機電一體化前景分析精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇機電一體化前景分析，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

【關鍵詞】機電一體化；煤礦；應用

由機械技術、計算機技術、信息處理技術以及自動控制技術聯(lián)合運用的綜合技術就是機電一體化技術，它是微電子技術滲透到傳統(tǒng)機械工程技術而產生的結合電氣與機械工程、計算機與信息技術等為一體全新技術。機電一體化技術符合了當前高科技發(fā)展的要求，彰顯了強勁的活力。

一、煤礦中采用機電一體化技術的主要方面

（1）提升機中采用機電一體化技術。礦井提升機是當前煤礦機電一體化技術以及自動化程度最高的設備，全部采用數(shù)字化交流、直流提升機。特別是對于內裝式提升機，在結構上把滾筒與驅動融為一體，極大地簡化了機械結構，實現(xiàn)了機械、電子、微機以及自動控制的綜合體。而全部采用數(shù)字化提升機可靠性能高，利用總線形式使電器安裝十分簡易，另外，硬件配置更加簡易，兼容性好。（2）在采煤機中利用機電一體化技術。在采煤機中利用的一個典型機電一體化技術就是采用電牽引采煤機。和液壓牽引進行比較，主要具備如下特性：優(yōu)良的牽引性?？蔀椴擅簷C提供向前推進的牽引力，從而克服移動的阻力前進，還能夠在采煤機下滑時實施發(fā)電制動，給電網回饋電能。在大傾角煤層中應用。在牽引電動機的軸端設置了停機時預防機器向下滑動的制動裝置，由于所設計的制動力矩是電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，因此電牽引采煤機能夠應用在傾角為40°～50°的煤層中，而無需其余預防滑動的裝置。運行穩(wěn)定可靠，使用周期長。液壓牽引與電牽引不一樣，后者除了電動機的整流子與電刷存在磨損之外，其余元件都沒有磨損，所以工作穩(wěn)定可靠，故障率低，使用周期長，維修量較小。反應快速靈敏，動態(tài)性能較好。電控系統(tǒng)能夠快速調節(jié)各類參數(shù)，預防采煤機超負荷運行。結構簡易、運行效率高。電牽引采煤機的傳動結構簡易、重量較輕以及尺寸較小，電能轉變?yōu)闄C械能單次轉換就實現(xiàn)，效率能夠達到99％，遠高于液壓采煤機的效率（65％～70％上下）。自從我們國家在1991 年由煤炭總院上海分院和波蘭的瑪克公司共同合作，成功研制出了中國首臺薄煤層強力爬底板電牽引采煤機（利用交流變頻調速MG344- PWD 型）之后，中國的電牽引采煤機的發(fā)展非?？焖佟Ｎ覈暮芏鄰S家（如太原礦山機械廠、上海天地公司、西安煤機廠等）均能生產直流與交流變頻電牽引采煤機，并且獲得很好的推廣與應用。經過將近20 年的研發(fā)，我們國家的電牽引采煤機技術不斷完善與成熟，進一步促進了煤礦生產技術的前進。（3）在帶式輸送機中采用機電一體化技術。帶式輸送機已經成為我們國家井下煤礦原煤運輸系統(tǒng)的重要運輸設備，其主要特點是，能夠長距離持續(xù)運輸、運輸能力大、運行穩(wěn)定可靠、自動化程度高以及運行效率高等。所以是近些年來機電一體化技術的重點研究對象。當前所利用的啟動方式大多為機、電、液一體化的CST 可控軟啟動。它是一類針對平滑起動輸送大慣性載荷的專門裝置，比如為金屬礦石或者煤炭的長距離膠帶輸送機而研制的軟驅動裝置。一條膠帶輸送機能夠采用一臺或者幾臺CST 進行驅動。因為目前我國還沒有解決在線監(jiān)視與控制技術、動態(tài)分析技術及啟動延遲技術，我們國家的帶式輸送機的中間驅動點不宜太多，通常是3 點驅動，因此輸送機的單機長度以及輸送能力難免受到限制。并且，輸送機的監(jiān)視控制設備功能較弱、穩(wěn)定可靠性能偏低、靈敏度不夠高以及運行壽命較短，與發(fā)達國家進行比較還存在明顯的差距。

