簡述機電一體化技術發展狀況及趨勢

（華陽集團煤層氣開發利用分公司 山西 045000）

1.引言

隨著現代科學技術的發展，各學科開始相互交織，內容相互聯系，帶來了機電一體化技術領域的技術創新和革命。隨著微型機電一體化技術和計算機技術在機械工程中的快速發展，以及這兩種技術在機械工業中的參與程度不斷提高，機械工業的技術結構、產品結構、產品功能、生產方式和管理體系都發生了巨大的變化，這些變化對機電一體化技術的發展產生了深遠的影響。它開創了工業生產擁有“機械電氣化”和“機械電子化”屬性的新階段。

2.機電一體化概述

機電一體化是一個系統的總稱，它將電子技術融入到機電一體化的主要功能和信息處理功能，將電子設計與軟件有機的結合起來。機電一體化自成立以來一直是一門獨立的學科，隨著科學技術的發展，從系統的角度來看，機電一體化將是微電子技術、電力電子技術、計算機信息技術、自動控制技術、傳感器測控技術和軟件編程技術的綜合應用。它是一種優化整個系統的系統技術。這種技術可以依據優化組織目標和系統功能，合理地分配各功能單元，實現多功能、質量高、能耗低的功能價值。

總括而言，機械電子包括科技及產品。但應該明確的是，“機械電子技術”是一種綜合技術，而不是微電子、機械和其他新技術的拼湊。在此背景下，機械電子產品在智能化和性能化方面發展迅速，已廣泛應用于家電、航空航天、工程、醫藥等領域。在數控機床方面也提高了生產效率，促進了社會生產力的發展。

3.機電一體化的發展情況

機電一體化是一項新開發的技術，有幾個發展階段。

第一階段發生在20世紀60年代之前，當時機電一體化還處于起步階段。人們在這個階段會有意識或者無意識地利用電子技術的初步成果來提高機械產品的性能。值得一提的是，在第二次世界大戰期間，戰爭的發生加速了機械產品和電子技術的結合。這些戰爭期間利用機電技術發展起來的軍事技術，戰后轉為民用，積極推動戰后經濟復蘇。但是受當時科學技術的影響，電子技術與機械技術的結合沒有進行深入的發展，在此基礎上開發出來的產品也沒能有足夠的推廣。

第二階段是20世紀70年代至80年代，這個時期可以說是機電技術蓬勃發展的時期。這一時期電子信息技術、控制技術和通訊技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。超大規模集成電路和微型計算機的迅速發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。在此期間，機電一體化技術和產品開始蓬勃發展，受到各國的高度重視和支持。

第三階段是20世紀90年代末，機電一體化開始了智能化技術的新階段，光學、通信技術等的進入以及微加工技術在機電一體化中的出現使機電一體化進入了一個深入發展的時期。同時，人工智能、光纖技術和神經網絡技術的不斷發展，也為機械電子技術的發展提供了廣闊的空間。我國機電一體化技術的研究和應用始于20世紀80年代初，與世界其他國家相比發展較晚，但在國家政策的支持下，通過建立機電一體化專門研究所和相關人員的培訓，我國機電一體化技術取得了長足的發展。

4.機電一體化的發展趨勢

(1)智能化

機電一體化技術的發展未來完全取決于它智能化的發展水平。這里討論的“智能化”是一種對機器行為的描述。它是一種以控制理論為基礎的模擬人類智能的技術，在發展的過程中融合了人工智能、計算機科學、運籌學、心理學、混沌動力學和生理學等新思想和新方法。這項技術的發展將使機電一體化技術具備邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力，大大提高了人們的工作效率與企業的經濟效益。機器人和數控機床的智能化是該技術的重要應用，比如掃地機器人、洗碗機等產品，都是智能化的結果。

因此將機電一體化運用到生活當中在很大程度上方便了人們的生活，解決了人們在生活的過程中遇到的一些困難，提高了人們的生活幸福感。雖然利用智能化的手段不能完全代替人的行為，但是，通過高性能、高速的微處理器，可以制造出低智能水平的機電一體化產品。這種偉大的發明創造就足以讓公司的工作效率提高，生產成本降低，進而提高企業的經濟效益。

