淺析我國機電一體化研究

郭洪武 （山西華電廣靈風力發電有限公司 山西大同037000）

淺析我國機電一體化研究

郭洪武 （山西華電廣靈風力發電有限公司 山西大同037000）

機電一體化是近年來較為新興的一個學科。主要探討了機電一體化的概念、發展歷史，以及機電一體化在我國國內的研究動態，并重點分析了機電一體化的發展趨勢，以期為相關研究提供一定的借鑒。

機電一體化 數控機床 工業機器人

0 引言

機電一體化是一個較為新興的邊緣學科，目前仍處在發展階段，在一定程度上代表了機械工業技術革命的發展方向。機電一體化有時也稱作機械電子學，一般認為，機電一體化技術是一門跨學科的綜合性技術，它是由微電子技術、計算機技術、信息技術、機械技術及其他技術相融合而構成的一門獨立的學科。關于機電一體化的報道在日本最早出現，當時刊登在《機械設計》的副刊上（1971），之后由于機電一體化的迅猛發展以及社會對機電一體化越來越廣泛的應用，機電一體化的概念也就越來越廣泛的被大眾所接受。值得注意的是隨著計算機技術的發展和廣泛應用，機電一體化技術也因此獲得前所未有的發展。在現在的機電一體化技術中，機械和微電子技術結合得更加融洽，它的發展使機械性很強的機器有了人性化、智能化等特點。本文主要分析了機電一體化的國內外研究趨勢及發展方向，以期為相關研究提供一定的借鑒。

1 機電一體化國內外研究動態

我國對機電一體化的重視和研究起步較晚，從20世紀80年代初才開始有了對機電一體化的研究和應用，國務院還特別成立了機電一體化領導小組，并將其列為“863”計劃，可見我國對機電一體化的重視程度。在我國啟動的“863”計劃中，將光電子器件及其集成技術列為信息領域的三大主題之一，光機電一體化技術也特別被列為國家“十五”高新技術重點扶持項目，我國在制定“九五”規劃時也充分考慮了國際上機電一體化的發展動向以及可能對我國未來發展造成的影響。但是目前，我國機電一體化技術與日本，歐美等先進國家相比仍然存在著較大的差距。隨著我國經濟的發展，新技術也得到了迅猛發展，同時我國也大大加強了機電一體化研究力度。

1.1 我國機電一體化在數控機床方面的進展

我國數控機床技術起步于1958年，多年來在國家扶持下已得到了迅猛的發展，目前，國內數控機床的國內市場占有率已達到50%，較1958年時有了很大幅度的提高，

現在，我國國內已經具備年產數控系統3 000多套、主軸與進給裝置5 000多套的生產能力，近10年來普通數控機床精度也得到大幅提高，達到納米級別。

1.2 我國機電一體化在工業機器人方面的進展

多關節機械手和多自由度機器人在很多情況下被我們統稱為工業機器人，其主要的使用空間目前仍然集中在工業領域。工業機器人在自動化方面得到了長足的發展，可以自動執行各種工作，其實現各種功能的基礎是依靠自身動力和控制能力。現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動（直接接受人類的指揮或按照預先設置好的程序運行）。我國在1986年就已經將機器人的研究開發應用等列入了國家重點科技計劃，現已掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統和軟件編程技術、運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人的關鍵元器件，并進入實用化階段，開發出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業的多種機器人。目前，國內相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化制造技術，解決了工業機器人控制、驅動系統的設計要點，機器人軟件的設計和編程等關鍵技術，還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產線（工作站）與周邊配套設備的開發和制備技術。

2 機電一體化發展趨勢

雖然機電一體化在我國已經有了長足的發展，但是把握未來的發展趨勢也十分重要。目前機電一體化主要朝著數字化、智能化、援塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化、綠色化7個方面發展，數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性和可維護性以及自診斷能力，其人機界面視覺效果對用戶更加友好，易于使用，并且用戶能根據需要參與改進。智能化要求賦予機電產品一定的智慧處理能力，具有人的判斷推理、邏輯思考等能力。援塊化要求機電一體化產品具有速度調節單元（可實現減速、智能調速）和功能控制單元（需要具備視覺成像、圖像處理、識別和測距等功能），并且能圓滿完成典型操作，這樣可利用標準單元大大提高開發出新產品的速度。網絡化是指利用網絡將各種機電產品統一配置起來，將網絡作為配置的平臺，然后由計算機統一分配管理，使對于機電產品的管理更加完善有序。由于機電產品最終還是服務于人的，因而在機電一體化領域提出了人性化概念，而人性化的核心思想就是在機電產品中賦予更多的人的智能、情感和人性。工業一體化目前也有朝著越來越微型化方面發展的趨勢，微型化可促進精細加工技術進步，同時也可以提高生產效率。集成化目前也得到了越來越廣泛的重視，集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合，和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。帶源化是提高設備續航能力的重要方法，機電一體化產品自身帶有能源，無需外部供電，因此能源一直是研究的重點。綠色化是近年來才提出的一個新觀點，機電一體化產品的綠色化主要是指，在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時產品殘存部分的可分解和可再生利用。■

[1]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展[J].光機電信息，2000（8）：1-5.

[2]張輝.光機電一體化探析[J].現代企業文化，2010（6）：176.

[3]金志向.光機電一體化技術特征和發展趨勢[J].科技咨詢導報，2007（15）：28-29.

[4]邱士安，胥宏.機電一體化技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004.

[5]楊明，路琴.機電一體化的研究現狀與發展趨勢[J].農機化研究，2006（8）：38-40.

[6]張楊林.機電一體化技術進展及發展趨勢[J].機械制造，2005，6（43）：22-24.

[7]楊春光.我國機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].科技促進發展，2007，3（28）：6-8.

[8]徐方.工業機器人產業現狀與發展[J].機器人技術與應用，2007（9）：2-4.

[9]李建勇.機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004.

2012-07-09