二、機電一體化在煤礦的應用趨勢展望

以目前的技術水平來看，我們還有許多技術難關需要攻克，使其在將來滿足以下幾個方面的發(fā)展趨勢：（1）加大開發(fā)擁有自主知識產權的與煤礦開采相關的技術，包括開采配套設備中擁有自主知識產權的核心裝置，增加采用設備的科技含量；（2）在機電一體化設備中增加通信聯(lián)網功能，從機電一體化過渡到綜合自動化；（3）開發(fā)建立在微處理器平臺上的礦井設備工況監(jiān)測、運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)；（4）開發(fā)適應極端危險、惡劣開采環(huán)境的煤礦機器人技術。

在科學技術日新月異的今天，信息流已經成為機電一體化的主要特色之一，設備產品在性能與功能方面都有了質的飛躍。如今，機電一體化技術構成了煤礦企業(yè)的技術支撐，同時也是企業(yè)實行綜合自動化的基礎。機電一體化技術廣泛應用于煤礦企業(yè)的開采、掘進、輸送等個作業(yè)環(huán)節(jié)，大大提高了企業(yè)的綜合實力，為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結構優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產打下了扎實的基礎。

參考文獻

[1]機電一體化實用手冊[M]．北京：科學出版社，2007

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【摘要】：機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并指出其發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手

（一）機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

（三）信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數(shù)轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四）驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

（五）接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六）軟件技術

軟件與硬件必須協(xié)調一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經過40年的發(fā)展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級網絡功能，加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數(shù)控裝置。

（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經營決策、產品開發(fā)、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發(fā)展前景

縱觀國內外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展

（一）智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二）系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

（三）微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術、工農業(yè)乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

（四）模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產品，同時也可以不斷擴大生產規(guī)模。

（五）網絡化

網絡技術的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發(fā)展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

（六）綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求，而且是推動機械產品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

【參考文獻】：

1、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.

2、芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004.

3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).

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關鍵詞：機電一體化；應用；發(fā)展

中圖分類號：O421文獻標識碼： A

引言

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,信息技術和計算機系技術與機械工業(yè)相結合,使得機械工業(yè)的產品工程、生產方式都發(fā)生了重大的變化,機電工業(yè)發(fā)展成為一種必然的趨勢,機電工業(yè)是一個國家國民經濟的重要基礎。

一、機電一體化技術的優(yōu)勢

1、提高了使用的性能

機電一體化產品大多數(shù)是使用數(shù)字顯示和程序控制這種先進的技術，在進行控制的時候都是利用產品控制平面上的按鈕進行控制，而且做到了按鈕與操作手柄的數(shù)量最小化，使得操作更加方便和簡單，系統(tǒng)的自動化程度顯著地提高。機電一體化產品在生產過程中，都是利用內部的電子控制系統(tǒng)的預制程度進行自動指揮，采用重復的動作來實現(xiàn)所有需要完成的生產步驟。尤其是在這個階段，技術一流的機電一體化產品，都是通過控制對象參數(shù)變化的外部環(huán)境來實現(xiàn)最好地工作程序，以達到最佳地自動運行。

2、調試和養(yǎng)護更方便

這種控制方案的優(yōu)點是，它使產品在不改變任何配件部分或者不改變產品某些部分的情況下，只需要通過直接輸入到機電一體化產品操作系統(tǒng)上的程序，對程序進行相應的變動或者進行基于基礎上的更新過程就可以完成產品的調試改進。此外，對于一些具有存儲功能的機電一體化產品，企業(yè)可以通過對預先安裝在系統(tǒng)中不同的程序的執(zhí)行，可以有效避免重復安裝的情況出現(xiàn)，機電一體化的系統(tǒng)也可以隨時根據(jù)產品需要，對目標進行變動，這時程序會自動更換操作，使得工作效率得到明顯的提高。機電一體化系統(tǒng)還具有自動化監(jiān)控、巡檢功能，可以使產品在生產過程中一旦出現(xiàn)設備故障，該設備可以及時作出反應，并采取適當?shù)募m正措施，以確保機電一體化設備的正常運行。

3、安全性能得到改進

機電一體化產品具有自動報警、自動監(jiān)控、自動保護、自動診斷等功能，這相比于傳統(tǒng)的機械設備在安全性能上取得了巨大的進步，使得設備的安全性能得到有力的保障。目前的機電一體化產品在工作的過程中，一旦出現(xiàn)故障，就可以自動采取有效的防護措施，消除安全風險，在一定程度上，對設備以及設備的操作人員的安全起到了保護作用。

