机电一体化的发展范文

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关键词 机电一体化；PLC技术；发展趋势

中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）78-0041-02

0 引言

当前，电子、通讯等方面的技术得到了革新，有效的推动了机电一体化的研究，并实现了机械和电子技术之间的融合。尤其是在微型计算机、集成电路产品进入到市场后，为机电一体化的深入研究和发展创设了积极的条件。与此同时，国内高等院校以及相关企业单位都在进行了相关的研究，为机电一体化的发展和技术革新搭建了坚实的基础。

1 我国机电一体化技术的发展现状

我国于上世纪80年代开始针对机电一体化技术进行了研究，国家也为此投入了多项人力物力，在2010年的发展纲要中，明确指出要针对机电一体化技术进行革新和发展，并提出了相关的策略。及至到上世纪90年代，机电一体化已经迈入到另一个发展的进程，其突出特征主要体现在以下三个方面：其一，光学、通信等社会领域的技术已经应用到机电一体化技术的研创过程中，尤其是随着微细加工技术在其中的广泛应用，有效的带动了微机电一体化技术的发展；其二，机电一体化系统无论是在设计阶段，还是在集成分析过程中，都已经迈入了智能化的发展阶段，并把其作为一门学科进行独立的研究；其三，随着光纤技术、人工智能技术等新型技术的深入研究和应用，有效的为机电一体化技术的发展创设了一个更为宽广的发展空间。

2 机电一体化的发展趋势

长期以来，工业一直都占据我国社会经济的主导地位，工业的领先发展也在不同程度上促进了机械制造产业的快速发展，特别是对机电一体化的技术发展上发挥了重要的作用。事实上，机电一体化是一种综合的技术领域，以电子技术及其相关的应用作为发展的中心部分，其中微型计算机在社会各个领域中发挥的作用更加的突出。

2.1 智能化

在机电一体化的不断发展进程中，智能化是作为它根本的发展趋势，同时也是体现相关机电产品的有效渠道。智能化是对工业机械操作系统的一种简述，它还具备多个方面的能力，如推断力、决策力等。现代化的机电一体化与传统的技术相比较，要真正保证它的智能化推进就应该基于现代机械理论的发展过程中，同时还应不断的结合生理学、计算机科学等方法和理念，在吸收芯片技术等取得的成果来实现。基于智能化的基础上，机电一体化的视角焦点集中在产品的整体性能上，当前自动清洁机等产品都已经步入到了研创的发展阶段，正是通过对这些产品实行智能化的控制和处理，才能进一步的保证产品的综合质量。

2.2 集中监控化

集中监控化在机电一体化中的应用日益深入，它的突出优势就是能有效的保证设备的正常运行和管理。它与传统的机电产品相对比可以得知，在集中监控下的设计过程中，更多的是注重各个支部功能的合一作用行，换句话说，在中央监控系统的监测下，只要其中某一个系统发生了阻碍，就可以得到及时的发现，并对其进行处理。随着机电一体化不断的发展，更加注重相关设备的安全性，并借助技术上的革新来保证机电设备的集中监控化。

2.3 网络化

当前已经进入到了计算机网络的时代，网络也已经覆盖到各个社会领域中，自上世纪90年代后，我国的机电一体化在研创的过程中就开始与网络技术相接轨，并在网络技术的支撑下取得了一定的成效。特别是进入到21世纪后，以网络技术为基本媒介的远程技术在社会上兴起，促使远程控制技术在我国的机电一体化领域中得到了广泛的应用，从而有效的引领机电技术迈向了新时代。在今后的机电一体化发展过程中，网络技术能在一定程度上保证产品的安全性和作用性。

2.4 微型化

微型化的基本特征是不需要对机械和控制进行相互的区别，而是实现了两者之间的充分融合，所以对于机电一体化的研究和应用来说，就不需要把传感器、CPU等核心部分进行相的分离，并且缩减了产品的体积，促使机电一体化在技术上取得了全新的成就。我国已经陆续的研创出一些微机电一体化产品，这些产品也在我国军事、通讯等领域中得到应用，但我国现今仍然还存在微机械技术处在低水平的棘手问题，在今后的技术研究中应针对这些问题进行突破。

2.5 PLC技术的应用

PLC的全称是可编程逻辑控制器，它具备逻辑监控、数据采集等功能，因此，它在机电一体化的领域中，可以实现高速脉冲输出与接收，并在这一功能下还具备了传感器。这与传统的机电系统相对比，PLC技术在机电一体化中广泛运用可以保证数量的控制，并可以使相关的数据得以显现，这就有助于管理人员对各种数据进行及时的统计。另外，PLC技术在机电一体化中的应用还表现出通讯功能，实现了运动控制、通信联网等功能的实现。

3 结论

总之，虽然我国的机电一体化技术已经取得了较为明显的成绩，但相对于发达国家来说仍然存在一定的差距。但是在我国社会经济的推动下，尤其是在机械制造业等领域的快速发展下，我国的机电一体化技术必然迈向新的发展道路，对于机电一体化今后发展趋势的研究也具有现实的意义，是实现农业大国转向工业大国的基础条件。与此同时，在推动机电一体化技术革新的过程中，我国也十分注重技术的创新发展，对现存的不合理技术格局进行全面的改编，并使其与国际的技术力量相融合。

参考文献

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【关键词】机电一体化；核心技术；智能化；传感技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

