接口（UBS）實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體。

4.3網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 這些技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在OA中司空見慣，經(jīng)過權(quán)限級(jí)別，可以實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)。

4.4 微型化趨勢(shì)

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

4.5綠色化趨勢(shì)

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型材料不斷涌現(xiàn)，和現(xiàn)實(shí)對(duì)綠色材料的需要的催生下，綠色化在幾點(diǎn)一體工業(yè)中將會(huì)發(fā)生日新月異的發(fā)展。

4.6系統(tǒng)化趨勢(shì)

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

4.7大眾化趨勢(shì)

產(chǎn)品只有成為普羅大眾都能理解、需要，才能具有強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)性，生命才會(huì)長(zhǎng)盛不衰。成為建筑以及日常生活中不可缺少的商品。機(jī)電一體化技術(shù)通過產(chǎn)品來展示的，經(jīng)過網(wǎng)路化、模塊化等技術(shù)的攻關(guān)，成為生產(chǎn)、生活中的消費(fèi)品將屬于必然。建筑中的空調(diào)系統(tǒng)可以通過溫度、壓力、流量等各類非電物理參數(shù)，通過傳感器、變送器傳輸?shù)街醒胩幚砥?，電流、電壓、頻率等電氣參數(shù)通過采樣傳輸?shù)街醒胩幚砥?；中央處理器的芯片?dāng)前已經(jīng)可以進(jìn)行編程處理；這樣各類用戶根據(jù)自己的需要，選用模塊、處理器等硬件，通過網(wǎng)絡(luò)或者售后服務(wù)獲取軟件資料和程序，通過協(xié)議等進(jìn)行簡(jiǎn)短的鏈接與安裝調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)用戶的目的。

5結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

第6篇

關(guān)鍵詞:中國(guó)制造2025；機(jī)電一體化；現(xiàn)狀；展望；863計(jì)劃

1當(dāng)前機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)電一體化的研究主要伴隨著“863項(xiàng)目計(jì)劃”而開展，我國(guó)的智能機(jī)器人等項(xiàng)目也在該計(jì)劃的支持下取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前我國(guó)的工業(yè)化整體處于“工業(yè)3.0”左右的階段。（1）數(shù)控技術(shù)方面：截止2016年，我國(guó)數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷58年，目前國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可供品種達(dá)2000左右多種，船舶制造、航空航天等行業(yè)的發(fā)展拉動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)電一體化進(jìn)程。（2）工業(yè)機(jī)器人方面:目前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人銷量以百分之四十五以上速度增長(zhǎng)，并且我國(guó)計(jì)劃有系統(tǒng)地攻關(guān)，在原有的良好基礎(chǔ)上更上一層，后期能立于世界先進(jìn)行列之中。（3）激光術(shù)方面：近年來，激光技術(shù)發(fā)展很快，我國(guó)自1985年以來，更以每年25%以上速度增長(zhǎng)，最近又?jǐn)U大了緊湊型的高功率激光器的應(yīng)用的范圍，例如，用于激光制造、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展或用于空間探索的推進(jìn)器系統(tǒng)改造。（4）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面：推行互聯(lián)網(wǎng)思維下的智能制造，蘇州紐威閥門有限公司和三一集團(tuán)有限公司分別運(yùn)用CAX系統(tǒng)和SPC工具進(jìn)行智能制造，提高了效率，建立了一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。通過這幾方面可以看出機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)有著很大發(fā)展，但是離德國(guó)、美國(guó)等歐美國(guó)家還有一定的差距。

1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的相關(guān)研究在國(guó)外最早在上個(gè)世紀(jì)60年代開始，在九十年代后期機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展階段，并出現(xiàn)了“機(jī)電液”和“機(jī)電光”等一些新的分支，現(xiàn)階段以德國(guó)和美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了“工業(yè)4.0”，并在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。

2未來建立機(jī)電一體化的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論與方法的意義

未來建立機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論與方法意義深遠(yuǎn)，在新的技術(shù)不斷沖擊下，機(jī)電一體化會(huì)不斷提高，能提高我國(guó)的機(jī)械工業(yè)化水平，也是社會(huì)生產(chǎn)力的必然要求，能在追求特定價(jià)值功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，能很好地代表當(dāng)今機(jī)械工業(yè)主要趨勢(shì)。