4、生產質量得到提高

機電一體化產品通常都具有自動控制功能和自動信息處理功能，正因為具有這樣的特點，在對生產產品的檢測精度、生產的靈敏度、生產的范圍等多個方面都取得了顯著地提高，通過自動生產控制系統(tǒng)，機電一體化產品可以避免從操作者的主觀想法上對產品造成影響，在生產的過程中完全按照預定的程序，執(zhí)行所需的操作，有效的確保了機械的使用性能，確保了設備的生產能力得以實現(xiàn)，提高了產品質量。

5、適用的范圍更廣

相比傳統(tǒng)的機械和電氣產品，機電一體化產品不再局限于單一功能，也不再受到單一的技術限制，這類產品具有復雜的技術和先進的功能，大大提高了產品的自動化程度和產品的功能水平，使得這類產品的生產、使用范圍越來越大。

二、機電一體化技術的主要應用領域

機電一體化技術的應用領域比較廣泛，主要應用于以下幾個領域：計算機集成制造系統(tǒng)、數(shù)控機床以及柔性制造系統(tǒng)。

1、計算機集成制造系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)（computerintegratedmanufac－turingsystem，CIMS），是在信息技術自動化技術以及制造的基礎之上，通過計算機技術將分散在產品設計制造過程中的孤立子系統(tǒng)進行有機的集成，形成一種使用多品種、小批量生產的智能化制造系統(tǒng)。它主要是打破了原有部門之間的界限，從而制造一種基于控制物流與信息流，最終實現(xiàn)產品開發(fā)、生產準備、經營策略以及生產經營的有機結合，充分發(fā)揮各個生產要素的作用。

2、柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)（flexiblemanufacturingsystem，F(xiàn)MS），是計算機化的制造系統(tǒng)，由數(shù)控機床、機器人、自動化倉庫以及料盤等組成，可以隨機、按量、及時的按照各個配件部門的要求，適合多種中小批量的生產。

3、數(shù)控機床

數(shù)控機床（Computernumericalcontrolmachinetools，CNC），是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，在結構、功能以及操作上都能夠得到有效的提高。主要是因為此種機床是以單板、單片機做為控制機，加上專用芯片以及模板進行組成結構緊湊的數(shù)控裝置，其擁有總線式、模塊化以及緊湊型的結構，能夠提供面向車間的編程技術以及實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并且引入模糊控制以及在線診斷等機制。

三、機電一體化的未來發(fā)展趨勢

機電一體化的發(fā)展集合了機械、電子、計算機等學科的交叉融合,機電一體化的發(fā)展也必將依賴于技術的發(fā)展而進步,機電一體化的發(fā)展將朝著以下的方向發(fā)展。

1、智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械的最重要的區(qū)別,這也是未來幾十年重要的發(fā)展方向。工業(yè)機器人就是重要的例子,隨著計算機處理技術性能的提高和控制算法的發(fā)展,必將推動機電一體化產品向更智能的方向發(fā)展。機電一體化產品將具有智能,具有一點簡單的判斷能力和決策能力,可以取代一些人類的體力勞動和一部分運算處理,并給工程的決策控制提供重要的支撐依據(jù)。

2、微型化

隨著信息技術的發(fā)展,微電子系統(tǒng)的幾何尺寸越來越小,由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可以很方便的進行一些一般機構難以進行的操作,比如一些微型的手術、航天工業(yè)中,機電工程的微型化發(fā)展在這些高精尖的領域具有廣泛的應用前景。

3、模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發(fā)展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發(fā)具有標準機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準。機電一體化產品生產企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產品,同時也可以不斷擴大生產規(guī)模。

4、網絡化

網絡技術的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響,使其朝著網絡化方向發(fā)展。機電一體化產品的種類很多,面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

5、靈活性化

機電一體化產品在未來的發(fā)展過程中，必須保證控制系統(tǒng)設計和系統(tǒng)的實施有足夠的冗余操作空間，也就是要有“靈活性”，這樣可以更好地應對突發(fā)事件，也更便于對系統(tǒng)設計進行資源的科學合理分配。在這樣一個靈活的系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)都可以進行獨立工作，都有自身的約束性，但是同時也在為整個系統(tǒng)服務，可以根據(jù)環(huán)境的變化產生不同的反應，子系統(tǒng)可以同時生成自己的信息的附加信息。這種技術的優(yōu)點在一方面增加了系統(tǒng)的適應性，在另一方面子系統(tǒng)故障不會影響到整個系統(tǒng)的操作。