随着科技的进步与工业的发展，不同学科之间的相互联系共同发展的现象越来越普遍，这些都极大的推动了社会生产力的进步，使工程技术掀起了一场 革命，促进了机电一体化的形成与发展。所谓机电一体化，就是指一种几种学科相互交叉形成的复合技术，其是机械技术与其他高科技技术相互结合而形成的新的产物，也是现代社会发展形势下工业的必然发展方向。这对于提高机械工业的生产技术、产品结构、管理模式等都是具有很大推动作用的。目前我国的机电一体化已经取得一定的发展成果，但相较于其他发达国家来讲，还是有着一定的差距，还必须要不断的进行改革发展，提高科技水平，以促进国内机电一体化水平的提高。

一、机电一体化的核心技术

一般来讲，机电一体化主要是由两大部分组成，即软件技术与硬件技术。其中硬件的组成部分大致有机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分，因而若要进一步的提高机电一体化的发展，就必须要对这些核心技术进行不断的创新与改进。

1、机械本体技术。机械本体对于机电一体化技术的影响主要体现在其性能的高低、质量的和精度的大小等几点内容上，而当前的机械主要是以钢材为主要的原材料，因而在减轻其质量时，可以考虑从更换质轻的材料入手，用非金属的复合高性能材料作为机械的主要结构材料，以此来减少驱动系统的负荷，以提高控制系统的效率，从而实现降低能耗、提高机电效率的目的。

2、传感技术。传感器的最大作用是为了提高其通信能力，即其可靠性的大小、灵敏度与精确度的高低都是影响到机电一体化的技术水平水平的。

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。

二、机电一体化技术的主要应用领域:数控机床、计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、工业机器人。

2．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。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。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

1、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，也是21世纪机电一体化的发展方向。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与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

2、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，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大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。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。

3、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。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。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，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

4、模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，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。

5、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。

6、绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。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。

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：

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关键字：机电一体化核心技术应用范围发展趋势

中图分类号： TU85文献标识码：A

机电一体化技术是将机械技术、信息技术、电工电子技术以及其他技术等进行有机结合，并综合的运用在实际工作中去的一项跨学科综合技术，在经济飞速发展的今天，机电一体化技术被广泛的应用。

一 机电一体化的核心技术

机电一体化是各项技术的综合，其核心技术主要机械技术、系统技术以及自动控制技术等，下面本文就简单的介绍机电一体化中的核心技术。

（一）机械技术

可以说，机械技术是机电一体化技术的基础，该技术的重点是怎样和机电一体化技术相协调，并利用其新技术来更新自身的发展观念，实现机械技术在结构上和性能上的转变，既能够满足体积和重量减少的要求，也能够实现提高精度改善性能的目标。

（二）系统技术

机电一体化中的系统技术就是以整体的概念组织和应用相关的技术，并从全局的角度出发，将总体分解成相互联系的各个系统单元。在该技术应用中，接口技术是一个关键的因素，是实现系统技术中各个部分相互连接的重要保证，因此说对于接口技术需要重点把握。

（三）自动控制技术

自动控制技术就是在自动控制的理论下根据经验和实际情况进行系统设计，设计后的系统仿真，该技术包括了速度控制系统、高精度定位控制系统以及自适应控制系统等，能够实现自动的信息记录和检索。

（四）计算机技术

计算机技术在机电一体化技术中占据着重要的地位，计算机技术和信息技术相融合，能够实现信息的高精度交换和存取，运算速度快且精确度高，同时计算机技术还包括了人工智能技术以及神经网络技术等，这些技术的应用对于机电一体化技术的发展都起到了重要的作用，所以说计算机技术是机电一体化核心技术中的关键因素。

（五）传感检测技术

传感检测技术是机电一体化技术系统中的感受器官，能够实现自动控制和自动调节，传感检测技术的功能越强大，整个系统的自动化程序就越高，因此说要采取措施提升传感检测技术的功能强度，促进机电一体化技术的发展。

二 机电一体化技术的主要应用范围

（一）数控机床

数控机床及相应的技术经过发展已经在结构和功能上获得了明显的提升，机电一体化技术的应用更能够实现操作和控制上的高精确度。如在开放性设计中，实现硬件结构和功能模块的层次性和兼容性，并符合接口的标准，这样能够提高使用效益；再如机电一体化技术能够为数控机床操作提供面向车间的编程技术，并能够实现二维和三维加工的动态仿真。除此之外，应用机电一体化技术还能够实现软件的模块化设计，这样既能够丰富数控功能，也能够实现对数控机床操作的多渠道控制。

（二）钢铁工业中的应用

机电一体化技术在钢铁工业中的应用主要在于交流传动技术的应用，随着电力技术的发展，该技术获得了飞速的发展，数字技术的发展带动了交流传动取代直流传动。现在无论是较大容量的电机或者是较小容量的电机，都能够使用同步的电机或者是异步电机实现可逆平滑调速。这一进步要得益于机电一体化技术的发展。

（三）制造业中的应用

在制造业中，机电一体化技术中的柔性制造系统能够带动制造业的快速发展，该系统是计算机化的制造系统，是由计算机、数控机床以及自动化仓库等组成的，在机电一体化技术的带动下，能够实现随机的且实时的进行制造生产，并且其生产能力能够满足制造业的需求，尤其是适用于多品种的小批量生产中更能够发挥功效。

三 机电一体化技术的发展趋势

上文中从机电一体化的核心技术及其广泛的应用两个方面进行了论述，随着科技的进步，机电一体化技术也朝着更为广阔的空间发展，下面本文就从以下几个方面论述几天一体化技术今后的发展趋势。