(2)網絡化

90年代計算機技術最突出的成就是網絡技術。網絡技術從政治、軍事、教育到工業生產、科學技術的興起和快速發展，不得不承認給人們的日常生活帶來巨大的變化。在這種背景下，網絡技術將全球關系融為一體，國與國、人與人之間的距離拉近，讓信息互通于彼此之間。互聯網的發展對于各國來說既是機遇又是挑戰，一方面企業之間信息互相流通，彼此借鑒，進步。另一方面企業之間的競爭不僅限于母國，而且延伸到世界各地，競爭的公司變多了，壓力就變大了，優勝略汰，企業不得不尋求變革，才能在這樣的大環境中保持自己的優勢。

因此，機電一體化技術必須不斷去開發新產品，研究新的科研技術，只有研發出來的產品具有獨特的功能和可靠的質量特性，才能迅速暢銷世界各地，在世界市場上占有自己的一席之地。機電一體化技術的網絡化趨勢主要表現在遠程控制技術和監控技術上。現在網絡技術正在迅速發展，在此基礎上發展起來的各種監控技術和遠程控制也在蓬勃發展，而且一時半會兒不會停止。利用現場總線技術和局域網技術，將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家庭電器系統。讓人們在家里享受高科技帶來的便利和快樂成為可能。毫無疑問，機械電子將朝著網絡化的方向發展。

(3)數字化

數字技術在機電一體化技術當中的應用最為廣泛，也是最容易讓人所接受的。以數控機床為例，其在機械行業的有效利用得到了蓬勃發展，促進了公司重工業的發展，也為我國國民經濟的發展做出了重大貢獻。在虛擬與計算機集成技術中，數字化設計與制造技術由于計算機網絡的介入而取得了意想不到的突破，水立方、鳥巢、高架橋以及汽車的不斷更新換代都離不開機電技術中數字化的發展。由于數字化本身具有易操作性、可靠性、靈活性和安全性等特點，滿足了機械電子產品的遠程控制和診斷維修需求，因此能夠在制造業發展的過程中發揮著重要的作用。

(4)微型化

20世紀80年代末，微型化的產品憑借著自己體積小，攜帶方便的特點開始在世界范圍內流行起來。它是機電一體化技術向微型機械和微型領域發展的開端。這種機電一體化的產品在國外被稱為微機電系統，該產品具有體積小、靈活性強、攜帶方便等特點。它在軍事、情報等眾多方面具有不可替代的優勢。隨著各種技術的不斷發展，機械電子產品正朝著小型化、多功能化的方向發展。在我國的軍事科技以及其他技術方面發揮著重要的不可替代的作用。

(5)綠色化

工業的發展使人們的生活發生了巨大的變化，也給人們的生活帶來了不少的困擾。隨著經濟的不斷發展，人民生活水平逐步提高，但是隨之而來的是自然資源的破壞以及人類生活環境的極度惡化，霧霾、冰川消融、沙漠化等，這些自然現象的變化讓人們開始對自身進行反思，社會發展的真正目的是什么，當人類生活的家園遭到了破壞，人類的生活還會幸福嗎？國家看著環境的惡化提出了“金山銀山不如綠水青山”的口號，各大企業之間也開始進行轉型升級，創新發展方式，提升管理水平，大力發展第三產業。

在這種趨勢的推動下，人們也自發開始呼吁保護生態資源，綠色生活。綠色蔬菜、綠色產品應用而生；綠色出行，低碳環保；少用一次性塑料袋以及筷子等等。因此，綠色化是時代的趨勢，在設計過程中提高機電產品的利用率也是必要的，這樣機電產品即使已經報廢也可以再次回收利用，而且不會污染環境。機電一體化轉型升級朝著綠色化的方向發展不僅適應社會需求，而且有助于自身的健康發展。

(6)模塊化

這是一個復雜的項目—集中機電一體化的模塊化管理，使每個產品單元都有相應的界面、良好的視覺效果，并且能使其在運作過程中產生其他的輔助功能比如控制單元的。除此之外，采用這種模塊化管理還能擁有一個具有智能減速和可變速相關功能的電源單元。模塊化可以提高相應的功率單元和控制單元的標準化水平，使其產生更大的價值。還可以通過提高各單元的匹配性能，使機電一體化產品的使用更加方便，將機電一體化產品的功能集中在單一區域的模塊上，還可以在一定程度上提高機電一體化產品的可裝配性。未來機電一體化產品的主要發展方向是整合機電一體化產品的功能單元。

5.結語

因此，機電一體化技術是眾多科學技術的結合，是多學科相互融合、滲透的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然結果，而不是個人的、獨立的。當然，還有許多其他與機電一體化相關的技術等待著人類去探索，隨著科學的進步，這些技術的融合將變得更加明顯，機電一體化技術預示著更加廣闊的未來。