机械电子工程的发展前景范文

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摘要：机械电子工程与人工智能的结合是机械电子工程的必然发展趋势，如今人工智能在机械电子工程中的应用越来越广泛，两者的结合将使机械电子工程的自动化和智能化水平进一步提高，同时也有利于人工高智能的更好发展。本文将对机械电子工程与人工智能的各自特点以及历史发展进行简要分析，着重探讨机械电子工程与人工智能之间的相互关系。

关键词：机械电子工程；人工智能；关系

机械工程的每一次发展都带动了工业生产水平的显著提升，机械电子工程通过融入电子技术，使其突破了机械工程的局限性，能够完成传统机械工程难以完成的复杂工作任务，同时也降低了对人员操作的依赖性。随着机械电子工程的不断成熟以及人工智能的快速发展，两者的结合应用得到了广泛重视，机械电子工程的智能化方向发展，将使其技术水平得到进一步提升，满足工业生产对机械设备的多元化需求。

1机械电子工程的发展过程及技术特点

1.1发展历程

机械电子工程在其发展的最初阶段，没有受到相关产业的高度重视，由于缺乏资源支持，技术水平提升缓慢，许多机械电子产品都需要通过手工制作，使其发展受到较大限制。随着机械电子工程的工业化水平不断提升，其技术价值逐渐显露出来，通过机械技术与电子技术的相互结合，能够有效提升传统机械产品的功能和性能。因此机械电子工程逐渐开始受到重视，并实现了流水线生产。但从目前生产规模和生产水平来看，虽然我国引进了国外标准生产线，但生产能力与市场需求相比还较为落后。

1.2技术特点

机械电子工程的主要特点是综合性强，具有跨学科性，涉及到机械、电子技术等多个领域，虽然在设计环节仍以机械为主，但电子技术和信息技术发挥出了越来越重要的作用。还需要根据系统配置需求和生产目标，综合利用其它科学技术。因此，在机械电子工程的设计过程中，通常采用从上至下的设计策略，将不同领域的技术模块相互结合，实现设计中产品的功能和性能要求。相比于传统机械产品，应用多门先进技术的机械电子产品在外观结构上更加小巧、精致，内部结构更加复杂，产品功能和性能都得到了极大提升。

2人工智能的三个发展阶段及发展前景

2.1三个发展阶段

截止到目前为止，人工智能历经了三个发展阶段，在其技术萌芽阶段，人工智能发展缓慢，但是在这一阶段为人工智能的后续发展积累了大量的宝贵经验。第一台超级计算机的诞生加快了人工智能的发展速度，但是在该阶段的研究仍未取得实质性进展。从1956年开始，随着人工智能命题的首次提出，人工智能进入第一个发展阶段，其基本原理和博弈原理得到证明，解放了技术思想，为人工智能的后续发展提供了强有力的理论支持。1977年，第五届人工智能会议的成功召开使人工智能进入第二发展阶段，其技术应用得到快速发展，并与实际生产相结合，取得了重要的实际应用价值。近年来，人工智能的发展受到了越来越多的关注，具有良好的发展前景。

2.2发展前景

人工智能以计算机为依托，不断延伸自身的智能性，深度挖掘计算机功能的各种可能，是21世纪以来最具有发展前景的学科之一。人工智能学科以计算机技术为基础，立足于心理学、信息论等多个领域知识，吸收了许多其他学科的特点，同时也推动了其他学科的更好发展，是一门极具发展潜力的前沿学科。人工智能技术在机械电子工程领域的应用，将弥补机械电子工程的不足，促进机械电子工程的更好发展。

3机械电子工程与人工智能的关系探究

3.1应用差异性

人工智能的应用需要以计算机网络系统为依托，因此无法通过其他途径在机械电子工程中得到应用只有对网络系统进行人工的指令转变，才能在机械电子工程中实现智能化控制。而计算机网络系统的运行是以数据分析和计算为基础的，一旦在数据处理过程中出现问题，就会导致人工智能控制失误，进而导致机械电子工程的网络系统发生崩溃。因此，人工智能在机械电子工程中具有一定的应用差异性。

3.2综合性补充

机械电子工程采用模块化设计方式，每个模块的功能特点较为固定，而现代机械电子工程对其功能的多元化需求不断提高，一些综合需要人工智能提供支持。因此，人工智能技术可以对机械电子工程进行综合性补充，通过其自身的综合操作功能，为机械电子工程的多元化工程实现提供辅助。比如目前较为成熟的模型推理系统就是两者相互结合的典型例子，也是人工智能技术在机械电子工程中应用的正确方法。目前人工智能中神经网络系统通过对人体神经进行模仿，使其技术水平更进一步，在机械电子工程中的应用，可以实现对机械电子工程各个功能模块的完整控制，使二者更加完美的结合。

3.3不稳定性处理及精度控制

不稳定性是机械电子工程存在的主要缺陷之一，其系统本质以及输入、输出关系决定了机械电子工程的不稳定性，对其各项功能的实现及正常使用产生较大的负面影响。在传统的机械电子工程中，主要采用解析法对系统的不稳定性进行调节控制，但这种控制方法无法做到精确控制，因此对不稳定性的调节能力有限。人工智能技术以计算机技术为基础，能够实现对数据的准确、高效处理，可以很好的弥补机械电子工程的这一缺陷。可以采用人工职能的神经模式对机械电子系统进行精确化控制，为系统的稳定运行提供保障。

4结束语

综上所述，机械电子工程与人工智能都经历了较为漫长的发展过程，都整合了大量相关学科，具有较强的综合性。针对于电子机械工程目前存在的功能多元化需求和系统不稳定性缺陷，人工智能技术可以对其进行有效弥补，促进机械电子工程的更好发展。因此，应加大力度促进机械电子工程与人工智能的相互融合，使人工智能技术在机械电子工程领域得到更加广泛的应用。

参考文献

[1]吴昊年,杨文.刍议机械电子工程与人工智能之间的关系[J].电子技术与软件工程,2015(15):130.