（一）数字智能化

计算机网络技术的发展为机电一体化的数字智能化设计奠定了坚实的基础，例如虚拟设计、集成制造等都将在今后的发展中成为可能。数字智能化要求机电一体化技术产品需要具备高可靠性、可维护性以及便捷操作性的特点，同时，高性能以及高速的处理使得机电一体化的产品具有一定程度的人工智能也是可能的，由此可见，数字智能化是机电一体技术今后发展不可避免的一大趋势。

（二）微型化

微型化是指机电一体化技术想着微型机器以及微观领域的方向发展，微型化起源于上世纪八十年代，随着技术的不断进步已经获得了较快的发展，微机电一体化的产品具有体积小的特点，这样能够大大的降低生产的能耗，节约生产成本，同时由于体积小运动灵活，能够广泛的在军事及医疗方面应用，具有其他技术不能够比拟的优势。由此可见，机电一体化技术向着微型化的方向在不断发展，有可能实现超精密技术的突破。

（三）模块化

机电一体化技术下的产品种类繁多，生产厂家众多，要研制出具有标准接口、动力接口等的机电一体化产品十分困难，但是有十分必要，因此说模块化是机电一体化技术发展中十分艰巨的任务，但是也是不可避免的一种趋势。例如研制出具有智能调速的机电一体化动力单元，具有图像处理和测距等功能的控制模块，这样能够更加清晰的进行操控，也能够在这些模块的基础上研发新型的产品，能够为机电一体化产品的生产厂商提供广阔的发展前景。

（四）集成化

机电一体化技术的集成化发展，这其中既包括了其核心技术的相互融合和渗透，也包含了各种产品的优化和组合，集成化能够实现机电一体化产品在生产中的同时加工、装配以及检测等多道工序，提高加工效率。为此可以将机电一体化系统中的各种功能进行分解，使各环节在实现协调运转的基础上再通过各项技术措施和硬件基础将各个功能层次实现联合，达到集成化发展的状态，这样能够使其性能和功能实现最大化。今后机电一体化的产品向着多品种和小批量自动高效生产的方向发展，为了保证生产顺利，集成化是一个具有潜力的发展趋势，能够将机电一体化技术的功能充分的发挥。

（五）绿色化

科学技术在带来便利的同时也会造成一定程度的污染，给生态环境造成破坏，所以可持续发展已经成为当前各行各业发展的大趋势，所以机电一体化技术的发展也要朝着绿色化的方向发展，实现产品生产的低能耗、低污染，产品使用之后还能够循环利用，高技术的绿色化发展不仅是今后发展的趋势，也是技术发展不能够忽视的一个关键因素。

结束语：机电一体化是一项综合性很强的技术，它融合了机械技术、信息技术等多个学科的知识，随着技术的不断进步各种技术的有点相互融合实现了机电一体化技术的不断发展。本文就以此为出发点，从机电一体化技术的核心技术、在实际中的应用以及该技术今后的发展方向三个方面进行了论述。技术的进步带动了机电一体化技术的发展，希望其在今后的发展中能够有更广阔的前景。

参考文献：

[1] 阮瑞雪 浅谈机电一体化技术及其发展趋势 科技信息，2011年第17期

[2] 关善武 浅谈机电一体化技术的现状和发展趋势 新课程（中），2009年第S1期

[3] 张克明 浅谈机电一体化技术发展状况与趋势 中国科技博览，2012年第19期

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关键词：机电一体化；发展趋势；应用分析；

1 机电一体化概述

日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，它是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合，机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术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，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广泛。

2 机电一体化的发展现状

机电一体化的发展总共经历了3个阶段。上世纪60年代以前是机电一体化发展第一阶段（初级阶段）。这个时期，人们主要利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。第二个阶段是上世纪70-80年代（快速发展阶段）。这一时期计算机技术、控制技术、通信技术都得到了快速发展，为后来的机电一体化发展奠定了技术基础。而大规模、超大规模集成电路与微型计算机的迅猛发展，则为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。第三阶段则是上世纪90年代后期至今，这一阶段机电一体化技术开始向智能化方向迈进，进入深入发展时期。此时光学、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。我国则是从上世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。

3 机电一体化技术的应用

（一）机床数控领域

机电一体化在数控机床领域的发展已经有40年的历史，在技术领域有了进一步的提高，无论是在结构上功能上还是在操作上都发展的比较完善。类型具有总线式、模块化、紧凑型的结构，在开放性设计中，这种设计硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性的，可以大大提高用户的使用效益和智能化的。在机电一体化的系统研究中分出多级的网络，这样能使复杂加工系统的作业能力的运行。

（二）计算机集成制造系统的领域及工业机器人

计算机系统的组合不是分散的子系统的组合，它是由全局的实践总结出最优的系统的组合，它需要各个部门加强沟通，围绕制造展开工作。当产品的集成度越高，就能够使各个生产要素间的配置更加合理和完善。工业机器人首先出现的是不够灵活的半机器人，它根据示范的动作进行重复的运动，在工作中，不会考虑工作环境和作业对象的变化。而现代的机器人，里面装有不同的传感元件，机器人可以作业环境和对象做出简单的信息判断，并能做出简单的分析。这是机电一体化发展的新成果，也是其发展的前景所在。

4 机电一体化技术的发展方向分析

机电一体化是机械工业发展的进步的表现，近年来，机电一体化在国内外都有了全新的发展，并且广泛的被人们用于各个行业，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。进入21世纪机电一体化技术将向以下几个方向发展。

