機電一體化技術的現狀及發展趨勢

胡楠 余鵬程

【摘要】隨著社會的發展，科學技術水平的不斷提升和完善，機電一體化技術也在不斷發展，目前在各領域有著廣泛的應用。對于未來的機電一體化技術，其發展的結果是必將實現智能機器人的批量生產及應用。本文對機電一體化技術的現狀及發展趨勢進行了探討。

【關鍵詞】機電一體化技術；現狀；發展趨勢

機電一體化是在生產力發展、科學技術進步的基礎上發展起來的新型學科，自機電一體化技術產生以來， 對工業生產方式， 企業管理方法， 人們的生活工作方式，軍事、醫學、信息技術等各行的技術改革都產生了巨大影響。隨著時代的變化，機電一體化的核心技術會不斷完善，就目前來看，智能化、標準化、網絡化、精密化、綠色環保是機電一體化技術的發展趨勢， 隨著科學技術的發展、各項科學技術的親密融合，機電一體化技術將會越來越完善、在各行業發揮越來越重要的作用。

一、機電一體化技術的主要功能特性

1、 能夠根據邏輯程序控制要求完成各種功能，并具備記憶、數據運算、邏輯控制、歷史數據分析、信息功能相互轉換等功能。從而實現機電設備的高性能、多功能化、數字智能化、網絡集成化等功能特性。

2、結構緊湊集約化。使機電產品向著輕、薄、細、巧等方向迅速發展，并結合標準化、模塊化集成體系進行設計、制造和應用，可以大大提高機械結構、電控系統間的交互共享性能和兼容性。微機電一體化設備的研發應用，其具有的體積小、耗能少、運動靈活等優點，可以進入到常規機械設備無法達到的空間進行操作，易于實現精細化、精益化操控，在生物醫療、軍事、信息等工程領域，具有不可比擬的強大優勢。

3、 結合系統內部的DSP 數據處理系統，可以根據負荷及設備實時運行工況狀態，按照預設程序要求進行調整與控制，確保設備長期工作在最優工況，具有明顯的節能降耗優點。

4、 具有遠程操控、在線監測、自動監視、自診斷功能，以及一些智能決策等功能，使系統運行的安全可靠性和性能水平得到大幅度提高。

二、機電一體化技術的應用現狀

1、機電一體化技術在數控機床中的應用

歷經幾十年的發展，不管是構造、功能還是在操控精度方面，數控機床及數控技術的機電一體化技術的應用效果都十分顯著。例如在構造方面，不僅實現了構造的總線式和緊湊型，還實現結構的模塊化，這主要地應用了多CPU和多住總線的體系結構，又如在功能方面，不僅采用了開放性的設計，還應用WOP 技術并逐漸實現了智能化，加上模塊化的軟件設計和應用大容量的儲存器，單板機和單片機組成的控制機等，這些都極大地提升了數控機床的操控性及技術精度，為生產更好的產品提供強大機械技術支持力度。

2、機電一體化技術在CIMS 中的應用

CIMS 即計算機集成與制造系統，通過機電一體化技術的應用，其并不是各分散系統的組合，而是實現全局動態的最優化和綜合化，既打破了傳統時代部門之間存在的界限，基于制造為基干的控制信息流和物流，達到經營決策和產品的開發以及生產的準備和實驗乃至管理之間結合的有機化。

3、機電一體化技術在FMS 中的應用

FMS 即柔性制造系統，通過機電一體化技術的應用，該系統主要由計算機、機器人、數控機床、料盤、自動化倉庫、自動搬運小車等構成，其能根據裝配的需要隨機隨地按量地生產其能生產的任意弓箭，尤其適用品種多、批量不大且需要頻繁更改等零散零件的生產。

4、機電一體化技術在工業機器人中的應用

工業機器人中機電一體化技術的應用經歷了三個階段，第一階段的工業機器人主要按照示教而重復某一動作或運動，其對作業環境和對象的變更缺乏靈活適應性；第二階段的工業機器人的傳感元件則較為先進，能簡單地獲取作業環境和對象的一般信息，經過計算機的處理與分析而做出判斷，從而反饋動作信息并控制動作方式，已經具備水平較低的職能，且逐步達到實用化；而第三階段的工業機器人則成為智能化機器人，不僅具備很多感知給你，而且還能運行復雜化的邏輯思維，并做出正確的判斷與決策，尤其是具有較強的環境適應性和行動的獨立性，同第五代計算機有著十分密切的關系。

三、 機電一體化技術的發展趨勢

1、 智能化

未來的機電一體化技術，將更加朝著智能化的方向發展，這是必然的，是時代發展的大趨勢。通過機器人與數控機床的智能化就可以看出，人工智能越來越被廣泛的應用于機電一體化體系中。人工智能的應用，使機電產品不再是簡單的機械，而是具有了自己的職能，它可以模擬人的邏輯方式進行思考，進行推理判斷和自主決策。隨著科技的進步，各種高新技術被應用到生產中，相應的，制造自動化程度也得以提高。

2、 模塊化

機械、電子和軟件，這三部分的有機結合就構成了機電一體化的產品和技術。而這三部分之間，又存在著一個共同的技術，即模塊化技術。目前，模塊化技術已經有了很大的發展，通過運用模塊化技術，可以提高不同產品間的零部件通用化程度，便于對產品的裝配、維修和擴展，從而有效減少產品的設計成本和制造成本。電氣產品的標準化、系列化所帶來的成效無疑顯著的，意義深遠。由此，更加可以清楚地看到機械工業發展的必然趨勢，即以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是未來的發展方向，而規模化將成為機電一體化企業快速健康發展的前提。

3、 網絡化

電子技術突飛猛進的發展深刻地影響科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及日常生活等多個方面，掀起了驚人的變革，機電一體化產品也不例外，正在向著網絡化的方向前進。

4、微型化

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。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。

5、 綠色化

隨著人類對生存環境重視程度的加深，綠色化已經成為社會發展的主題。對于機電一體化產品來說，也要注重其綠色化生產，即不對生態環境造成污染，并且可以進行回收和再利用。近年來，工業以膨脹的速度飛速發展起來，帶給人們豐富的物質享受的同時，也嚴重污染了生態環境，自然資源逐年減少，陷入了發展的危機。于是，綠色產品概念由此而生，綠色化是時代發展的趨勢。綠色產品對生態環境是無害的，或者造成的危害極小，具有很高的資源利用率和回收率。設計和生產綠色的機電一體化產品，不僅可以保護環境，還可以帶來經濟效益和社會效益，前景十分光明。

6、 數字化

控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。

7、 光機電一體化

在機電一體化技術的基礎上，引進光學技術，促進光電技術和一體化技術的發展。作為一項高科技的技術，光學技術有著其他技術所不具備的自身優勢，通過運用光學技術，可以對機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統進行有效的改進。因此，不難看出，光機電一體化促進機電產品和經濟發展的重要因素。

綜上所述，機電一體化技術的產生是科學技術發展的必要產物，也是提高社會生產力的有效手段，在未來隨著技術人員的綜合素質的不斷提高，科學技術的發展日益成熟，機電一體化技術必定會實現更高的價值。

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