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機(jī)電一體化的特征范文第1篇

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化;趨勢(shì);技術(shù)

一、緒論

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

二、機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主要功能即動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。同時(shí),機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合與拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純機(jī)械技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù),其主要功能依然是代替和放大的體力工作。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)70―80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是:第一:機(jī)電一體化(mechatronics)一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);第二:機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;第三:各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20世紀(jì)90年代后期至今為第三階段,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面的研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,也取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。

四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下:

1.智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)電一體化產(chǎn)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、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。

2.模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集成減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)等學(xué)科技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏铩８鞣N網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

5.綠色化。工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。

機(jī)電一體化的特征范文第2篇

論文摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)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(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來的。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻(xiàn)

[1]李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．

機(jī)電一體化的特征范文第3篇

【關(guān)鍵詞】：機(jī)電一體化；技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善，極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)力。機(jī)電一體化技術(shù)是一門具有自身體系的學(xué)科，在科技迅速發(fā)展的前提下，不斷賦予一體化技術(shù)新的內(nèi)涵。機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)體部分，主要是機(jī)械部分與電子部分，又通過信息技術(shù)把這些部分有機(jī)結(jié)合在一起，從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品，具體包括成型和設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、執(zhí)行器和傳感器、智能控制、機(jī)器人、制造、運(yùn)動(dòng)控制、振動(dòng)和噪聲控制、微器件和光電子系統(tǒng)、汽車系統(tǒng)、其他應(yīng)用等方面內(nèi)容。因此，本文首先分析了機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性，接著論述機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)提出合理化意見和建議。

一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等。也就是說，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是C電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化在發(fā)展過程中，涉及很多行業(yè)和學(xué)科，比如計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子以及機(jī)械等。但是就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

1.智能化。智能化成為機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向，尤其是人工智能越來越得到廣泛的應(yīng)用，比如機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。同時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊書序額以及生理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，給當(dāng)前機(jī)電一體化的智能化發(fā)展提供了更多的新方法和方向。同時(shí)隨著微處理器的性能越來越完善，為機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化創(chuàng)造良好的外部條件。

2.模塊化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于機(jī)電一體化種類很多，相應(yīng)的機(jī)械、電氣、動(dòng)力以及動(dòng)力借口也十分的復(fù)雜。因此，要研制智能調(diào)速和機(jī)電一體化的動(dòng)力單元，提高視覺和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機(jī)械裝置的操作的效率。通過標(biāo)準(zhǔn)單元，可以有效提高新產(chǎn)品開發(fā)的效率，促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。另外，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，還要不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，做好機(jī)電產(chǎn)品的匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了當(dāng)前生產(chǎn)力的變革，對(duì)促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化起到了重要的推動(dòng)作用，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供廣闊的市場(chǎng)。比如各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。同時(shí)隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給社會(huì)發(fā)展帶來了極大的便利。因此，機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，機(jī)電一體化朝著微觀方向發(fā)展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發(fā)展。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，占有空間較小，耗能很低，很有很強(qiáng)的量活性，被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。作為機(jī)電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并且向微米、納米級(jí)發(fā)展，讓機(jī)電耗能更少，運(yùn)動(dòng)更加的靈活。微型機(jī)電一體化發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)就是微機(jī)械技術(shù)，因此，為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的良性發(fā)展，可以采用超精密技術(shù)。

5.環(huán)?；?。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質(zhì)生活同時(shí)，也面臨著資源不斷減少和環(huán)境污染問題，成為制約社會(huì)發(fā)展的主要因素。因此，在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，要進(jìn)行綠色環(huán)保設(shè)計(jì)，提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性，降低原材料消耗，降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染，最大限度的保護(hù)環(huán)境，避免對(duì)環(huán)境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環(huán)利用。因此，節(jié)能、環(huán)保也是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。

6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)的開放式和模式化，要求整個(gè)系統(tǒng)能夠進(jìn)行靈活的組合和裁剪。同時(shí)不斷加強(qiáng)通信功能。就目前而言，機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)更加重視人與產(chǎn)品之間的關(guān)系，賦予產(chǎn)品更多的智能和情感。另外，還要要求產(chǎn)品能夠模仿生物激勵(lì)。

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，，是社會(huì)生產(chǎn)力客觀要求。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角，在各方面均可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，我國(guó)要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)又好又快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]成文斌. 機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 科技致富向?qū)В?012，02：239.