（一）机电一体化发展的智能化、数字化趋势

首先机电一体化发展的智能化趋势。机电一体化的发展打破了传统机械自动化或者半自动化的局面，实现了智能化，这也是今后机电一体化的重要发展方向。嵌入式智能控制的算法运用，使机电一体化的产品发展为智能化，是模拟人脑的人工智能的产品，它可以根据系统的设置来做出判断以及决策，可以取代人们的部分脑力劳动。其次机电一体化发展的数字化趋势。奠定机电产品数字化的基础是微控制器及其发展（如不断发展的数控机床和机器人）；而计算机网络的迅速崛起则为数字化设计与制造铺平了道路（如虚拟设计、计算机集成制造等）；数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

（二）机电一体化发展的网络化趋势

网络技术在20世纪90年代异军突起，其兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们的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是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成计算机为中心的计算机集成家电系统（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。

（三）机电一体化发展的微型化、模块化趋势

首先机电一体化将向微型化方向发展。机电一体化产品生产的厂家很多，但是如果统一开发标准机械、电气、动力等方面的机电一体化产品并不是一件容易的事情，制定统一的标准，才能使各部件、单元匹配成功。机电一体化的生产商也可以根据自己产品的需要或者国外最新的产品的模型来进行创新，更新换代自己的产品，并不断地扩大生产规模，使机电一体化的发展走向正规化和统一化。其次机电一体化将向微型化方向发展。在20世纪80年代末机电一体化向微型机器和微观领域发展。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t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。

（四）机电一体化发展的绿色化、系统化趋势

首先机电一体化发展的绿色化趋势。所谓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。工业经济给人们生活带来了巨大变化。在人民物质丰富、生活舒适的同时资源却在减少，生态环境在不断恶化。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。其次机电一体化发展的系统化趋势。系统具有随时分解组合的功能，这种功能实现了多子系统互相调和以及整合的需要，机电一体化的系统功能，不但运用在通信系统以外，还运用在远程通讯以及互联网系统，局域网也慢慢的采用。机电一体化在系统方面未来的发展，是会越来越考虑人的因素，模拟人的智能的，甚至可以模拟生物的结构来发展。

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【关键词】机电一体化；发展；趋势

从20世纪80年代以来，由于计算机科学技术的飞速发展，尤其是在大规模集成电路技术和微电子技术取得重大突破后，计算机逐渐向价格低、体积小、性能高、功能强方向发展。因此，计算机也就具备了与工业生产结合、向其它学科渗透的基本条件。这对其它领域的生产技术的革命与改革将起到极大地推进作用。比如在机械工程方面，计算机已经被广泛用于产品和工艺流程的控制，它将计算机、电器、机械变成一个有机的整体，进而形成一门新的技术—机电一体化。机电一体化的出现，极大地改变了整个机械工业的面貌；它引导了机械工业在技术、产品、管理、生产方式等方面发生巨变；使得生产力提高、原料损耗降低、劳动强度下降、市场竞争力提高、效益显著提升。从此，工业化生产就告别了以往的“机械电气化”，迈进“机电一体化”的方向发展。

1、机电一体化概论

所谓的机电一体化是一门综合技术群（族）的总称，它主要目的是运用一些技术原理来使用、发展机电一体化产品。从系统工程的观点上来看，就是将有关电子技术运用到机械的主体、动力、控制以及信息处理等功能上去；将机械装置、电子化设计、软件有机结合起来形成一个系统；进而促使系统和产品展现最优的整体。

随着科学技术的飞速发展，机电一体化正在被赋予许多新的内容和功能。比如能够自动检测和处理信息；能够先通过自动诊断来发现问题，然后进行自动调节与控制，达到自动保护的目的；这表明机电一体化已经具备智能化的特征。而传统的机械电气化只是将机械技术、微电子技术等其它几种新技术进行简单组合和拼凑，这样效果只是将体系代替和放大。所以，两者在功能上有着本质的区别。

目前市面上机电一体化产品主要有三类。一是将机与电结合在一起的典型产品，比如彩色复印机、自动绘图机；二是用电子装置来代替一部分控制功能和机构的机械产品，如机电一体化照相机、带数字显示的机械设备；三是通过微电子装置代替原设备的信息处理机构的产品，如全电子式电话交换机、指针式石英电子表。这些机电一体化产品都具有轻巧化、多功能化和智能化的特点。

2、机电一体化的发展历程

机电一体化主要经过了三个阶段的发展：第一阶段为20世纪60年代以前，在这一初级的阶段，由于人们对机电研究和开发从总体上还处在一种自发的状态，电子技术的水平也尚未发展到一定程度，所以当时的机械技术和电子技术还不能够广泛和深入的结合；正是由于这些原因，尽管第二次世界大战刺激了当时的机械产品与电子技术的结合，而且在战后这项机电结合的军用技术也转化为民用，人们还是只有自觉地利用这些初步的电子技术成果来改善机械产品的性能，因而那些过去开发的产品也就无法推广和普及。第二阶段为20世纪70-80年代，在这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术都得到蓬勃发展，同时大规模的集成电路和微型计算机也出现了，这些就为机电一体化的发展提供了大量的物质和技术基础；至此，机电一体化开始受到世界的广泛关注和支持，极大加速了它的发展。进入到20世纪90年代后期，机电一体化的发展迈入到深入发展的第三阶段，机电一体化技术正逐渐迈向智能化；由于光纤技术、神经网络技术、人工智能技术等都取得了重大突破，再加上微细加工技术的新技术的引入和系统完整的学科体系的形成，都极大促进了机电一体化的发展。

