时间：2023-08-07 17:31:23
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【关键词】机电一体化；核心技术；智能化；传感技术
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
随着科技的进步与工业的发展，不同学科之间的相互联系共同发展的现象越来越普遍，这些都极大的推动了社会生产力的进步，使工程技术掀起了一场 革命，促进了机电一体化的形成与发展。所谓机电一体化，就是指一种几种学科相互交叉形成的复合技术，其是机械技术与其他高科技技术相互结合而形成的新的产物，也是现代社会发展形势下工业的必然发展方向。这对于提高机械工业的生产技术、产品结构、管理模式等都是具有很大推动作用的。目前我国的机电一体化已经取得一定的发展成果，但相较于其他发达国家来讲，还是有着一定的差距，还必须要不断的进行改革发展，提高科技水平，以促进国内机电一体化水平的提高。
一、机电一体化的核心技术
一般来讲，机电一体化主要是由两大部分组成，即软件技术与硬件技术。其中硬件的组成部分大致有机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分，因而若要进一步的提高机电一体化的发展，就必须要对这些核心技术进行不断的创新与改进。
1、机械本体技术。机械本体对于机电一体化技术的影响主要体现在其性能的高低、质量的和精度的大小等几点内容上，而当前的机械主要是以钢材为主要的原材料，因而在减轻其质量时，可以考虑从更换质轻的材料入手，用非金属的复合高性能材料作为机械的主要结构材料，以此来减少驱动系统的负荷，以提高控制系统的效率，从而实现降低能耗、提高机电效率的目的。
2、传感技术。传感器的最大作用是为了提高其通信能力，即其可靠性的大小、灵敏度与精确度的高低都是影响到机电一体化的技术水平水平的。
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
3、信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
4、驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
5、接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
6、软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
二、机电一体化技术的主要应用领域:数控机床、计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、工业机器人。
2．机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段：20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
1、智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
2、系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
3、微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
4、模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
5、网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
6、绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
参考文献：
关键词：机电一体化；综合技术 ；发展趋势
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴技术学科，它是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。与传统的机电产品相比，具有下述优越性。
一、优越性
1、安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。设备的安全性能高。
2、生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。
3、具有复合功能且适用面广。机电一体化产品具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。
4、使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
5、调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。
二、机电一体化技术的主要应用领域
良好的可靠性和较广的实用性使机电一体化技术有着很宽的涉猎，主要体现在以下方面：
1、数控机床
数控机床是机电一体化技术最直接的体现和产物，随着机电一体化技术在数控机床方面的不断的发展，使得数控技术在结构、功能、操作和控制精度上都有着迅速的提高。为现代制造业的飞速发展奠定了良好的基础。没有机电一体化技术的这一综合学科的有机融合，就没有现代数控机床的出现。因此，数控机床在现代工业生产中的优越表现是对机电一体化技术最直接的肯定。
2、计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。
3、柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
4、工业机器人
第1代机器人也叫示教再现机器人，它们能根据示教进行重复运动，但缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，能在作业环境中独立行动。
三、发展趋势