6、綠色化

隨著經濟的發(fā)展,工業(yè)的發(fā)展使得環(huán)境污染越來越嚴重,人民對于生態(tài)文明的要求越來越高。于是綠色產品應運而生,綠色化是時代的趨勢,其目標是通過減少原材料的應用,在制造環(huán)境減少污染,在報廢環(huán)節(jié)進行環(huán)境的治理,實現(xiàn)整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

結束語

機電一體化技術或者產品的出現(xiàn)，并不是孤立存在的，它是由電子技術、計算機技術、微電子技術等共同產生的，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然趨勢。將來，隨著科學技術的進步以及社會生產力的提高，機電一體化水平將向更高層次發(fā)展。

參考文獻

[1]宋立.機電一體化技術的應用與發(fā)展前景[J].科技信息，2012，(16).

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關鍵詞：機電一體化；應用；現(xiàn)狀；發(fā)展

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

引言：現(xiàn)代科學技術的發(fā)展極大地推動機械工業(yè)領域的技術改造與革命。在機械工業(yè)領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發(fā)展階段。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，并蓬勃向前發(fā)展，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。

1.機電一體化概述

1.1機電一體化的定義

所謂機電一體化就是指通過將微電子技術應用在機械的主功能、動力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模塊上，并利用相關軟件將電子裝置與機械裝置有機整合在一起所構成的系統(tǒng)的總稱。從字面上的定義可以看出，機電一體化技術并不是機械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎上建立起來的應用技術。因此，機電一體化涵蓋“技術”和“產品”兩個方面的內容。

1.2機電一體化的關鍵技術

機電一體化的關鍵技術主要包括信息處理技術、精密機械技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、伺服驅動技術以及系統(tǒng)總體技術等幾個方面的關鍵技術，以下將分別給予詳細的說明。

1.2.1信息處理技術

所謂的信息處理技術就是指在生產基于機電技術的相關產品的過程中，對與產品生產過程相關的各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關的信息所進行的處理。

1.2.2精密機械技術

精密機械技術作為實現(xiàn)大多數(shù)機電產品的核心和基礎技術，它是實現(xiàn)大多數(shù)機電產品的相關功能和構造功能的重要前提和首要的技術支撐。

1.2.3自動控制技術

自動控制技術主要包括精度較高的速度控制、定位控制、自適應控制以及補償和校正等技術。而且隨著自動控制技術的不斷發(fā)展以及功能的不斷增強，基于自動控制技術產品的質量在獲得不斷的提高。

1.2.4檢測與傳感器技術

檢測與傳感器技術主要用于實現(xiàn)各種基于機電技術產品運行時的相關參數(shù)、工作狀態(tài)以及其他相關信息的接受，以及參數(shù)和相關信息準確度的檢測，通過檢測以后，將其接受的信息傳送給處理裝置，然后由處理裝置來實現(xiàn)產品運行過程的自動控制。

1.2.5伺服驅動技術

伺服驅動技術主要是基于機電技術產品的驅動裝置設計中的核心技術，它作為驅動設備執(zhí)行操作的重要支撐技術，在很大程度上決定了基于機電一體化技術的產品質量。

1.2.6系統(tǒng)總體技術

系統(tǒng)總體技術是用系統(tǒng)的觀點和方法，從整體目標出發(fā)，將基于機電技術產品的總體功能劃分為若干個各功能模塊，然后結合各個功能模塊的實際情況，找出能夠有效解決各個功能模塊實際需求的可行技術方案，再把相應的技術方案進行匯總，從而設計出合理的功能技術方案。

2.當前機電一體化技術主要的應用領域

2.1數(shù)控機床數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術

經過40年的發(fā)展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在:總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構；開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益；WOP技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制；大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能；能實現(xiàn)多過程、多通道控制；系統(tǒng)的多級網絡功能，加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力。

2.2柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

2.3交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業(yè)中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調速系統(tǒng)的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

3.機電一體化的發(fā)展狀況及趨勢

3.1機電一體化的發(fā)展狀況

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：

（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。

（2）20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認;機電一體化技術和產品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。

3.2未來機電一體化技術的發(fā)展趨勢

在未來，利用高新技術對機電一體化進行改造與提升，機電一體化涉及的學科領域很廣，是一門獨立的綜合性、交叉性學科，我國應更加注重對機電一體化產品的自主開發(fā)與技術創(chuàng)新，利用高新技術對機電一體化產品進行創(chuàng)新設計，推進產品設計的智能化，自動化和快速化，才能趕上或超過世界發(fā)達國家機電一體化水平，提高產品的市場競爭能力。