3、机电一体化发展趋势

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未来机电一体化技术的两个重要发展方向。所谓智能化，就是具有模拟人类智能，能够进行独立的判断、推理、决策等逻辑思维能力。由于科学技术的飞速发展，特别是模糊技术、软件技术、芯片技术的取得长足的进步，机电一体化的智能性越来越强、产品的信息越来越凸显；再加上生理和心理学、运筹学、混沌学的引入，机电一体化的目标也越来越高；因此，人们越来越重视机电一体化中的智能化研究。另一方面，机电一体化的产品正在向微米，甚至纳米的微观领域发展，对机电一体化产品的微型化研究起源于20世纪80年代，由于该产品具有灵巧、轻便、低耗能等优势，因此被广泛地用于通信、医疗、军事等多个领域；虽然目前微机械技术的不成熟，阻碍了其发展步伐，但在未来必将取得重大突破。

3.2系统化和网络化

所谓系统化，就是以灵活的方式来进行多种组合，力求对多子系统进行协调、控制、管理的一种具备模式化而又开放式的总线结构；它不仅能够增强机电的通信能力，甚至可以根据仿生学来赋予机电一体化产品人的感情，从而不断地开发出新的机电一体化产品。另外，由于网络技术的普及和发展，对各种远程控制和监测的终端设备的需求量不断增大，而这些设备本身就属于机电一体化产品的范畴。由此可见，机电一体化绝对会向着系统化和网络化发展。

3.3柔性化和环保化

为了更好的应对一些突然事故，未来的机电一体化必须是一个包含多个相互独立子系统的母系统；这其中每个子系统可以拥有对多变的环境做出相应的反应的能力的，这样就显得机电一体化在控制系统过程中具有柔性化，不会显得生硬、死板。除此之外，为了适应时代的趋势，未来的机电一体化还应该注重环保化；多设计和制造一些无污染、无公害的绿色产品，大力保护自然环境和资源，维护人们的身体健康；所以环保化也极其重要。

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一、机电一体化的产生及概述

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，机电一体化进入了深入发展时期。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用，取得了一定成果。

机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容，它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。机电一体化技术是指包含技术基础、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，机电一体化产品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产品。

二、机电一体化发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。

我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863 计划”。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。虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了对机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，并取得了一定的成绩。

三、机电一体化发展趋势

1.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。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。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

2.光机电一体化

光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。

3.网络化

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，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朝着网络化方向发展是为大势所趋。

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1cm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，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。

5.绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，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，设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

6、柔性化

柔性化有两层含义，首先是产品具有自适应性如纺织业中，纺纱设备能方便的适应不同种类的纤维，织机能满足多种织物对织造工艺的要求，在变换品种时能做到方便快捷；其次，机械设备制造商要具备根据用户的要求而为用户定制的能力。实现柔性化的必要条件是产品设计必须贯彻模块化的设计理念。

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关键词:煤矿;机电一体化;发展与应用

1机电一体化技术的研究现状

1．1机电一体化的定义

机电一体化(Mechatronics)是1971年由日本学者在日本杂志《机械设计》中提出的，是由机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术、信息技术、光学技术等多学科形成的一门交叉学科，目前已经发展成为部分学校的专门专业。但对于机电一体化的具体内涵和概念学术界并未形成统一的认识。VanBrussel教授认为，机电一体化是跨领域的并行工程，它包括机械、微电子、控制工程和计算机技术等多门学科，而机电一体化的目标就是实现上述多门学科和技术的综合应用。德国Isermann的教授认为机电一体化属于交叉学科的综合领域，机电一体化包含的交叉学科可以分为机械系统和与其相关的控制系统，而其控制系统又包括信息系统、计算机系统等。控制系统主要用于服务机械系统，便于工程师在远程对机械系统进行操控。国内曾庆良等［1］定义机电一体化是一个包含机械、电子电气、信息等功能模块的技术系统，是多学科技术的综合作用，各个功能模块之间存在着密切的交互关系，其中起决定作用的不是某一单独的技术，而是这些技术的联合作用，这些技术的联合作用使系统具有更优秀的性能或实现了新的功能。

1．2机电一体化的设计

目前，国内外学者在机电一体化的设计方面已经进行了大量研究工作，按照研究方向可以将机电一体化设计分为三大类。1)侧重于概念设计过程和相关软件的研究。机电一体化的概念提出后，国外大量学者进行了大量尝试。如德国的R．Iserrmann教授及其团队以机电一体化的控制系统为核心进行了尝试，但缺乏驱动器、传感器和机械部分的融合，难以达到机电一体化的完善设计。JurgenGausemeier教授团队进行以半规则式计算机语言为核心的机电一体化设计，但并未实现理想的机电一体化系统。法国的PSA所进行了以机电一体化模型库为核心的设计，通过模型库的查找和存储简化机电一体化的设计，但并未达到理想效果。英国的Lancaster大学尝试了以键合图理论、方框图为基础的功能模块的混合建模，但主要以机电一体化的控制为主，执行构件部分研究又不够深入。在国内，机电一体化的起步较晚，但经过大量专家学者的不懈努力也取得了丰硕的成果［2］。如上海交通大学的邹慧君教授将机电一体化的主要研究对象转向以实现运动功能为主，并对系统方案设计进行深入研究，实现了较为理想的功能求解模型。山东大学的黄克正团队以功能分析和重构理论为设计基础，提出了机电一体化概念系统的过程模型。华中科技大学的杨家军团队以机械运动方案和传感器设计为研究基础，加之计算机系统的辅助功能，完成了机电一体化系统的设计。2)侧重于开发过程的研究。主要代表是德国工程师协会2004年的VDI2206系统，其设计过程如图1所示，根据用户需求提供系统设计(面向领域的设计)，包括机械领域、电气领域和信息领域，在完成系统集成后再通过系统设计的验证，最终得到客户需要的产品。但这种机电一体化的设计仅提供了一个设计思路，缺乏具体的设计过程。3)协同仿真技术。仿真技术在20世纪初期开始应用于其他领域，在20世纪末被引入机电一体化领域，目前国内外学者就机电一体化的机电仿真技术已经开展了大量的研究工作。在国外，VanBrussel和VanBeek开展了协同仿真的参数设计，解决了系统仿真参数的优化问题。荷兰Twente大学的JobVanAmerongen教授及其团队开展了机电一体化模型的仿真工作，实现了多领域机电一体化的仿真研究。在国内，钟掘院士等［3］学者从机电系统耦合及各耦合参数间的关系入手对机电一体化系统进行研究，设计出系统功能优化的物理模型，该课题已经突破早期研究存在的难题，该研究方法在机电一体化系统研究方面十分深入，研究的重点是系统的后期设计。而李伯虎院士和清华大学熊光楞教授在协同仿真方面也开展了大量工作，开出了基于协同仿真技术的复杂产品。