[2]王一楠.试论机械电子工程与人工智能的整合思路构建[J].科技风,2015(21):154.

[3]温伟华.人工智能技术在机械电子工程领域的应用[J].自动化与仪器仪表,2016(02):96-97.

[4]周龙飞,屈梁浩,梅越.浅析机械电子工程与人工智能的关系[J].通讯世界,2016(08):235.

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关键词：控制工程；机械电子工程；运用分析；科学技术

随着时代的发展，人类各方面的文明都在进步[1]。因此，在能源、资源、人力、物力等方面的消耗都是需要巨额的消费，间接地促进了我国在经济、能源上的发展水平。与传统的自动化技术相比，电子技术的发展为自动化机械工程带来了无限的光辉，不仅促进了机械自动化技术向高科技方向发展，传统技术与新科技的结合会快速促进控制工程在机械电子工程中的应用分析，进一步促进机械电子工程工业的发展。

一、机械电子工程中控制工程的简述

控制工程主要是以工程控制为理论，重点结合当代的高科技发展与革新，以解决自动化机械电子工程中的实际问题为首要目标，进行机械电子工程中控制工程的研究与分析。控制工程在科学领域的各个学科中都有广泛的利用，不仅可以促进机械电子工程的科技发展，还能够有效的加快机械电子在国际科学市场上的影响力和效益。1、控制工程的产生随着科学技术的发展，人类生活条件发展壮大，行业领域的发展亦是突飞猛进，各领域的发展都在加快步伐，不仅促进了控制工程在其行业领域的发展，还间接地促进了科技的进步，因此控制工程在机械电子工程中的运用也随着时代的进步而进步。比起传统的工艺工程，当代的机械电子工程已经在技术上有了突飞猛进的发展。传统的控制工程主要依靠手工工艺的技术，发展速度慢，工作效率低，不能达到企业所需的目标与需求。而电子计算机的诞生则恰恰为电子机械控制工程带来了新的挑战，并且再一定程度上为传统控制工程打下了坚实的基础。信息时代的发展与传统技艺的结合大大促进了机械电子工程的发展，没有信息时代技术就不可能存在机械电子工程的产生。2、控制工程在机械电子工程的应用我国科学技术进步速度快，在科技和经济方面的发展和变化巨大，但我国仍处于发展中阶段[2]。无论是在技术还是在经济上都与发达国家相去甚远，存在不小的差距[3]。因此，处于发展中国家的中国还是要坚持不懈地进行控制工程的分析和研究。为应对这一难题，国家也需要作出相关努力，对于技术相关工作人员要组织相关专业队伍，并由国家提供工作环境以及工作创造条件，供研究创新者使用，为我国创造出先进的机械电子工艺工程，提高我国在机械自动化行业的国际地位与国际影响力。

二、机械电子工程的应用

当今的社会已经逐渐形成一个高速运转的流程，效益是一个公司或者企业、行业的必备的要素，自动化控制系统因此也得到了广泛的认可和利用，并且能够在一定程度上为公司、企业、行业甚至国家层面带来巨大的经济和科技上的效益。因此，控制工程要一直不断地更新和发展才能够在社会市场上立于不败之地，为社会市场带来更大的经济效益。1、自动化的集成自动化技术的集成是控制工程在机械电子工程中的一项重要运用，集成技术主要通过整合分析对原有的通信技术以及科学技术进行规整和修改，对其中精华部分进行保留，糟粕部分进行摒弃，使得其中的机械自动化系统变得更加完善与合理，高效地运用于机械电子工程中的控制工程领域内。除此之外，想要加快机械电子工艺进程就要充分借鉴国外先进技术，加强与国外的信息交流与科技交流，计算机技术在机械自动化电子工程中的控制工程的作用非常重要，是自动化技术的基础，只有加强计算机网络技术，完善科技的整体设备与器材，才能有效解决自动化进程中出现的各种问题。2、控制工程发展前景在未来的科学技术发展进程中，控制工程的作用会越来越大，在机械电子工程中所占比例会日趋增大，其对于自动化技术是一项基本技术，是其他学科和设计的基础。随着世界各国都在加快科技发展进程，国际之间的科技竞争越来越激烈，只有在技术工艺上加强才能够使得控制工程发展领域越来越广阔。当然，在发展的同时也要保持环境的卫生，尽量避免噪声、辐射、环境等污染的产生，从污染源、传播途径、阻断方式等方面进行考虑，在最大程度生对其进行遏制。只有实现了环境的清洁，将环境保护作为首要任务，才能将可持续发展进行下去，促进控制工程在机械电子工程中的有益发展。相关环境局负责人员要加强企业在环境卫生方面的监督力度，禁止污染环境现象的发生，一经发现，立即对其进行行政处罚和道德批评。

三、结束语

随着时展，科学技术发展日趋成熟，控制工程在机械电子工程中的应用越来越广泛[4]。机械工程师关系到我国行业发展和国际综合实力的重要的一部分，机械工程的发展程度直接影响到了我国科技的发展和国际市场上的地位。因此，只有加快科学技术的步伐与进程才会促进控制工程在机械电子工程中的地位与发展。控制工程的技术固然得到相应的提高，但是也存在着许多不安全的隐患因素的存在，例如，自动化工程的实施为人类生活带来了恶劣的辐射影响，噪声污染、环境污染等等，这些都对人类文明生活等都带来了一定程度上的负面影响。相关工作人员只有加强对技术造成的后果进行清洁处理，才能够更加有效地加强控制工程的智能化和自动化，使控制工程的稳定性和准确性快速提高。相关工作人员要适当提高警惕，加强管理，针对当下的现实问题进行强有力的解决措施以及改善方案。

参考文献

[1]袁明新,王琪,洪磊等.机械控制工程中案例化教学的改革及实践[J].当代教育理论与实践,2012,4(5):137-139.