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有以下几点：
1、智能化：智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。智能化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,则是完全可能而且必要的。
2、网络化：网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
3、模块化：模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
4、微型化：微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
5、系统化:其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，未来的机电一体化更注重产品与人的关系。
【关键词】国内企业 机电一体化
随着科学技术水平的提高，机电一体化不断得到应用和推广，提高了机械制造的技术水平和生产效率，使机械制造工业得到了迅速的发展，使机械制造从“电气化”迈向“机电一体化”的发展道路，使机械制造工业走向一个新的发展阶段。
1 国内企业机电一体化的发展现状
随着计算机技术和微电子技术的不断发展，机电一体化得到了快速的发展。机电一体化是指引进电子技术，改革主功能、信息处理功能、动力功能和控制功能，在机械装置领域中运用电子化设计和软件，实现了系统的综合一体化。
机电一体化技术在我国企业中得到不断的发展，现在已经成为一门自成体系的新学科，并且随着科学技术水平的提高而不断发展。机电一体化技术通过多种技术的相互配合，使多种技术手段在一个完整的系统中取长补短、相互配合，极大地提高了机械制造工业的效率与效益，是一种集科学性与合理性为一体的科学技术。
机电一体化技术以微处理机为技术核心，实现了计算机、数据通讯、工控机、仪表、显示装置等技术的有机结合。机电一体化技术通过合并与组装的方式，实现了机械制造的综合一体化，保证了系统控制的可靠性、质量和精准度。机电一体化技术在目前我国的机械制造领域中的应用领域可以分为以下几个方面：
1.1 智能化控制技术
现代机械制造具有高速化、大型化和连续化的特点，传统的控制技术已经不能满足现代机械制造工业发展的需要，需要积极引进与推广智能化控制技术。智能化控制技术由模糊控制、神经网络和专家系统等组成。目前，智能化控制技术已经在国内机械制造企业中得到了广泛的应用，在国内企业的产品设计、控制、生产、设备和质量诊断等方面发挥着重要的作用。
1.2 开放式控制系统
开放式控制系统是目前计算机技术中的一个新的发展方向，也是一种新型的结构体系。开放式结构系统支持一种信息交换的标准规程，以此来规范系统设计，实现机械产品的互换和兼容，起到资源共享的作用。
1.3 分布式控制系统
分布式控制系统由中央计算机、现场控制计算机、智能控制单元三个部分组成，通过中央计算机的指挥形成分级的管理与控制，可以对机械制造的生产过程进行管理、操作、监视与分散控制。
1.4 计算机集成制造系统
计算机集成制造系统简称CIMS，通过CIMS将经营、管理和控制过程连成一体，实现全过程、全局化、一体化的控制与管理。在目前我国的机械制造企业中，计算机集成制造系统已经得到全面的应用与推广，实现了信息资源共享和统一管理。
1.5 交流传动技术
交流传动技术是随着电力电子技术的进步而发展起来的，具有很大的优越性。随着技术水平的提高，交流传动技术也会朝着直流传动的方向发展，充分发挥数字技术和矢量控制技术在机械制造领域中的作用，
1.6 现场总线技术
现场总线技术通过连接仪表与控制设备，实现了信息的双向、数字式、多站式传输，突破了传统的信号传输技术，实现更多信息在控制系统之间的双向传输。
2 国内企业机电一体化的发展趋势
2.1 智能化
随着科学技术水平的提高，机械制造也朝着智能化的方向发展，使机械制造技术具备逻辑思考、自主决策、判断推理等方面的能力。如CNC数控机床就能够实现人机对话，促进了人工智能技术的发展和进步。随着机电一体化中神经网络、模糊控制、小波理论、灰色理论、分岔与混沌等技术的发展，机电一体化技术一定能够得到更大的发展。
2.2 数字化
计算机网络的发展为机械制造的数字化发展奠定了基础，数字化技术能够增强系统软件的可靠性和易操作性，能够提高机械制造过程的维护能力和自我诊断能力，同时也能够实现生产过程的远程操作。
2.3 网络化
机电一体化技术通过运用局域网和现场总线技术，实现家用电器的网络化。以计算机为中心的家庭网络可以将各种家用电器连接为一个整体，使人们能够便捷地享受高科技带来的好处。因此，机械制造业也必须朝着网络化的方向发展，使人们更便捷地使用机电一体化产品。因此，网络化是机电一体化产品发展的主要方向。
2.4 模块化
模块化是机电一体化的重要发展趋势。由于机电一体化产品具有很多的种类与生产厂家，需要开发标准化的单元模块，如动力接口、机械接口、环境接口，这样就能够促进机电一体化新产品的开发。
2.5 微型化
微型化是随着精细加工技术的进步而兴起的，可以集微型传感器、微型机构、微型执行器、信号处理、控制电路、接口、通信、电源为一体，同时可以批量制作，提高了机电一体化产品的效率。
2.6 人性化
机电一体化产品的开发逐渐重视人的感受与体验，产品也具备人的情感和智能，同时使产品色彩与造型与环境相协调，使用户享受机电一体化产品。
2.7 带源化
带源化是指机电一体化产品具备自带能源，现代的机电一体化产品有很多自身带有燃料电池、太阳能电池和大容量电池，能够拓展产品的应用范围。因此，带源化也是机电一体化产品发展的方向之一。
3 结语
总而言之，机电一体化和机械制造是科学技术发展的结果，也是生产力发展的必然产物。随着科学技术的发展与进步，机械制造业也将不断吸收机电一体化的相关技术，实现机电一体化和机械制造的相互融合、相互促进，不断提高机械制造业的科技水平和生产效率，促进机械制造业走向一个新的发展阶段。
参考文献
[1] 王刚.浅谈国内企业机电一体化和机械制造的现状和发展[J].北京电力高等专科学校学报，2011（12）.