3未來機(jī)電一體化的發(fā)展展望

未來，隨著微電子技術(shù)和機(jī)械電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化必將注入更多新的內(nèi)容，各個(gè)學(xué)科將繼續(xù)相互交叉、相互支持和互相發(fā)展，并且機(jī)電一體將朝著更加智能化、微型化、系統(tǒng)化和環(huán)?；较虬l(fā)展，總理在政府工作報(bào)告中指出，實(shí)施“中國(guó)制造2025”計(jì)劃，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，智能轉(zhuǎn)型，強(qiáng)化基礎(chǔ)，綠色發(fā)展，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)，并且我國(guó)今年推出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，并且在一些高等院校舉辦“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新比賽，并取得不錯(cuò)的效果，讓機(jī)電一體概念設(shè)計(jì)理論與方法化不斷升級(jí)，加強(qiáng)了工業(yè)化與信息化的緊密結(jié)合，下一階段我們將運(yùn)用信息—物理融合系統(tǒng)（CPS）,實(shí)現(xiàn)大型大型工程系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)，更好利用機(jī)電一體化解決實(shí)際問題，不斷促進(jìn)中國(guó)工業(yè)化發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

在“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的推動(dòng)下，機(jī)電一體化的研究和相關(guān)領(lǐng)域必將出現(xiàn)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，當(dāng)然，與機(jī)電一體化相結(jié)合的技術(shù)（機(jī)電液和機(jī)電光）很多，相信未來在機(jī)電一體化的促使下中國(guó)工業(yè)將邁向“工業(yè)4.0”。

作者:于志業(yè) 單位:太原科技大學(xué)

參考文獻(xiàn)：

[1]孫彥廣。工業(yè)智能控制技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2007.

[2]李建勇。機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，2004.

第7篇

關(guān)鍵字：機(jī)電一體化；技術(shù)；發(fā)展

1 機(jī)電一體化的基本概念

機(jī)電一體化是以機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機(jī)電一體化是機(jī)械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科；其次，機(jī)電一體化是一個(gè)發(fā)展中的概念，早期的機(jī)電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強(qiáng)調(diào)機(jī)械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機(jī)械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)（即所謂的“3C”技術(shù)：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機(jī)械技術(shù)中，豐富了機(jī)電一體化的含義，現(xiàn)代的機(jī)電一體化不僅僅指機(jī)械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）機(jī)電一體化、機(jī)電氣（氣壓）一體化、機(jī)電液（液壓）一體化、機(jī)電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機(jī)電一體化表達(dá)了技術(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達(dá)到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機(jī)電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡(jiǎn)單疊加。

2 機(jī)電一體化的核心內(nèi)容

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，要了解機(jī)電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來，來提高其各項(xiàng)性能，滿足更廣的需求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。

（二） 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

凡是能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)，都是信息技術(shù)。可以說，這就是信息技術(shù)的基本定義。它主要是指利用電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信手段實(shí)現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲(chǔ)信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)。

（三） 系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

（四） 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀(jì)最重要的高技術(shù)之一。今天，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個(gè)領(lǐng)域，都離不開自動(dòng)控制技術(shù)。就定義而言，自動(dòng)控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個(gè)過程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個(gè)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

（五） 傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感技術(shù)是把各種量轉(zhuǎn)變成可物理識(shí)別的信號(hào)進(jìn)行輸出，檢測(cè)就是指人員對(duì)可是別的信號(hào)進(jìn)行處理的過程。傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