[2]董一辰,张君.浅谈建材机械特色的过程装备与控制工程专业建设[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(17).…

[3]刘秋平,黄慧娟,周洋等.基于铝离子掺杂二氧化钛薄膜的染料敏化太阳能电池的光电性能[J].物理化学学报,2012,28(3):591-595.

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关键词：机械电子系统；发展现状；发展趋势

一、机械电子系统的发展现状

（一）机械电子系统正处在技术快速革新的阶段。我国机械电子系统的发展时间较短，随着我国现代科学技术规划方案的出台和落实，机械电子系统才真正作为国家层面的科学技术发展战略而得到科研地位的确立[1]。在我国机电一体化科研小组组建之后，一些一线工业生产领域才真正得到了机械电子技术的供应。经过二十余年的发展，我国很多工业生产企业都已经具备了独立的科研团队，并将机械电子技术作为一项核心的发展技术进行处理和研究。此外，机械电子资源的产品也正处在创新的关键时期，很多科学技术的研发领域都已经在研究内容方面与机械电子技术的科研领域形成了业务对接，并且将业务对接的成果更好的应用于其它生产性工作领域[2]。

（二）机械电子系统的衍生系统正在快速发展。在我国机械电子系统快速发展的过程中，社会各领域都在机械电子系统的衍生系统方面看到了较大的经济效益，随着我国市场经济体系作用的增强，很多社会领域都已经自发的开始了机械电子系统的衍生性研究，并且可以很好的凭借信息流资源的合理控制对后续的物流管理工作进行控制，使机械电子系统的技术研发不会过多的受到企业单位内部管理体制的限制[3]。目前，很多科研团队都已经将机械电子图的衍生系统用于生产制造工作当中，尤其在激光技术与机械电子系统融合以后，机械电子技术已经可以很好的应对机械加工领域的很多要求，并且凭借其它领域科研成果的发展对现有的衍生系统进行再次开发，因此，机械电子系统的未来的工业领域依然具备良好的发展前景。

二、机械电子系统未来发展趋势

（一）机械电子系统的智能化发展。随着我国社会对工业产品需求的提高，很多工业领域已经开始将智能化技术的研发应用作为提升工业生产水平的主要战略。机械电子技术如果在设计方面完全由人为操作，虽然可以降低实际生产过程中的人力资源消耗，却使得系统的操作和运维方面必须产生较大的人力资源消耗[4]。因此，在我国工业生产领域出现人力资源供应紧缺问题的情况下，对机械电子系统进行有效的智能化处理，能够很大程度上增强机械电子技术的应用水平，并使机械电子技术可以更好的应对新时期的工业生产任务。智能化系统的发展不仅可以提升机械电子系统的运行效率，还能使系统在运行过程中更好的降低错误率，并使系统能够凭借准确度的优势，更多的进行机械电子系统衍生系统的开发，使数控工艺能够在统一的系统标准之下得到更加完整的运行。

（二）机械电子系统的标准化发展。提升机械电子系统的标准化发展程度，可以使机械电子技术在现有的体系中得到更加有效的发展，并使标准化技术能够更好的适应系统的运行和发展需要。此外，现代工业生产活动对于机械电子技术提出了更高的精密化生产要求，这就使得机械电子技术迫切需要构建起行之有效的统一标准。在未来的机械电子技术发展趋势当中，通过固定技术标准提升机械电子技术的发展效率，是机械电子系统增强生产能力的重要途径，也是保证机械电子系统可以适应技术研发要求的重要手段。机械电子系统的标准化发展还能使技术研发过程中的故障率得到有效的降低，使新型技术的应用能够更好的适应现代工业生产需要。

（三）机械电子技术的网络化发展。互联网技术与机械电子技术的融合是提升机械电子技术应用质量的关键，随着我国各领域互联网技术的普及，机械电子技术已经开始向着互联网资源融合的方向快速发展。目前，互联网技术已经对我国社会产生了深刻的影响，而互联网技术的基本操作手段也已经被设备各领域的人群熟知，在这种状态下，将机械电子系统与互联网资源进行整合，在我国社会的各个领域会获得良好的人力资源基础支持。

结论

提升机械电子系统的发展水平对保证我国工业生产能力的可持续发展十分重要，因此，对机械电子系统的发展历程加以研究，并结合相关经验，对机械电子系统未来的发展趋势进行预测和设计，对有效提升我国机械电子系统的发展质量具有十分重要的意义。

参考文献

[1]吕英杰.刍议我国机械电子系统的现状与发展趋势[J].电子技术与软件工程,2016,02:121.

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[关键词]传感器;机械电子;应用

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0124-01

引言

随着现代科技水平的不断提高，人们通过科学技术探索新领域的活动越来越多，信息内容与传递方式日趋多样化，对信息处理速度与能力的要求越来越高，使自动控制系统中更多地采用了传感器技术。作为一种新出现的智能化技术，传感器技术就像人体感官一样可以对外界变化进行感知，将获得的信息传送给计算机，然后做出相应的反应，将传感器应用到自动控制系统中能够大大提升系统的灵敏度、控制精度及自动化程度。

1、传感器技术研究现状

传感器是指工程上可以被直接测量，按相应规律转换成同种或别种量值进行输出的工程器件。传感器所发挥的功能类似于人体感觉器官，也可以说，传感器就是人体感觉器官的外在延伸。传感器能够对作业环境状态、自动化系统运行以及操作对象等进行系统检测，从而为控制机电系统提供全面依据。随着现代科学技术的迅速发展，自动化技术与信息化技术得到了广泛的应用，其中，以传感器为核心的机电自动化控制技术应用最为广泛。在机电自动化控制系统中，传感器技术的应用能够对系统进行自动调节控制，而且会对系统自动化水平产生直接影响，若传感器技术较为先进，系统自动化水平就会得到相应提升，反之，系统自动化水平就会相应下降。当前，在社会各个领域内，传感器技术应用越来越广泛，且集成化程度不断提升。集成化传感器所具有的技术稳定性更高，传感器的体积和重量更小，为自动化控制系统的顺利运用提供了有力的技术支持。