2煤矿机电一体化技术的发展趋势

近年来，全球制造业始终面临着转型升级和可持续发展的挑战。2013年4月，德国开启了“工业4．0”，即第四次工业革命。“工业4．0”主要包括两个主题，即“智能工厂”与“智能生产”。我国机电一体化经过多年的发展和积累，机电一体化取得了巨大进步，但发展并不完善。因此，在2015年5月，我国了“中国制造2025”行动纲领［4］。该纲领提出在2025年之前迈入制造强国行列;在2035年以前，与中等制造强国的水平持平;在2049年，成为世界的制造强国。因此，煤矿机电一体化未来的发展进程必然与“工业4．0时代”和“中国制造2025”行动纲领存在一致性关系，所以笔者认为，未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。

3机电一体化在煤矿中的应用现状

1970年我国大同矿务局首先试验自行设计的第一套综合机械化采煤系统。到20世纪80年代，随着国际综合机械化采煤技术的发展，我国综合机械化采煤也得到了空前的发展;到90年代中期，采、掘、机、运、通基本完成了机械化，大大提高了采煤效率，减少了煤炭灾害的发生;进入本世纪后，我国矿业机电一体化又有了突破性的进展，完善的安全生产监控系统、大型固定采煤机械等在煤矿投入使用，但仍与世界先进的采煤机电一体化存在差距。

3．1液压支架电液控制系统

相比西方发达国家，我们在液压支架电液控制系统的研究较晚。1995年第一台自主研制的液压支架电液控制系统至今，出现了不同型号的多种电液控制系统液压支架，但实际国产的液压支架电液控制系统在国内煤矿的应用仍不太乐观，目前矿井综采工作面采用的液压支架电液控制系统仍以国外的设备为主，部分软弱顶板支护采用的单体液压支架系统也存在类似的情况。这一方面是由于国产的液压支架电液控制系统未能突破技术瓶颈，而国外的液压支架电液控制系统(以美国和德国为主)具有完善的故障诊断预警装置，可实现液压支架与采煤机、刮板机联动和远程控制。

3．2电牵引采煤机

国内电牵引采煤机的研制工作从20世纪80年代末期开始，经历了近十年的研究才取得了突破性的进展，目前电牵引采煤机也是煤矿机电一体化的重点研究方向。国内比较先进的电牵引采煤机包括山东能源机械集团公司研发的MG150/345－WOK交流电牵引采煤机和太原矿山机器集团有限公司研发的MGTY307/10－1．1D电牵引采煤机。这两种采煤机目前都能实现1．8m以上的薄煤层开采，同时可以完成煤层倾角在25°以下的综合机械化开采工作。我国电牵引采煤机的发展大大加快了我国煤炭机电一体化的发展。但目前煤矿机电一体化(机械化)率约70%，而综采率仅为40%，对比世界国家发达国家超过80%的综采率，仍存在很大的发展空间。目前电牵引采煤机具有的优势有:①牵引特性较好，世界先进的电牵引和液压牵引技术都具有良好的调速特性，但国内的液压牵引系统稳定性不如电牵引系统，因此采用电牵引可以有效地保证电牵引采煤机的牵引特性;②机械传动效率高(＞90%);③牵引力可以满足大倾角煤层开采;④工作可靠性高;⑤易于实现微机自动控制;⑥机械传动和结构较简单。

4结语

本文对国内外机电一体技术的研究现状进行了分析，特别指出了煤矿机电一体化技术的发展趋势和目前机电一体化在煤矿中的应用现状。目前在煤矿中机电一体化技术主要应用在液压支架电液控制系统、电牵引采煤机、煤矿安全控制系统等，而随着“工业4．0”时代的开启，以及我国了“中国制造2025”行动纲领，笔者认为未来煤矿机电一体化未来的发展趋势主要有高度自动化、高度智能化、高度网络化。

参考文献:

［1］王成龙．复杂机电系统统一建模与仿真技术研究［D］．青岛:山东科技大学，2010．

［2］邹慧君，廖武，郭为忠，等．机电一体化系统概念设计的基本原理［J］．机械设计与研究，1999(3):14－17．

［3］钟掘，胡志刚．基于耦合问题的多智能主体协作模型［J］．中南大学学报:自然科学版，1998(2):165－168．

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一、光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

二、研究现状和发展趋势

1、研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2、发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

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关键词：机电一体技术；发展；应用

引言

我国科技水平的不断提高，使得机电一体化技术的发展也更加迅速，现阶段我国机电一天已经开始向着智能化、微型化、网络化的方向发展，并且其应用也更加广泛和普及。未来我国机电一体化技术还会更加完善，并且会更加节能，环保。