（一）綠色化

在人們?cè)絹碓阶非笊钯|(zhì)量和生活品質(zhì)的今天，綠色環(huán)保成為了人們生活關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著社會(huì)進(jìn)步和近年來人們對(duì)生態(tài)保護(hù)意識(shí)的重視和加強(qiáng)，綠色產(chǎn)品概念也將成為時(shí)展的必然！綠色理念倡導(dǎo)消費(fèi)者在與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上,從事科學(xué)合理的生活消費(fèi),提倡健康適度的消費(fèi)心理,弘揚(yáng)高尚的消費(fèi)道德及行為規(guī)范,并通過改變消費(fèi)方式來引導(dǎo)生產(chǎn)模式發(fā)生重大變革,進(jìn)而調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的消費(fèi)理念。機(jī)電一體化技術(shù)也順應(yīng)了綠色理念，機(jī)電一體化產(chǎn)品在人們的生活使用時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染或者污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的產(chǎn)品，而且在產(chǎn)品報(bào)廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)，它由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對(duì)某一個(gè)方面的應(yīng)用的智能集合,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，同樣，機(jī)電一體化的智能化研究也在各個(gè)國(guó)家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機(jī)器本身所具有的特性，它是在運(yùn)用控制理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、精細(xì)化制造、運(yùn)籌學(xué)等新學(xué)科、新技術(shù)和新方法，通過使機(jī)器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個(gè)比較復(fù)雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)了人類的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)給人們的學(xué)習(xí),工作和生活帶來重大的改變，同時(shí)，也深刻的影響著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。其中最重要的影響就是對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制，控制的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

（四）微型化

微型化也是機(jī)電一體化未來發(fā)展的趨勢(shì)之一，尤其是近10年來，由于包括納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等在內(nèi)的一大批當(dāng)代最新技術(shù)成果的競(jìng)相問世，使得機(jī)電一體化領(lǐng)域朝著微型化有了質(zhì)的發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間，并易于進(jìn)行精細(xì)操作，因此在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。

第8篇

【關(guān)鍵詞】電子 機(jī)械 工業(yè) 一體化

Primary understanding to the incorporate machinery and electron

Lu Mingchun

【Abstract】Since the electron technology came out, the combination of the electron technology with the machinery technology has started. Now, the technology, the incorporate machinery and electron has got an obvious development, which has aroused people’ wide attention. It makes the industry production step into the developing period with the “incorporate machinery and electron” as the character from the “machinery electrization”.

【Keywords】Electron Machinery Industry Integration

機(jī)電一體化是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械工程滲透而形成的，融合機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)等為一體的新興交叉學(xué)科。

其中機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。

1．機(jī)電一體化概述。機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說，機(jī)電一體化產(chǎn)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，智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2．機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r。機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：①20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。②20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。③20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距。

3．機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：

3．1 智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3．2 模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。

3．3 網(wǎng)絡(luò)化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（home net）將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)（computer integrated appliance system，CIAS），能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3．4 微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3．5 環(huán)保化。工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

第9篇

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化發(fā)展系統(tǒng)組成

中圖分類號(hào):TM-9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110120-01

一、機(jī)電一體化的概念

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué),英語(yǔ)稱為Mechatronics,它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù),是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù),他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化,智能化。機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程

自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,“機(jī)電一體化”技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意:

1.數(shù)控機(jī)床的問世,寫下了“機(jī)電一體化”歷史的第一頁(yè);

2.微電子技術(shù)為“機(jī)電一體化”帶來勃勃生機(jī);

3.可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機(jī)電一體化”提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使“機(jī)電一體化”躍上新臺(tái)階。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面:

1.智能化:智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

2.系統(tǒng)化:系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外,還有RS485等智能化通信接口。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對(duì)家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。

3.微型化:興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

4.仿生物系統(tǒng)化:今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定,但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物:當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí),生物便“死亡”,而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí),生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體,但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物――軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點(diǎn)是硬件(肌體)――軟件(大腦)一體,不可分割?？磥?機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。

四、機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容

機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面:機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù);計(jì)算機(jī)與信息技術(shù);系統(tǒng)技術(shù);自動(dòng)控制技術(shù);傳感檢測(cè)技術(shù);伺服傳動(dòng)技術(shù)。

五、機(jī)電一體化系統(tǒng)組成

1.機(jī)械本體:機(jī)械本體包括機(jī)架、機(jī)械連接、機(jī)械傳動(dòng)等,它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。與純粹的機(jī)械產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強(qiáng),這就要求機(jī)械本體在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng),具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點(diǎn)。

2.檢測(cè)傳感部分:檢測(cè)傳感部分包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路,其作用就是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。

3.電子控制單元:電子控制單元又稱ECU(Electrical Control Unit),是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)將來自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析,根據(jù)信息處理結(jié)果,按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令,控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地進(jìn)行。

4.執(zhí)行器:執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件,通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式。

5.動(dòng)力源:動(dòng)力源是機(jī)電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分,其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)械系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。

綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn):

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