2、我国传感器技术在机械电子中应用的不足

传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。具体地说传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现，即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据），不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。传感器种类及品种繁多，原理也各式各样，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。为此，在研究高精度传感器的同时，必须重视可靠性和稳定性的研究。包括床暗器的研究、设计、试制、生产、检测与应用等诸项内容在内的传感器技术，已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。我国在研究传感器技术在机电一体化中应用时起步晚与他国。相对于发达国家，我国仍处于弱势，虽然我国近几年在该领域取得了不小的进步与突破，但仍无法与发达国家齐肩，客观因素就是我们不在一条起跑线上。

3、传感器技术在机械电子中的应用分析

3.1、传感器技术在机械加工过程中的应用

传感器技术在机械加工过程中的作用是非常重要的，被应用于机械加工的各个环节之中，有助于促进机械加工技术的进步，提高机械加工的质量和加工效率，促进机械加工企业的发展。传感技术在机械加工过程中的应用包括加工前和加工中的检测。加工前，为了保障机械加工的顺利进行，需要对用于加工的设备以及其他工具进行检测，确保这些设备均符合生产要求，以免给企业造成不必要的损失，只有检测完成后，企业才可以开始进行加工。加工中，由于传感器具有强大的数据测量功能，在加工的过程中需要借助传感器对企业的加工条件进行实时监测，包括加工的温度、进给速度以及切削力等，以便及时发现加工过程中存在的问题，并及时予以调整，保障产品的质量。

3.2、传感器技术在数控机床上的应用

数控机床，简而言之就是使用数控技术来进行控制的机床。数控机床主要是通过将刀具的移动轨迹等以数字的形式对其进行编码，并将其录入数控系统，经过运算和编译等方式后控制刀具与工件的运动，从而达到生产出较高精准度零部件的目的，在这个过程中，传感器技术发挥着不可取代的作用。在数控机床中，通常用的比较多的传感器有电流传感器、红外传感器、电压传感器以及温度传感器等。机床在实际的操作过程中，传动轴很容易出现传动过位的情况，从而给机床的正常运作产生影响，所以要解决这个问题，就必须充分发挥传感器的监测作用，使用传感器对刀具的运动、温度、工件的位置以及速率等进行实时监测，及时发现生产过程中存在的问题，并采取相应的措施进行调整，降低故障发生的几率，提高企业生产效率。

3.3、传感器技术在农业中的应用

在农业领域，机电自动化控制系统中传感器技术的应用非常广泛，如在收割土豆的流水线作业中，在首位的土豆种植中，可以在农田中设置传感器来对空气温度、土壤中化肥配含量、光照强度以及土壤湿度进行实时、智能化测量，这样可以明显减少农民工作量，并提升农作物产量。此外，土豆收割机自动识别泥土块与土豆，智能化区分土豆的大小，对土豆上泥土进行自动清理，并自动完成装袋等操作都是利用传感器来完成的。

3.4、传感器技术在交通行业中的应用

在交通领域内，传感器技术等各种新兴技术得到了越来越多的关注。其中，传感器技术在汽车行业中的应用最为广泛，并推动汽车行业获得了更好的发展，进入了一个全新的发展领域。机电自动化控制系统已经逐步取代了过去的人力机械系统，有效提升了汽车的系统运作能力，使信息传递与能量交换更快、更加流畅，将汽车制造的各个部分紧密的结合在一起，使之形成了一个整体。在汽车行业中应用机电自动化控制传感器技术，压力传感器、冷却水温传感器、曲轴位置传感器、吸气传感器以及气敏传感器等几个方面的应用最为广泛，重要性也最大。

4、传感器技术发展展望

新材料研发在材料工程取得高速发展的同时，传感器类型也越来越多，制造传感器的材料已经摆脱陶瓷材料与半导体的限制，高科技材料如超导材料与光导材料的使用越来越多，新式材料如纳米材料的研发与应用也推动了传感器技术的进一步发展，促使传感器新功能与外形结构的出现，推动了人工智能材料的发展。

集成化研发目前各行各业中精细化加工技术得到了广泛的应用，在传感器技术的未来发展中，集成化技术是非常重要的发展趋势。集成传感器具有误差小、制作成本低、体积小、功能简单、功耗低、反应快以及配置电路简单等显著优势，非常适合远距离遥控操作。

智能化研发所谓智能化传感器实际上就是结合了微型处理器与集成化传感器各自的优势，可以实现信息监测与处理的综合型传感器。当前，智能化传感器表现出了非常理想的发展前景，将其与人工智能化技术进行结合，能够分散处理收集到的大量信息数据，从而有效降低设备成本。

5、结语

如今传感器技术在机电一体化的应用已经拓展到机器人用传感器、切削过程和机床运行过程的传感技术、工件的过程传感、汽车自动控制系统中的传感技术等等领域，科技发展的步伐在逐渐加快，我们更应紧迫起来，尽快的解决上述问题，只要坚持不懈的努力，因地制宜，各地区采取相应的科学发展措施、政策，总结我们成功方面的经验，吸取失败而原因，我国的感器技术在机电一体化的应用发展会呈现出崭新的姿态。

参考文献

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关键词：电气系统 工程机械 振动测试 可靠性

目前，我国工程制造业的各种测试标准逐步形成了系统化、系列化发展模式，但是我国对于工程机械电气系统以及各种关联元件的检测和管理中未曾形成一套统一、完善、系统的管理规范和标准，这也就使得大多数的工程机械在应用的过程中存在着一定的认识不足和器件的综合性质存在着一定的差异，由于在工作中各种电气故障较为频繁，因此在目前的工作之中都存在着极为明显的欠缺。尤其是在近年来，各种工程机械种类的不断出现和作业环境的频繁导致各种配件系统问题频繁发生，给整个工程机械的完善和应用带来了一定的影响。因此在当前对工程机械电气系统加以完善和优化十分关键，同时对其进行处理和总结也十分必要。