一、机电一体化的发展趋势

1.智能化

智能化这个名词，在当今社会，已经逐渐深入到了各个领域中，人工智能化的时代已经到来，而在机电一体化技术方面，产品智能化已经成为了其未来发展的必然趋势，所谓智能化，简单的说，就是将一些编程方法输入到机器中，这样机器在这些既定程序的支配下，会对人类思维进行模拟，实现机械的智能化操作，达到提高控制水平的目的。在微处理器方面，我国在这个方面基本可以实现低智能，所谓低智能，是针对高智能而言的，现阶段我国在机电一体化技术领域，尚未完全普及高智能，虽然机器能够模拟人类行为，但是这与人脑活动的标准相差甚远，然而人工智能，却是我国机器模拟人类行为，达到机器代替人类部分功能的重要技术，其发展以及应用也逐渐受到重视，进而在机电一体化中得到推广。另外，我国目前的工业产品在外形上都比较庞大，生产过程很紧凑，速度快，这样以来，传统的机械技术便无法满足现阶段的发展需求，因此，智能化应运而生，可以说智能化技术是符合生产力发展规律的技术种类，其诞生以及发展，都是大势所趋。

2.微型化

微型化就是指机械在外形方面，越发趋向于小型、轻便型，是针对传统庞大、笨重的机械外形而言的。微型化主要是改变机械的外形，机械的各种功能以及性能是不发生改变的，机械实现微型化的优点就是节约占地面积，操作更加便捷，微型化在上个世纪的80年代就已经能够出现，那么发展到现已经有了非常广泛的应用领域。微型化的产品的规格很多，具体的能够精确到微米以及纳米级，在军事以及医疗领域应用非常广泛，并且作用显著。这种机械的体积非常小，但是操作性却很强，同时还能够减少耗能，众多优点决定了其未来的发展前景十分广阔。然而在微型化的过程中，也有值得注意的问题，那就是体积的缩小，必须是要在保障机械功能不被影响的情况下进行，否则一切都将失去意义。

2.3 网络化

计算机的应用早已普及，那么到了当今社会，电脑已经成为了家庭中的基础设备，这个时候网络技术也开始有了巨大的创新和改变，网络的开发进入了另一个时期，网络技术的升级与进步，是计算机的重大突破，正是网络化时代的到来，使得人与人之间的沟通与交流更加紧密，世界也仿佛越来越小，人们的生活品质也越来越高，机电一体化在这样大浪潮下，其功能以及质量也必然更加强大，网络化的机电设备，具备众多优势，在营销方面以及信息分享方面都会得到空前的发展。

2.4 绿色化

我国工业的发展，使得城市中，各种工厂数量也不断增多，不可否认，工业产品为人们的生活提供了巨大的便利，但是与此同时，对生态环境也造成了极大破坏。污染的种类多样，途径也很多元化，环境问题目前已经是摆在我国人民面前最为现实，最为严峻的问题之一，当下最重要的事情就是及时遏制工业污染，保护人们的生活环境。在环境遭到破坏的同时，原本丰富的自然资源也遭到人类毁灭性的利用。无论是可再生资源还是不可再生资源的发展都受到限制。意识到工业发展对环境具有破坏性之后，绿色生活变成了人们的生活向往。人们开始呼吁保护目前的生态环境资源，做到绿色生活，保证生活环境不再受到工业污染的影响。因此，绿色产品的出现至关重要。

二、机电一体化技术的应用

1.数控机床

我国出口的产品众多，其中机床就是出口数量最多的一种，但是数控机床确实机床生产中比例较低的一种，在科技水平不断提高的情况下，我国在数控机床领域也有了明显的进步，另外随着高度化加工技术的普及，我国机床生产效率也得到了普遍提高。

2.分布式控制系统

分布式控制系统，通常人们简称它为DCS，这种系统的最主要特点就是能够在生产的全过程进行控制，同时还能够实现对生产计划的统计与管理，对生产过程进行跟踪监督，并对生产过程进行优化，是综合性非常强的新型控制系统，由于其采用了集中监视、分散控制的工作方式，因此系统的局部故障不会对其他部分造成影响，具有相当的安全性能，在稳定性上也是大有进步，因此成为我国大型机电系统主要的使用对象。

结束语：

我国工业的发展，在近些年来得到了迅速的发展，速度更是惊人，在进入了本世纪之后，机电产品的生产模式有了更进一步的改变，传统的组织模式开始逐步向着敏捷制作加工的模式转变，并由以往的顺序加工模式向加工模式过渡，在重视产品质量的同时，也开始重视市场需求，管理模式也有了改变，人们的生活质量因为机电一体化的发展，有了巨大改变，人们对于产品的需求也不仅仅在技术方面，在满足人们需求方面也更加重视，所以说智能化生产模式以及多元化的管理手段，必然是我国机电一体化发展的新趋势。

参考文献：

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【关键词】机电一体化；微电子技术；发展趋势

引言

当前，科学技术对于机械工业的推动作用是不可小觑的，在某种意义上来说，科学技术是机械工业发展的推动力和源泉。机电一体化技术作为该领域的重要技术在全球各国都得到了重视。在我国，随着计算机技术以及微电子技术的发展，其在机械工业领域的应用也日益广泛，随之而来的即是机电一体化技术，该技术的出现改变了机械工业的产品功能以及结构等，同时也给其生产方式和管理系统带来了较大的变化。