此外，新一代的機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)，設計和研制各種性能優(yōu)良、穩(wěn)定高效的機器人和機電一體化設備，實現(xiàn)各種作業(yè)的柔性化和自動化，使機械設備具有更高的柔性。其具體表現(xiàn)在：

（1）計算機集成制造系統(tǒng)。在CIMS發(fā)展過程中，要注重人機一體化。在CIMS系統(tǒng)，中處于核心地位的過程控制級計算機，應配備必要的硬件和一定的軟件功能。在軟件方面，要做到計算輔助設計(CAD)和計算輔助制造(CAM)與硬件的有機結合，在發(fā)展過程中，要重視基本技術，不盲目追求高度自動化，數(shù)字化，逐步實現(xiàn)機電一體化的柔性、自動化、全局化。

（2）智能制造技術。智能制造系統(tǒng)(IMT)是由智能機器和人類專家組成的人機一體化系統(tǒng)，是在人類專家的指導下，做到人機的有機結合，而不是取代人，智能制造系統(tǒng)具有很強的自律能力。人機一體化能力，高水平的人機一體化(即虛擬制造技術)，在軟件的支持下，有一定自組織能力，自我優(yōu)化能力，自我修正能力，歐美各國都花費了很多人力物力在這方面的研究。

（3）綠色化也是機電一體化未來的一個研究熱點，綠色化是指產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，而且是低能耗、低材耗、協(xié)調而可再生的產品。

4.結語

機電一體化是很多學科相互發(fā)展和相互促進的結果，隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，機電一體化相關技術所融合的技術將越來越廣泛，而以機械和微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術將成為機電一體化的必然發(fā)展趨勢，機電一體化的發(fā)展前景非常廣闊。

參考文獻：

篇5

關鍵詞:機電一體化;應用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

引言

眾所周知，現(xiàn)代科學技術極大地推動機械工業(yè)領域的技術改造和革命。迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。近些年來，我國的計算機技術和微電子技術得到了長足的發(fā)展。在此基礎上，這些技術被廣泛應用到了機械工業(yè)領域，形成了機電一體化，不僅對機械工業(yè)的產品功能、構成和技術結構產生了重要影響，而且也給機械工業(yè)的生產方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業(yè)生產從“機械電氣化”時代邁入了“機電一體化”階段。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，不僅深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢，而且深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發(fā)展，并以蓬勃的生機向前發(fā)展。

1機電一體化概述

機電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出，是將機械和電子技術集成結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。作為一門新型學科，機電一體化已經建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進步不斷得到充實和更新。機電一體化的基本特征表現(xiàn)在:它從系統(tǒng)的視角出發(fā)，成功將微電子技術、機械技術、自動控制技術、信息技術、計算機技術、傳感測控技術及電力電子技術的應用有機結合起來。作為一種系統(tǒng)工程技術，機電一體化通過對各功能單元進行合理布局與配置，使這些功能的高質量、高可靠性、低能耗價值得到了充分的體現(xiàn)，實現(xiàn)了優(yōu)化系統(tǒng)的目的。一個所謂的機電一體化產品或機電一體化系統(tǒng)就由此產生。所以，“機電一體化，，涵蓋“技術”和“產品”兩個方而。需要特別指出的是，機電一體化技術并不是微電子技術、機械技術等新技術的簡單拼湊，而是將以上技術群進行有機融合的綜合技術。正是這一點，使機電一體化在概念上與機械電氣化相區(qū)別。從發(fā)展歷程看，盡管從純技術發(fā)展到機械電氣化，但這樣的機械工程技術仍屬傳統(tǒng)機械。進入到機電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動處理信息、自動檢測、自動調節(jié)與控制等許多新的功能。形象地說，機電一體化產品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動，實現(xiàn)人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實現(xiàn)了感官與頭腦的延伸。這一點也在功能上將機電一體化與機械電氣化區(qū)別開。這個定義強調它將扮演越來越重要的角色機電整合。它在復雜的非線性上下文包括電腦和數(shù)字信號處理器(dsp)，它存儲和處理信息、通訊和互聯(lián)網，這發(fā)送信息，以及各種計算機輔助設計(CLAD)軟件。