一、工程机械电气系统概述

工程机械电气系统可以说是由电气系统和电子系统两部分组成的，其中工程机械中的电气系统主要包含了蓄电池、调节器、发电机、充电系统、启动系统以及各种辅助设备，而工程机械中的电子系统主要包含了电子控制燃油机、电子控制自动变速器以及电子负荷传感系统等。

1、特点

在目前的社会发展中，工程机械电子系统的应用越来越广泛，其设备也日益完善和增多，成为整个社会发展中最值得我们关注和研究的重点话题。其中我们常见的电气系统设备主要是由电源、用电设备以及电气控制设备等综合组成的，其中具有着低压、直流以及单线制的控制要求和控制流程。工程机械电气设备上的电路属性通常都是一种模拟电路和回流电路模式，也是一种具有着多样性、全面化的工作模式。因此在信号的连接过程中存在着一定的连续性差、稳定性地等特点，这就使得其在诊断方面变得十分的复杂和繁琐，也容易形成其他各种意料之外的变动与变动，进而导致了整个系统工程出现了一定的影响和欠缺。由于在目前的机械电气系统中还未形成一套完善、科学的管理指标和管理标准，因此我们在管理工作中还是一种被动的管理模式和监测体系。

2.工程机械电子系统的特点

工程机械电子系统也采用低压、直流、单线制，一般由传感器、微机控制器和执行装置等组成。电子控制系统总体上采用的是数字电路，采用高度集成模块化结构。数字电路仅有两种状态，即0和1。列出其输入、输出关系真值表，可以很方便地找出原因一结果对应关系。数字电路的故障诊断具有规范性、逻辑性和可监测性的特点，故障诊断理论发展迅速，并日趋成熟。目前已经有相当多的诊断程序和诊断设备投入了实际使用。

二、工程机械电气系统振动测试概述

工程机械电气设备故障率较高，同时引起电气设备发生故障的因素也很多，但归纳起来也不外乎是电器件损坏或调整不当、电路断路或短路、电源设备损坏等。为了较准确迅速地查找出故障部位，可采用以下检测与诊断法。

1.电气系统振动测试的必要性

工程机械作业环境恶劣、作业工况多变，其电气系统故障比较频繁。以全液压振动压路机故障统计为例，与振动有直接联系的电气元器件故障概率10%左右。所以在进行工程机械电气系统设计和电气配件选型时，必须通过振动可靠性试验来优化电气系统设计，以提高整机的操纵性、可靠性和安全性。

2.电气系统振动测试平台的选型

目前振动试验设备按其激振方式可分为3类：即机械式、电液式和电动式振动台。

（1）机械式振动台

机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面，其结构简单，成本低，但只能在5-100Hz频率范围内工作，最大位移为6mm，最大加速度约10g，且不能进行随机振动。凸轮式振动台的工作频率仅限于低频，上限频率为20Hz左右，最大加速度为3g左右，加速度波形失真很大。总体来看，机械式振动台整体复杂，价格较贵，随机振动困难。

（2）电液式振动台

电液式振动台是用小电动振动台驱动可控制的伺服阀，通过油压使传动装置产生振动。这种振动台产生的激振力可高达104kN，位移可达25m，工作频率在0.1-200Hz，而且在很低的频率下可得到很大的激振力。其局限性在于高频性能较差，上限工作频率低，波形失真较大。电液式振动台结构和组成更加复杂，对场地也有一定的要求，价格十分昂贵，适合于大型结构件以及整机振动测试。

（3）电动式振动台

电动式振动台是以激振器为原型开发出来的一种现代振动设备，也是我国目前使用最广泛的一种振动测试设备。它的频率范围宽，小型振动台频范围为0-10kHz，大型振动台频率范围为2kHz动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度形良好，适合产生随机波，可得到很大的加速度价格适中，应用范围广。

根据工程机械振动响应特性，选用电动振动作为电气系统振动测试平台，下面主要介绍电动振动测试平台的选型和测试方法。

3.电动式振动台的结构和工作原理

电动式振动台主要由控制仪、功率放大装置振动台体、冷却系统、信号反馈系统以及其他辅助设备等组成。0在各种工况下，测试员用数据采集仪采集工程机械上待测部件（例如控柜）的路谱数据，将路谱数据经过傅立叶变换转化成相应的能量谱数据，再通过等效加速试验处理方法，将处理过的数据转化为控制仪可以识别的试验参考谱，直接导人控制仪；控制仪根据参考谱生成相应的控制电流信号，经过功率放大器放大后直接驱动振动台动作；反馈系统采集振动台的运动信号反馈给控制仪，控制仪对控制电流进行修正，使振动台的运动参数与参考谱基本一致，使待测部件始终按照参考谱的要求进行振动测试。

4、常见诊断方法

4.1.感觉诊断法

电气设备发生故障多表现为发热异常，有时还冒烟、产生火花、工程机械工况突变等。这些现象通过人的眼看、耳听、手摸或鼻嗅，就可直观地发现故障所在部位。

4.2.试灯检查法或刮火检查法

试灯检查法或刮火检查法，用来检查电路的断路故障。试灯检查法是指用一试灯检查某电路的断路情况。用试灯的一根导线搭接电源接点，若试灯亮，表示由此至电源线路良好，否则表明由此至电源断路。

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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：

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关键词：机械设计制造及其自动化 现状 趋势

一、引言

机械行业是一个国家的基础性和支柱性产业，在国民经济中占有极其重要的地位，它与上游产业（如钢铁、煤炭、有色等）和下游产业（如住房、日用消费品等）关系密切，具有很强的拉动能力。而机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。没有强大的机械制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。