1 机电一体化核心技术

在机电一体化技术中，包括硬件技术和软件技术两个方面。其中，硬件的组成包括：机械设备、传感器、驱动单元以及信息处理单元等。对机电一体化技术的核心进行分析，包括以下几个方面：（1）机械设备技术。对于机械设备本身，应该致力于改善其性能，减轻其质量，改进其结构，充分利用非金属复合材料。只有有效降低机械设备的自身重量，才能使驱动系统实现小型化，机械设备的响应速度也会得到改善，工作效率也会随之提高。（2）传感技术。目前，对于传感器而言，其技术关键在于可靠性的提高，灵敏度的改善以及精确度的提高等。要想提高传感器的可靠性，需要提高其抗干扰的能力，对此，光纤电缆传感器开始出现。（3）信息处理技术。微电子技术和信息化技术与机电一体化是密不可分的，有效提高信息化处理的可靠性，即：模数转换设备的可靠性，分时处理的可靠性以及输入输出的可靠性等，可以提高相应的处理速度，有效解决抗干扰问题。（4）驱动技术。驱动结构普遍采用的是电机，其存在的主要问题是响应速度问题以及效率问题。对此，一些电机中开始装入编码器，相应的伺服驱动单元也开始出现。（5）接口技术。为了实现与计算机的顺利通信，数据传递过程中的格式标准化和规格化是非常重要的。采用统一标准规格的接口便于信息的传递，维修起来也十分方便，另外，还能够简化设计过程。当前，低成本、高速度的串行接口成为人们关注的重点，它能够有效解决光耦器的小型化和标准化问题。（6）软件技术。在机电一体化技术的发展中，不仅要关注硬件发展，软件也应该同步发展。为了降低研制软件的成本，将生产维修的效率提高到新的水平，需要不断推行标准化的软件。

2 机电一体化技术前景

对机电一体化的技术前景进行分析，体现在以下几个方面：（1）人工智能方面。智能化技术的重要应用体现在：数控机床的智能化和机器人的智能化上。在新的世纪，智能化是机电一体化发展的重要趋势，但值得注意的是，智能化的产品无法具备同人一样的智能，其智能是相对的；它也没有必要实现同人一样的智能。（2）部件的标准化方面。在机器的生产过程中，机电一体化的产品规格无法实现严格的把控，分析其原因，是因为该类产品具有较为复杂的构成，对产品各类接口研制以及开发由于厂家众多而变得十分困难，这些接口包括：环境接口、动力接口、电气接口以及机械接口等。在开发新产品时，很大程度上会依赖于标准单元的产生，如：要想研制一种动力单元，需要将其与电机和智能调速相结合。但由于经济利益的原因，这些标准很难被制定出来，只能由相关企业进行组建。标准化以及系列化的电气产品对于机电一体化单元的企业所带来的发展前景是不可估量的。（3）计算机家电集成系统方面。在日常生活中，网络技术的应用能够有效解决很多问题。网络技术的发展也使得各类消息发展了很大变化。通过网络的连接，全球经济联系得更加紧密，全球性的企业竞争也随之而来。如果能够研制出机电一体化的新产品，能够实现功能和质量上的突破，它必然会在全球范围内畅销。各类远程控制以及监视也因为有了网络而得到普及和发展，其中的远程控制终端设备就属于机电一体化产品，家电产品因为有了现场总线技术的发展也实现了网络化，通过网络连接，家电产品可以形成一个集成家电系统。（4）超精密技术的使用方面。微电子机械主要是指机电一体化产品中的几何尺寸在一厘米范围内的产品，随着时代的进步，它还会向着微米和纳米的方向发展。小体积、低功耗和运动灵活是这种产品的主要特点，因此，它在信息、军事以及医疗等领域得到了广泛的应用。这种技术的瓶颈在于微型技术和精细加工技术。（5）绿色产品方面。当前，人们越来越重视环境保护，对环境资源进行合理利用，保护自然成为人们追求的目标，绿色产品自然也是其中的内容之一。所谓机电一体化绿色产品是指在进行产品的设计、制造以及使用时按照环境保护以及人类健康的要求进行，尽可能的减少对环境的危害，提高资源利用率。

3 机电一体化产品的发展趋势

针对机电一体化产品，对其未来的发展趋势进行分析，体现在：（1）数控机床。当前，我国的数控机床数量在世界上是处于第一位的，但就国内的数控机床比例而言，只占全部机床的5%，并且大部分是普通机床。为了适应加工技术的发展需求，应该致力于以下几个方面的内容：高速化。高速加工技术的普及使得机床各方面的性能都得到了提高，如：车床主轴转速得到了提高，铣床以及加工中心主轴的转速得到了提高等等。高精度化。对于数控机床而言，其精度已经定位到由原来的0.01-0.02mm上升到0.008ram左右；对于亚微米级机床而言，其精度定位在0.0005ram左右；对于纳米级的机床而言，其精度定位在0.005-0.01Hil。新结构化。复合加工技术的发展使得数控机床的结构出现了新的变化，如出现了：五轴五面体复合加工机床、五轴五面动加工各类异形零件。（2）自动机以及自动生产线。机电一体化技术在国民经济中的应用还体现在：各类自动机械设备、自动生产线等的广泛应用。这些设备大量使用电子技术和传感技术，如：PLC、变频调速器、各类智能控制系统等。

4 结束语

总之，机电一体化不是独立存在的，其出现涉及到很多学科，是科学技术综合发展的产物，同时也是推动社会发展的源泉。本文重点对该技术的发展趋势进行了分析，当然，与机电一体化技术相关的技术远远不止本文中提及的几项，将更多的技术融入其中也是未来的发展趋势。

参考文献：

[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012（1）.

[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012（3）.