論機電一體化技術的現狀和發展趨勢

摘 要:機電一體化技術是一種技術群，是現代科學技術發展的必然結果。隨著生產和技術的發展，機電一體化是在以機械、電子技術為主的多門技術學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科。目前，機電一體化技術正日益得到普遍重視和廣泛應用，已成為現代技術和經濟發展中不可缺少的一部分。本文主要介紹機電一體化技術的現狀以及該技術的發展趨勢。

關鍵詞:機電一體化技術現狀發展趨勢

中圖分類號:TH-39文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0100-01

1 機電一體化技術概念

機電一體化英文名稱是Mechatronics，是由日本人通過截取英文機械學(Mechanics)的詞頭和電子學(Electronics)的詞尾組合在一起而創造出來的一個新的英文單詞。機電一體化是一種嶄新的學術思想，它除了強調機與電的有機結合，還具有更深刻、更廣泛的涵義。機電一體化是一個綜合的概念，是指在結構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件融合起來所構成的系統的總稱。機電一體化涵蓋技術和產品兩個方面，是一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其他新技術的簡單組合與拼湊。

2 機電一體化技術的現狀

“機電一體化”的出現打破了傳統的機械工程、電子工程、信息工程、控制工程等舊學科的分類，形成了融機械技術、微電子技術、信息技術等多種技術為一體，從系統的角度分析與解決問題的一門新興的交叉學科。機電一體化的發展有一個從自發狀態向自主方向發展的過程。

機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則稱為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

由于人工智能技術、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廣闊的發展天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整個學科體系的形成與完善。

3 機電一體化的發展趨勢

3.1 智能化發展

人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。所謂“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類的智能。隨著計算機技術、通訊技術、集成電路技術的飛速發展，以全數字式現場總線技術為代表的現場控制儀表、設備大量應用，使得傳統的現場控制技術及現場控制設備發生了巨大的變化。電子技術的飛速發展及在機械上的廣泛應用，使得機械設備的智能化程度越來越高，特別是在控制器技術被引入機械控制領域后，機械設備的操作便利性、安全性、燃油經濟性都得到了大幅提高。智能化使產品被賦予類似于人的行為，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。智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。

3.2 模塊化發展

目前，由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準的機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，模塊化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.3 網絡化發展

網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。亦使機電一體化技術必然走向網絡區域。

3.4 微型化發展

微型化興起于20世紀80年代末，機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

3.5 綠色化發展

綠色沒計，是指以高效利用資源和能源獲得綠色產品為目的的設計。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。機械工業在飛速發展的同時，其發展模式基本是以大量消耗資源、能源為代價來取得的。分析論證表明:改變高投入、高輸出的傳統粗放型發展模式，采用以資源、能源的高效利用為特色的集約型發展模式，是實現可持續發展的根本出路。

4 結語

科學技術的進步為機電一體化的產生和發展創造了條件，社會需求則為之提供了動力。反過來，機電一體化的發展又不斷促進科學技術的進步和社會需求。機電一體化已經顯示出了強大的生命力，并正以空前的速度和力度沖擊著傳統的技術思想、生產方式和方法以及傳統的機電產品和產業結構，國民經濟的各個領域都將因此而發生深刻變革。

參考文獻

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