二、我国机械制造业现状

近年来，我国的制造工业获得持续高速的发展，中国已是一个制造大国：世界各国都在大量进口中国产品，并且中国的出口中，机电产品已占多数。在当前的经济寒 潮和危机中，机械工业虽受到较大影响，但总规模和总产量仅次于美国，超过日本，居世界第二，出口已超过德国，达到世界第一位，2009年中国汽车产量已超 过美国而居世界第一。中国已成为名符其实的世界制造大国。2010年《全球制造业白皮书》公布的《全球10大制造强国》排行榜中，中国名列第三。今年《世 界机械500强》中，美国以126家企业入选而居榜首，日本以124家居第二，我国入选企业77家居第三。改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造业从产品研发、技术装备和加工能力等方面都取得了很大的进步，但具有独立自主知识产权的品牌产品却不多。例如：海尔、海信、TCL等企业的品牌虽然已经“国产化”，但去商场买空调时，导购会告诉你压缩机来自日本，去买冰箱时，导购还是会告诉你压缩机也是来自日本。通过对我国机械制造业现状的分析和研究，业内人士普遍认为，中国的机械制造比欧美发达国家落后了将近30年。

今年世界机械500强前10名中，中国无一入 选；世界机械100强中，中国仅入选9名。应该认识到，我国制造业大而不强，虽然是制造大国，但不能称为制造强国。例如钢铁，我 们大量出口低价钢材而进口高附加值的合金钢。机床也是出口廉价的中低档机床，而进口昂贵的数控和精密机床。中国制造业的劳动生产率，仅是美国、日本的 1/3～1/5。中国很多机械产品价虽廉，但质量也低。近期，由于人民币升值和国内劳动成本迅速升高，再加上经济寒潮和危机，严重影响了中低档产品的出 口，更迫使我们要尽快提高机械工业技术水平，变危机为机遇，向制造强国奋进。

近年来，我国工具工业虽有不小发展，但远 落后于机床业的发展。生产中使用的高效先进刀具，大部分是从国外进口的（含外国资企业在中国生产的刀具）。我们现在也出口不少刀具，但主要是廉价低档的标 准刀具。2004年我国生产刀具约25亿件，其中20亿件是廉价低档刀具（大部分出口），这以后几年出口的仍基本是中低档刀具。在美国市场上，中等规格的 麻花钻每支价格约10美元，而市场上中国生产的低档麻花钻价格仅1美元，被用作手工工具。我国现在有世界规模第一的汽车工业，但汽车工业从国外引进的高效 生产线，所用的刀具80%～90%至今仍是进口刀具（含国内的外资企业产品）。现在我国刀具生产供销情况是，高端先进刀具产品主要依靠从国外进口，而低档 刀具产品恶性膨胀（大部出口），这种情况必须尽快改变。

三、我国机械制造业趋势与前景

机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域，也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争力的主要手段。机械制造自动化技术自20世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造，计算机集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。

先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质，高效，低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有以下几个特点：从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要；从强调专业化分工向模糊分工，一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥；从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节；从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量；从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。机械制造技术的发展趋势可以概括为：机械制造自动化；精密工程；传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。

四、结语

随着我国加入WTO，新技术、新工艺的不断开发和引进，今后外语、计算机应用将成为每个技术工人的必备素质，市场需要“一专多能”的复合型人才，同时也希望这些人才有继续提高发展的能力（文化基础扎实），我国要成为制造大国，就必须有成千上万的有知识和技术的劳动者。本专业的学习特点要求我们要有有较强的理工科基础，不能偏科，所以我要努力提高自身素质，学好专业技术，并用自己一流的技术、高尚的道德情操去回报祖国，成就人生的辉煌！

参考文献

[1]《我国机械制造业现状与发展前景》 苏生荣 中国科技信息 2010.

[2]《机械制造业的发展趋势与先进制造模式》 邓武 科协论坛（下半月） 2009.

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[关键词]工程机械 机电一体化技术 应用 发展

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0389-01

引言

随着科学技术以及新兴科技突飞猛进的发展，极大地促进了学科之间的相互渗透、融合，同时也促进了工程建设领域的革新与创新。目前，机电一体化已经渐渐成为一种独立的技术，在各行各业都有不同程度的应用。尤其是科学技术的发展，在很大程度上促进了机电一体化的进步与创新，并且在工程机械中得到了很好的应用。积极地采用机电一体化，将机械、电子技术和液压技术进行了有效的结合，大大地提高了机械的多种功能，比如说，动力性能提升，燃油的经济效益提高，安全性和可靠性大增，操作的精准度和舒适度都大幅度提高，机械的使用寿命也随之延长。所以，研究工程机械机电一体化的应用与发展有着重大意义。

一、机电一体化技术的概述

机电一体化就是综合地运用机械、计算机、微电子、电力电子、光学、接口等技术，对各个功能进行合理的配置，从而实现了高质量、多功能、低能耗的价值和功能。机电一体化也称之为机械电子学，属于一门新兴的边缘综合科学， 机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、控制技术和精密机械技术有机结合，并综合应用到实际中去的综合技术。主要是通过微电子技术的应用，把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面，在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。而随着科学技术的发展，机电一体化技术也得到了快速发展，并且处于不断创新与进步之中。机电一体化技术逐渐走向了高智能化、微型化、网络化、个性化和绿色化的趋势。而机电一体化技术在工程机械中的应用，能够使得各种性能方面都得以明显改善，比如操作舒适性能够得以有效提高；机械能耗能有效大幅度降低，明显提高机械功效。可靠性不断提高；不断提高相应的作业精度和作业效率。

二、工程机械机电一体化技术的应用

机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，尤其是在工程机械中的应用更具广泛性和有效性，机电一体化技术在工程机械中的应用主要表现在以下几个方面：

1、机电一体化技术的在工程机械提高生产效率、节能降耗方面的应用

在传统的工程机械中，能量的充分利用率和使用率比较低。比如说，液压挖掘机其燃料的充分利用率仅仅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪费了。在能源Y源高度紧张的今天，迫使机械工程的发展必须向着“节能降耗”的方向发展。比如说，小松公司生产的挖掘机能够很好地达到节能降耗的目的，大约可以节省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制节能器的采用。日立公司生产的挖掘机，采用了“卡特电子效率”节能控制体系，通过对泵以及发动机的综合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能够达到98%左右，生产率也相应地得到了大幅度的提升。所以说工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。