機(jī)電一體化的特征范文第4篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電子技術(shù)；自動(dòng)控制；發(fā)展趨勢(shì)

Abstract: in the field of mechanical engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development.

Keywords: mechanical and electrical integration; Electronic technology; Automatic control; Development trend

中圖分類號(hào)：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也己成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能加自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3 個(gè)階段。20 世紀(jì)60 年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，己經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20 世紀(jì)70 ~80 年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics 一詞首先在日本被普遍接受，大約到20 世紀(jì)80 年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展，各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

20 世紀(jì)90 年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國(guó)是從20 世紀(jì)80 年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列入“863 計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010 年發(fā)展綱要時(shí)，充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。3、機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù) 機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群體的總稱。其關(guān)鍵技術(shù)有：傳感與檢測(cè)技術(shù)信息處理技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等。 3.1傳感與檢測(cè)技術(shù)傳感與檢測(cè)技術(shù)關(guān)鍵元件就是傳感器。傳感器是整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的環(huán)境接口，是自動(dòng)化、信息化以及智能化應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器的水映了一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)達(dá)程度，特別是新型高科技傳感器的研究和開發(fā)世界各國(guó)都非常重視，比如多功能集成傳感器、智能傳感器、仿生傳感器等。多功能集成傳感器就是具有“一器多感”技術(shù)特點(diǎn)的傳感器。智能傳感器就是帶有微處理器的，具有信息自我處理功能的傳感器。仿生傳感器就是模擬人的感覺器官的傳感器，是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的核心。3.2信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)包括信息的交換、傳遞、存儲(chǔ)和處理，主要工具就是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)及信息處理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的信息處理中心，充分利用計(jì)算機(jī)超強(qiáng)的信息處理能力以及豐富的軟件資源，增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，提高了系統(tǒng)的柔性、可靠性，使系統(tǒng)具有了一定的智能。3.3 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是機(jī)電一體化發(fā)展的必然產(chǎn)物，是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。先進(jìn)制造技術(shù)保障系統(tǒng)（或產(chǎn)品）構(gòu)造功能的最優(yōu)化。先進(jìn)制造技術(shù)采用具有柔性操作的先進(jìn)制造設(shè)備：機(jī)械加工中心、機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等機(jī)電一體化產(chǎn)品，實(shí)行先進(jìn)的組織管理，組成柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)，提高制造作業(yè)及制造系統(tǒng)的柔性和生產(chǎn)率，以滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的需要，滿足社會(huì)發(fā)展的需要。 3.4 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是系統(tǒng)直接執(zhí)行操作的技術(shù)，其目的是從動(dòng)力學(xué)角度分析系統(tǒng)行為，保證系統(tǒng)整體運(yùn)行的最優(yōu)化。伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型，按照控制指令將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成流體能或機(jī)械能驅(qū)動(dòng)運(yùn)功機(jī)構(gòu)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、控制質(zhì)量和功能具有決定性的影響。 3.5自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)是在自動(dòng)控制原理的指導(dǎo)下，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)具體的控制裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)化20 世紀(jì)80 年代以來，如模糊控制，專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等人工智能控制技術(shù)，得到快速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用。 3.6 系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，是用跨學(xué)科的思維能力來進(jìn)行綜合集成的技術(shù)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是以系統(tǒng)整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將系統(tǒng)整體分解成相互聯(lián)系的若干功能單元，再對(duì)功能單元進(jìn)行二次分解，最終確定一個(gè)可行的技術(shù)方案。接口技術(shù)的實(shí)質(zhì)是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的具體應(yīng)用，是各要素或子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。在某種意義上說，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是接口設(shè)計(jì)。

