機電一體化技術

王風華

摘要：李克強總理在作政府工作報告時也提出，深入實施《中國制造2025》，首次明確把發展“智能制造”作為主攻方向。科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。機電一體化技術是跨學科技術，其發展趨勢是光機電一體化、柔性化、智能化、仿生物系統化、微型化。其產品功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。

關鍵詞：機電一體化技術；發展趨勢；機電設備；人工智能

機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“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，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低人工智能的定義可以分為兩部分，即“人工”和“智能”。“人工”比較好理解，爭議性也不大。有時我們會要考慮什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有沒有高到可以創造人工智能的地步，等等。但總的來說，“人工系統”就是通常意義下的人工系統。

人工智能在計算機領域內，得到了愈加廣泛的重視。并在機器人，經濟政治決策，控制系統，仿真系統中得到應用。

人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、思考、規劃等）的學科，主要包括計算機實現智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現更高層次的應用。人工智能將涉及到計算機科學、心理學、哲學和語言學等學科。可以說幾乎是自然科學和社會科學的所有學科，其范圍已遠遠超出了計算機科學的范疇，人工智能與思維科學的關系是實踐和理論的關系，人工智能是處于思維科學的技術應用層次，是它的一個應用分支。從思維觀點看，人工智能不僅限于邏輯思維，要考慮形象思維、靈感思維才能促進人工智能的突破性的發展，數學常被認為是多種學科的基礎科學，數學也進入語言、思維領域，人工智能學科也必須借用數學工具，數學不僅在標準邏輯、模糊數學等范圍發揮作用，數學進入人工智能學科，它們將互相促進而更快地發展。級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。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。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（home net）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統（computerintegrated appliance system，CIAS），使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微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。

系統化

系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

機電設備概念設備通常是人們在生產和生活中所需要的機械、裝置和設施等物質資料的總稱，機電設備則是應用了機械、電子技術的設備，而通常所說的機械設備又是機電設備最重要的組成部分。機電設備分類機電設備分類機電設備種類繁多，分類方法也多種多樣。《國民經濟行業分類與代碼》（GB/T4754——2002）中對機電設備有細致的分類，這種分類方法常用于行業設備資產管理、機電產品目錄資料手冊的編目等。另外，機電設備按用途可分為三大類，即產業類機電設備、信息類機電設備和民生類機電設備。產業類機電設備是指用于生產企業的設備，例如機械制造行業使用的各類機械加工設備、自動化生產線、工業機器人，還有其他行業使用的機械設備，如紡織機械、礦山機械等都屬于產業類機電設備。 信息類機電設備是指用于信息采集、傳輸和存儲處理的電子機械產品。例如，計算機、打印機、復印機、傳真機、通訊設備等其他辦公自動化設備都屬于信息類機電設備。民生類機電設備是指用于人民生活領域的電子機械產品。例如，各種家用電器、家用加工機械、汽車電子化產品、健身運動機械等都屬于民生類機電設備。

參考文獻：

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