2、在自动化以及半自动化的作业全过程中的应用

工程机械全面地实现作业自动化以及半自动化水平，可以有效地降低操作人员的劳动强度，有效地提高生产效率，大大减少了因为操作人员的经验不足或技术不到位对于操作精度的影响。比如说，三菱公司设计生产的挖掘机，有控制挖掘机轨迹系统的功能，相关的操作人员在控制板上将铲斗的运动形状和运动轨迹设定好之后，相应的微机操作系统就会根据不同角度的传感器发出的信号，对动臂、铲刀和斗杆的运动进行自动的控制，从而实现多种特定断面沟槽、开口和斜坡的精准挖掘，有效地实现了挖掘操作的自动化水平。

3、在控制柴油机上的应用

要想进一步深入发展柴油机技术， 应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天，采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗， 还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化， 这样的条件下， 电子控制自动变速，还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现， 能够使得在各种变工况下的柴油机， 在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时， 能够实现净化排气、节约能源、提高效率。

4、机械操作的自动化能够降低劳动强度

在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。

5、在工程作业精确度方面的应用

在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确。自动找平装置的应用，大大提高了混凝土沥青摊铺机的工作效率和施工质量。自动供料系统（超声波技术）的应用，完美地完成了混凝土沥青摊铺机对于供料的自动调节，全面提升了摊铺的效果和质量。与此同时，铲运机铲斗刀、平地机刮刀以及推土机铲刀的电子化操作控制，减少了误差，提高了工作效率，同时还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。

6、电子监控、故障自诊以及自动报警

电子监控、故障自诊以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。

三、工程机械机电一体化技术的发展

1、传感技术的融合

目前，传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛，比如，发动机可以通过机油压力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制；沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点，还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天，精度要求越来越高，可靠性和稳定性也能不断提高，越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展，所以，未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。

2、工程机械机电一体化趋于计算机与信息处理技术的应用

计算机是实现信息处理的主体， 信息处理技术包括范围应用比较广， 主要包括信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步， 应该大力发展计算机应用及信息处理技术。

3、电子控制理论的指导性增强

工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术， 通过其应用和推广，在相关控制理论指导下，能够满足系统智能化设计的要求，完成相关的设计后的系统仿真等等。

结束语

综上所述，机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。随着科学技术的不断发展，工程机械机电一体化还会有着更多的创新与发展，未来工程机械机电一体化技术的应用将会融合机、电、光以及磁的综合性能，更好地促进工程机械的发展。

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【关键词】机电一体化；核心技术；优势；发展趋势

机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，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。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。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。

一、机电一体化的优势

随着机电一体化相关技术的快速发展，机电产品的外观更加人性化、功能更加强大、体积和重量更加轻巧、可靠性更高等。与传统的机电产品相比机电一体化产品具有以下优势。

1、功能增强并且应用广泛

机电一体化产品最显著的特点就是突破了原来传统机电产品的单技术和单功能的局限性，将多种技术与功能集成于一体，使其功能更加强大。而且能适应于不同的场合和不同的领域，满足用户需求的应变能力较强。

2、精度大大提高

机电一体化技术简化了机构，减少了传动部件，从而使机械磨损、配合及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用计算机检测与控制技术补偿和校正因各种干扰造成的动态误差，从而达到单纯用机械技术所无法实现的工作精度。

3、安全性和可靠性提高

机电一体化产品一般具有自动监控、报警、自动诊断、自动保护、安全联锁控制等功能。这些功能能够避免人身伤害和设备事故的发生，提高了设备的安全性和可靠性。

4、改善操作

机电一体化产品采用计算机程序控制和数字显示，具有良好的人机界面，减少了操作按钮及手柄，改善了设备的操作性能，减少了操作人员的培训时间，从而大大简化操作。

5、提高柔性

所谓柔性，即可以利用软件来改变机器的工作程序，以满足不同的需要。例如，工业机器人具有较多的运动自由度，手爪部分可以换用不同的工具，通过改变控制程序改变运动轨迹和运动姿态，以适应不同的作业要求。

6、生产能力和工作质量提高

基于虚拟原型的机电一体化设计建模与仿真技术研究 。

二、机电一体化的核心技术？

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

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以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。？

2、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、信息处理技术？

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。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。？

4、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。？

5、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有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、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。？

6、软件技术？

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内机电一体化的发展现状和科学技术的提升，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

一是智能化。智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。其产品可以模拟人类智能，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

二是系统化。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，进行任意的剪裁和组合。表现特征之二是通信功能大大加强，远程及多系统通信联网的局部网络正逐渐被采用。另外，机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

三是微型化。微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，其具有广阔的应用前景。

四是模块化。模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

五是绿色化。绿色化是时代的趋势，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，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

六是网络化。网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。？

四、结束语

综上所述，机电一体化技术是众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。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

参考文献：

[1] 倪勇. 机电一体化技术在工程机械中的应用研究[A]. 2014年4月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]. 2014

[2] 田军锋. 国产主要综采机电设备存在的问题及发展方向[A]. 安全高效矿井机电装备及信息化技术――陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C]. 2011

[3] 徐晓娜，朱柏龙. 机电一体化技术的发展与思考[J]. 科技致富向导. 2014（17）

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关键词：康复机器人；现状；发展趋势

1 康复机器人研究的意义及现状

1.1 社会发展的必然需求

截止2014年底，我国国60岁以上老年人口已经达到2.12亿，占总人口的15.5%。据预测，本世纪中叶老年人口数量将达到峰值，超过4亿，届时每3人中就会有一个老年人。