4、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：4.1智能化智能化就是要求機(jī)電產(chǎn)品具有一定的智能，使其具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如果人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步體現(xiàn)在人腦的智能上，那么機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步就體現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上。智能化是機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的主要區(qū)別之一，也是21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊天地。4.2 模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

4.3網(wǎng)絡(luò)化

20 世紀(jì)90 年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，利用現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化己成大勢(shì)，家庭網(wǎng)絡(luò)（h o menet ）就是將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系（compute , Integrated Appliancesystem , CIAS) , 使人們?cè)诩依锵硎芸萍紟淼谋憷c快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。4.4 微型化微型化是指機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。微機(jī)電一體化（Micro Mechatronics）是機(jī)電一體化的一個(gè)重要分支，國(guó)外稱其微型電子機(jī)械系統(tǒng) (Micro Electro MechanicalSystems).它泛指幾何尺寸不超過1cm 的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向著微米、納米級(jí)發(fā)展。采用精細(xì)加工技術(shù)加工生產(chǎn)微機(jī)電一體化產(chǎn)品，其體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。4.5集成化機(jī)電一體化的集成是從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體功能分解成相互有機(jī)聯(lián)系的若干子功能，再將系統(tǒng)分解成若干個(gè)功能單一的功能單元，然后通過軟、硬件將各個(gè)功能單元有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)功能最強(qiáng)。集成是機(jī)電一體化發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力，它是一種創(chuàng)新性的過程，正是由于這種創(chuàng)新性，將機(jī)、電、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體最優(yōu)，促使機(jī)電一體化領(lǐng)域的不斷拓展。4.6 系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除Rs232 外，還有Rs485 、DCs 人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來的。

4.7 人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用對(duì)象和服務(wù)對(duì)象都是人。所以對(duì)于未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品，一方面必須加強(qiáng)它們與生命機(jī)體的相似性，給產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性；另一方面充分協(xié)調(diào)產(chǎn)品與人和環(huán)境的關(guān)系，使產(chǎn)品更關(guān)注人的生理、心理特性和極限，更適宜人的使用與操作。 4.8綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源．回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境服廢后能回收利用。

5、結(jié)束語

機(jī)電一體化的特征范文第5篇

[關(guān)鍵字]機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

1、1機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展

智能化功能是機(jī)電一體化技術(shù)賦予產(chǎn)品的終極開發(fā)目標(biāo)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域并取得了顯著成果，豐富了智能化機(jī)電一體化產(chǎn)品，其多樣性技術(shù)主體包括邏輯模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)、智能工程與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)等。其中邏輯模糊控制技術(shù)屬于人工智能范疇，基于對(duì)人們思維方式的模仿進(jìn)行不精確信息的展示。目前，該系統(tǒng)在各個(gè)應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如列車啟停系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)便會(huì)有效消除慣性作用，令人們?cè)诔塑囃局惺冀K保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)而不至于產(chǎn)生前仰后合不穩(wěn)現(xiàn)象。專家系統(tǒng)則是針對(duì)不解問題的軟件智能系統(tǒng)，其豐富知識(shí)經(jīng)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)形成了可被處理或接受的符號(hào)形式，基于專家推理與控制方式策略，在該領(lǐng)域聚集后便可突破僅能由專家解決的系列問題，進(jìn)而上升至專家水平。誠(chéng)然，該專家系統(tǒng)具有基于智能化的一定局限性，現(xiàn)行局部領(lǐng)域中去取得了成功應(yīng)用效果，例如融入專家加工系統(tǒng)于數(shù)控機(jī)床中便可顯著提升其系統(tǒng)智能化水平。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)具有較高非線性復(fù)雜性、自適應(yīng)力、高容錯(cuò)能力、自我組織與計(jì)算能力，可實(shí)現(xiàn)基于模擬或數(shù)字形式的并行處理，并較為接近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。該技術(shù)系統(tǒng)廣泛適用于需同時(shí)對(duì)多方條件因素進(jìn)行模糊不精確的信息處理。當(dāng)前該技術(shù)在聚類、分類語音及音素識(shí)別中獲得了可喜成績(jī)。例如基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的漢語聲調(diào)識(shí)別、識(shí)別手寫字符、車牌照識(shí)別、指紋認(rèn)證等。隨著科技迅猛發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)還會(huì)在視覺與聲覺方面實(shí)現(xiàn)突破，制造出機(jī)電一體化多功能產(chǎn)品。