2國內機電一體化技術應用現(xiàn)狀

當前我國正處于市場經濟的發(fā)展階段，盡管較之以往我們的機電產品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰(zhàn)，思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術產品的水平和性能，對于完善我們的市場經濟制度也大有裨益。從促進產業(yè)結構調整，推動完整的機電一體產業(yè)形成的角度看，我們的機電一體化而臨以下兩點任務:其一，要進一步推動傳統(tǒng)工業(yè)技術升級，實現(xiàn)節(jié)能高效，這就需要對傳統(tǒng)產業(yè)進行微電子技術改造。其二，大張旗鼓地開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產品，促進產品的更新?lián)Q代。

首先，在技術政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標準的傳統(tǒng)產業(yè)進行限制，加快對落后產品的淘汰。同時，要鼓勵對傳統(tǒng)產業(yè)實施機電一體化技術改造。

其次，我國機電一體化產業(yè)覆蓋而廣，發(fā)展迅速，而我們的財力、人力和物力是有限的，產業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能而而俱到，所以我們應建立機電一體化行業(yè)“協(xié)會”性質的統(tǒng)管合作機構，并賦予其職能，既有利于深入的行業(yè)調查，指導行業(yè)布點布局的調整，發(fā)展重點項目，又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃，以避免開發(fā)上重復、生產上撞車。

再次，通過“協(xié)會”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業(yè)信息平臺，及時分享更多的行業(yè)內部信息，二來可以增加產業(yè)在社會上的認知，使行業(yè)內外都重視和支持“機電一體化”的發(fā)展，既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調配資源。同時，盡管人民幣升值短期內會減緩我國機電產品出口，但對技術貿易來講，卻可以利用此時的時機，大量引進相關產業(yè)的先進技術，反哺自身加工業(yè)，提高企業(yè)的利潤空間。作為世界上最大的發(fā)展中國家，大力發(fā)展機電一體化技術，用微電子技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，開發(fā)數(shù)字化、智能化機電產品，既是振興我國傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，也是一條促使機電行業(yè)產業(yè)、產品結構調整日益完善的捷徑。

3機電一體化技術發(fā)展趨勢

Electrochemic-mechanical系統(tǒng)(MEMS)一直是一個近年來熱門研究領域。它也是一個快速增長的行業(yè)，它們的大小已經超過100億美元，數(shù)以百萬計的MEMS一直在等產品汽車安全氣囊和噴墨打印機。MEMS技術已經應用到開發(fā)微型光學開關來處理高卷數(shù)據(jù)和話音通信的通信。MEMS本身是一個機電一體化極好的例子。作為另一個措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術倡議關于人口統(tǒng)計學的改變，ASME報告中，“人口統(tǒng)計學是第二強大的力量改變世界的經濟和社會。在未來40年，世界人口預計將將增長50%左右。嬰兒潮一代將進入高級成熟度然后年老?！叭缓螅瑘蟾嬗|動了幾個具體的方而包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。雖然報告中沒有討論ASME，這種趨勢將激勵機電朝著人性化方向發(fā)展，如護理機器人的研發(fā)被稱為人類友好的機電一體化。美國機械工程師協(xié)會(CASME)最近發(fā)表了一份報告，題為《機械工程在21世紀的發(fā)展趨勢》，其內容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進展和今后發(fā)展的趨勢。它從以下四個類別描述了工程學的變革趨勢:技術變革、人口變革、經濟變革和社會變革。隨著科技的進步，以下八個領域將會是機電一體化發(fā)展的主要途徑:信息技術、微型化、材料科學、生物工程和醫(yī)藥、能源、運輸、環(huán)境工程和制造業(yè)等。

4結論

在經濟全球化趨勢逐漸增強，市場競爭日趨激烈的當今社會，機電一體化的發(fā)展對優(yōu)化本國的產業(yè)結構和發(fā)展本國經濟具有至關重要的作用。機電制造思維是基于現(xiàn)代工程教育而逐步興起和發(fā)展起來的。機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發(fā)展前景也將越來越光明?？偠灾?，機電一體化技術作為機械技術，信息技術，電子技術和計算機技術的融合、發(fā)展與延伸，在經濟社會不斷建設發(fā)展的過程中占據(jù)著極為關鍵的地位。我們需要明確機電一體化技術未來發(fā)展方向，妥善處理機電一體化技術在發(fā)展過程中而臨的問題與障礙，推動機電一體化時代的全而發(fā)展。

參考文獻:

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