民政部部长、全国老龄办主任李立国表示，我国空巢和独居老年人近1亿人，60岁以上失能半失能老年人约3500万人，帮扶困难老人已成为我国老龄事业的重中之重。

伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降，进而对日常的生活产生了种种不利的影响，已严重影响老年人生存质量。此外，由于疾病、自然灾害、交通事故等突发事件造成的残疾人数量也与日俱曾。截止2015年9月，我国有各类残疾人8500万，通过人工及现有的助残设备已不能满足患者的要求。老龄化、残疾人这些特殊群体理应得到更多的关注，保证其生存质量的康复和服务产品质量也应有相应提高，因此，康复机器人及设备的研究和应用有着极为广阔的发展前景。

1.2 技术发展的内在需求

近年来，随着计算机技术、人工智能、图像处理、以视觉、听觉为代表的传感技术等电子信息技术的反战，给生物医药工程领域的医用康复机器人发展带来的极大的契机。用于科学诊断、手术辅助、脑中风、帕金森综合征后遗症辅助康复机器人得到了广泛应用。而将人工智能、视觉、听觉、图像处理等技术融入康复机器人技术成为未来康复机器人发展的内在需求。

1.3 产业升级的必然趋势

随着我国泉州2025计划的提出，机器人技术已成为我国未来工业产业升级的需要突破的核心技术。当前，我国机器人，尤其是以助残、手术辅助为代表的康复机器人核心技术还未能突破，核心部件、主控系统还需进口，成本较高。国产康复机器人在整个市场占有率偏低。康复机器人的技术突破成为我国工业产业升级的关键节点。

2 康复机器人研究现状及进展

2.1 医疗手术机器人研究现状及进展

经过半个多世纪的发展，工业机器人技术日趋成熟，并成为机器人应用市场的主流。随着老龄化、残疾人口的不断的增多，康复机器人的收到各国的极大关注。微创外科手术机器人、介入治疗机器人，上肢、下肢康复机器人、智能价值、智能轮椅、外骨骼辅助机器人、航天员运动能力恢复机器人已经开始用于临床，并取得了一定成果。

目前，用于辅助医生进行手术的外科手术机器人是在外科一生的操控下，协助医生共同完成手术过程，一般情况下，外科医生利用一个远程手术场景，操纵一个主输入装置，根据手术的要求，向放置于手术室内的手术机器人下达手术指令。手术机器人根据该指令执行相应的操作。与传统的微创手术相比，手术机器人具有比医生更高的操作灵巧性、超越人类手术动作距离的局限，易于实现更微笑的手术动作，手术精准性也更高。

由美国直觉外科公司制造的达芬奇手术机器人是目前手术机器人领域应用做最广的手术机器人之一。该手术机器人融合了三维高清晰度视觉系统，在视觉辅助系统的帮助下，控制能完成精细运动的机械手，该机械手的弯曲及旋转运动自由度均不是人类手腕可比拟。该手术机器人可提供灵巧操作、精准定位、术前规划，手术创面大幅减小，患者恢复迅速。

目前，达芬奇手术机器人已经累计销售3000多台，为超过250万患者成功实施微创手术。由于昂贵，我国拥有数量还不足三十台。研究适应我国国情的手术机器人以迫在眉睫。近年来，我国科研工作者和医疗卫生部门紧密合作，积极开展手术机器人的研发工作，取得了一定成果。例如，针对腹部手术的手术机器人、利用视觉、互联网技术，结合人工智能的神经微创外科手术机器人，介入治疗机器人、脊柱外科手术机器人均已实现国产化，进入动物试验阶段。

2.2 功能恢复性机器人研究现状及进展

目前，功能性恢复机器人的研究重点集中于上肢、下肢的功能恢复、运动辅助、可穿戴设备的研究上。国内以哈尔滨工业大学、清华大学、中科研、上海交通大学为代表的研究单位掌握功能恢复性机器人研究的技术核心。其中上海交通大学和复旦大学合作展开了“神经的运动控制与控制信息源的研究”。其研究目的是提取神经信息，利用神经信息来控制电子假手.具备7个自由度的运动模拟假手以研制完成，具备很高的应用前景。

功能性恢复机器人的研究主要集中于肌肉电信号的拾取、肌肉电信号特征分析、脑电波的信号的拾取、脑电波信号的特征分析上。

3 康复机器人的发展趋势

3.1 机械本体技术：康复器械的机械本体技术应向着智能化、集成化、轻型化、微型化、舒适化及美观化的方向发展。以碳纤维、石墨烯、记忆合金为代表的新型材料相继问世，且价格逐步降低，将对康复机器人的机械本体制造、研究产生极大的促进。此外，传统的针对上、下肢的康复机器人已不能满足当前的需要，以单关节为控制和新的额关节康复机器人、用于脊柱矫正的脊柱矫正机器人逐步出现，极大的拓展了康复机器人的应用领域。

3.2 人工智能技术：人工智能技术的引入，将极大的促进康复机器人的智能化水平。融入以视觉跟踪技术、听觉传感器、压力传感器为核心的感知系统，融入VR虚拟技术、融入智能穿戴设备，以嵌入式控制系统为核心，将极大的促进人工智能技术在康复机器人领域的应用，实现康复机器人的高度智能化，集成化。

康复机理的研究：充分利用现有的医学临床经验，与医疗卫生领域的专家紧密合作，积极开展康复机器人相关肌肉、病理研究，对康复机器人的研究提供理论支撑。

结束语

经过多年的发展，康复机器人取得了一定的成果。但随着社会经济的发展，康复机器人的研究与发展还未能有效满足社会需求，智能化、集成度水平还有待提高。因此，开展康复机器人的研究具有广阔的应用价值及技术价值。

参考文献

[1]Gert K， Boudevijn K， Hermano IK. Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke： a systematic review.Neuro-rehabilitation and Neural Repair，2008，22：111-121.

[2]Grdienke P， Michile J A， Catherina G M， et al. Systematic reviewof the effect of robot-aided therapy on recovery of the hemipareticarm after stroke.Journal of Rehabilitation Research and Development，2006， 43：171-184.

[3]杜志江，孙立宁.外科机器人技术发展现状及关键技术分析[J].哈尔滨工业大学学报，2003，35（7）：773-777.