1、2機(jī)電一體化技術(shù)的人格化、集成化與綠色化發(fā)展

機(jī)電一體化對(duì)生命機(jī)體的模仿、注重與人們活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品令其體現(xiàn)出人格化發(fā)展特征，基于產(chǎn)品使用的最終對(duì)象為人，因此機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)主體考慮如何賦予產(chǎn)品人特有的情感性、智能性與人性化，因此其需要在造型、色彩等層面上下功夫，力求產(chǎn)品藝術(shù)性，例如家用機(jī)器人的誕生便是人機(jī)一體化的體現(xiàn)。機(jī)電一體化的集成化包含兩層含義，不僅代表電子與機(jī)械的融合，而是盡最大可能令他類先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域包含于其中，同時(shí)引入工程系統(tǒng)技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)的指導(dǎo)?，F(xiàn)代化機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)集成電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、聲學(xué)等生物化學(xué)多學(xué)科技術(shù)，深挖其征參量進(jìn)而正確進(jìn)行耦合關(guān)系處理，由此可見機(jī)電一體化系統(tǒng)具有豐富的集成性。綠色化理念是對(duì)資源效率及環(huán)境影響的綜合考慮，其制造目標(biāo)主體面向產(chǎn)品的制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、包裝、使用及報(bào)廢處理整體生命發(fā)展周期，現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需全面激發(fā)資源利用率，切實(shí)降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響，進(jìn)而打造優(yōu)勢(shì)綠色制造業(yè)全面發(fā)展模式。

2、機(jī)電一體化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用

為有效提升機(jī)電產(chǎn)品綜合優(yōu)質(zhì)性能，充分滿足制造零件高精度與高效率、形狀復(fù)雜性、生產(chǎn)低噪聲、少阻力、高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命等現(xiàn)實(shí)需求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀、空間構(gòu)造、刑面等體現(xiàn)了較為復(fù)雜特性，因此進(jìn)一步令機(jī)電一體化技術(shù)必須向著高性能、系統(tǒng)化、智能化、微型化與輕量化方向發(fā)展。其主體應(yīng)用領(lǐng)域則包含數(shù)控機(jī)床、集成計(jì)算機(jī)制造、工業(yè)機(jī)器人與柔性制造等。

2、1機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)電一體化在數(shù)控技術(shù)及機(jī)床中的應(yīng)用發(fā)展令其功能、結(jié)構(gòu)、控制精度與操作實(shí)現(xiàn)了迅速提升，具體體現(xiàn)為采用多處理器、多總線構(gòu)建模塊化、總線式與緊湊型結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)層面則凸顯了開放性，即令硬件功能模塊與體系結(jié)構(gòu)包含了兼容性、層次性、適應(yīng)性結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，較大限度提升了用戶綜合使用效益。該領(lǐng)域還引入了WOP技術(shù)令其凸顯智能化發(fā)展，系統(tǒng)面向車間多維度加工與編程技術(shù)過程提供了動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境，科學(xué)引入了模糊控制與在線診斷等高效智能機(jī)制。同時(shí)基于模塊化思想我們可應(yīng)用大容量存儲(chǔ)器及軟件進(jìn)一步豐富數(shù)控功能，強(qiáng)化系統(tǒng)控制效能。為實(shí)現(xiàn)多通道、多過程控制，我們可令一臺(tái)機(jī)床在同一時(shí)間控制多種機(jī)床、多臺(tái)設(shè)備并獨(dú)立完成多個(gè)加工任務(wù)，集成檢測(cè)道具破損、搬運(yùn)物料與機(jī)械手控制于系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行中?；谛畔⒒W(wǎng)絡(luò)時(shí)代我們可充分激發(fā)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)多級(jí)功能，強(qiáng)化系統(tǒng)組合及復(fù)雜化創(chuàng)建加工系統(tǒng)綜合能力。另外我們還可利用單片機(jī)與單板構(gòu)成控制機(jī)，引入專業(yè)模板或芯片構(gòu)建緊湊結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置。

