論機電一體化技術及其發展前景

現在，世界各個工業先進的國家均把發展和應用機電一體化技術放在首要戰略地位，機電一體化技術正迅速地向生產和科技領域的各個方面滲透，我國的機電一體化應用領域和技術產品潛在市場也具有廣闊的發展前景。

一、機電一體化技術概要

機電一體化是指機和電融合為一體的有機結合，是機械、微電子、計算機和自動控制技術有機結合互相滲透的產物，是現代科學技術發展的必然結果。通常，新聞媒體將機電一體化技術描述成機械、光和電子等技術的綜合應用。

機電一體化發展至今已經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、電子技術、驅動技術、接口技術等，根據系統功能目標要求，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。其具體內容有：電子技術是機電一體化技術中最基礎的部分。電子技術包括模擬電路和數字電路，利用電工的技術基礎，對晶體管構成的電路進行形同的、定性的和定量的分析研究；接口技術已成為機電一體化領域的一個重要技術，特別是在先進的計算機控制系統中，接口功能的優劣將直接影響著系統的性能。為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格，不僅有利于信息傳遞和維修，并且可以簡化設計；驅動技術是機電一體化應用機器人技術中的重要組成部分，電機作為驅動機構已被廣泛采用。

二、機電一體化技術的應用

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域。機電一體化主要應用有計算機輔助設計和制造、數顯和數控機床、柔性制造系統、工業機器人、自動機和自動生產線等。在日常生活中，機電一體化的產品也比比皆是，如全自動洗衣機、全自動照相機、音響設備、電腦打印機等。機電一體化的產品是集機、電、氣、液、光電等技術為一體的綜合體。

首先，機電一體化技術在現代機械制造業中的應用。傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上，靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，其生產盈利靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。現代機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，在集成化基礎上，其實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，實現了高速、高精、高效控制，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、虛擬制造、并行工程等。

其次，機電結合的應用。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。

再次，機器人是典型的機電一體化產品，是當今世界綜合技術的典型代表。第一代機器人只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第二代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環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，表現出低級智能，已開始走向實用化；第三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，在作業環境中獨立行動，與第五代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發展前景

隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。目前，機電一體化技術已廣泛應用于機械、建筑、農業、醫療等行業，并正向具有自適應性的智能化、微型機電一體化等方面發展。

1、全息系統化也即智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，系統化的表現特征就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視。

2、微型機電一體化系統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展方向。由于微機電一體化系統具有體積小、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，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。

3、機電一體化產品的綠色化。隨著工業的發達，可用資源減少，生態環境受到嚴重破壞，人們開始呼吁保護環境資源，綠色產品應運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，而機電一體化產品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態環境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，應完全符合生存環境和人類健康的要求，對生態環境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。因此綠色的機電一體化產品具有遠大的發展空間。

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。機電一體化相關的技術隨著科學技術的發展相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明，必將為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。