2、2柔性制造與集成計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用

柔性制造是系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化，我們可主體應(yīng)用數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)、料盤、機(jī)器人、自動(dòng)化倉庫與搬運(yùn)小車構(gòu)建系統(tǒng)，令其可實(shí)時(shí)、隨機(jī)、按量依據(jù)裝配部門要求基于生產(chǎn)能力范疇進(jìn)行工件加工制造，較為適用于小型、中型批量、多品種、更改設(shè)計(jì)頻繁變化的零散型批量零件生產(chǎn)。集成計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)并非就個(gè)分散現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行的簡(jiǎn)單組合，而應(yīng)基于全局角度進(jìn)行最優(yōu)化的動(dòng)態(tài)性組合，令原有部門界限合理打破，并基于制造進(jìn)行信息流與物流的控制，實(shí)現(xiàn)由產(chǎn)品開發(fā)、決策、準(zhǔn)備生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品到經(jīng)營(yíng)管理的統(tǒng)籌化結(jié)合。就企業(yè)層面來講其集成度提升可令各類生產(chǎn)要素優(yōu)化配置，并最大化激發(fā)各自潛力。

2、3基于機(jī)電一體化技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人開發(fā)應(yīng)用

基于機(jī)電一體化技術(shù)的一代機(jī)器人具有示教再現(xiàn)特征，即只能依據(jù)示教重復(fù)開展運(yùn)動(dòng)，缺乏對(duì)作業(yè)對(duì)象及周圍工作環(huán)境的靈活適應(yīng)性。該領(lǐng)域機(jī)器人第二代引入了先進(jìn)性傳感元件，可對(duì)其操作對(duì)象及作業(yè)服務(wù)環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單信息的獲取，并基于處理計(jì)算、分析能力展開一定水平的判斷，進(jìn)行針對(duì)相關(guān)動(dòng)作的控制反饋，并凸顯了低級(jí)水平的智能化。第三代該領(lǐng)域機(jī)器人則全面現(xiàn)實(shí)了智能化特征，通過引入機(jī)電一體化技術(shù)我們可令其富含多重感知功能，可自主開展復(fù)雜思維邏輯運(yùn)算、決策與判斷，進(jìn)而獨(dú)立運(yùn)行服務(wù)與作業(yè)環(huán)境中，體現(xiàn)了現(xiàn)代化、科技化應(yīng)用服務(wù)價(jià)值。

3、結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)在歷經(jīng)多年的探究完善中逐步構(gòu)建了較為完整的概念體系，并基于集成電路與計(jì)算機(jī)技術(shù)的大規(guī)模迅猛發(fā)展令其機(jī)電結(jié)合形式更為靈活、內(nèi)容豐富多樣并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，取得了可喜成績(jī)?；谄鋬?yōu)勢(shì)功能我們只有深入探尋、創(chuàng)新發(fā)展、綜合利用，才能全面激發(fā)其價(jià)值化能效，拓寬高新技術(shù)領(lǐng)域，研發(fā)出真正高端、適應(yīng)人們豐富需求的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

[參考文獻(xiàn)]