[2]潘莉莉，杨东震，杨永良.现阶段我国企业中机电一体化和机械制造业的发展[J].商品与质量，2011（05）.
[3]刘智勇.实现企业机电一体化促进机械制造业发展[J].大观周刊，2011（10）.
作者简介
杨勇，男，汉（1972，10-），湖北省黄冈市人，讲师，工学硕士，研究方向： 机械工程，电气控制与自动化，汽车制造，汽车运用与维修，汽车电器等。8篇，参与课题2项。
关键词：机电一体化 技术 现状 发展趋
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。
1机电一体化概述
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
2 机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。
3 机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：
3．1 智能化
方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。
3．2 模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。
3．3 网络化
由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3．4 环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。
参考文献
一、机电一体化的产生及概述
20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用，取得了一定成果。
机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容，它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。机电一体化技术是指包含技术基础、技术原理在内的，使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，机电一体化产品是指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。
二、机电一体化发展现状
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。
我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863 计划”。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响，许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作。虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了对机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，并取得了一定的成绩。
三、机电一体化发展趋势
1.智能化
这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
2.光机电一体化
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。
3.网络化
由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
4.微型化
微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。
5.绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。
6、柔性化
柔性化有两层含义，首先是产品具有自适应性如纺织业中，纺纱设备能方便的适应不同种类的纤维，织机能满足多种织物对织造工艺的要求，在变换品种时能做到方便快捷；其次，机械设备制造商要具备根据用户的要求而为用户定制的能力。实现柔性化的必要条件是产品设计必须贯彻模块化的设计理念。
一、机电一体化技术发展历程及其趋势
自电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，"机电一体化"技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意.
(一)"机电一体化"的发展历程
1.数控机床的问世，写下了"机电一体化"历史的第一页;
2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机;
3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.(二)"机电一体化"发展趋势
1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.
2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬 件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。
5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。
三、典型的机电一体化产品
机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务
机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。
(一)北京“机电一体化”工作面临的形势
1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度
(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。
(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。
(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。
(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD的覆盖率才达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。
(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。
(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。
2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。
1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。
3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。
另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。
(二)北京“机电一体化”工作的任务
北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。转贴于
1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点
(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶
国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊 技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。
(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平
对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。
(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度
风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。
(4)优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标
北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。
2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标
(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。
(2)单项目标：
·机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。
·汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。
·PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。
·“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。
·模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。
·其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……
总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。转贴于
五、北京发展“机电一体化”的对策
(一)加强统筹安排，协调发展计划
目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!
(二)强化行业管理，发挥“协会”作用
目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。
“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……
(三)优化发展环境、增大支持力度
优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。
增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。
在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。
(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”
机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍 ，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：
抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；
抓紧推广应用经济型数控系统，改造机床设备；开发生产低、中档数控系统；
关键词：机电一体化 现状 发展趋势
一、机电一体化的发展现状
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代～80年代为第二阶段，为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
二、机电一体化的发展趋势
1.智能化趋势
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
2.模块化趋势
模块化是一项重要而艰巨的工程，利用标准单元迅速开发出新产品，扩大生产规模，制定各项标准，便于各部件、单元的匹配和接口。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3.网络化趋势
计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
4.微型化趋势
微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。
微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。
关键字：机电一体发展趋势
中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.
一、机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
二、机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。
20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。
20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。
三、机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：
1、智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
2、模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3、网络化。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system, CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
4、微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
四、我国的现状与前景
用信息化带动工业化是我国21世纪的一项重大战略举措。信息化是由计算机与互联网生产工具的革命所引起的工业经济转向信息经济的一种社会经济过程。它包括信息技术的产业化、传统产业的信息化、基础设施的信息化、生活方式的信息化等内容：在信息化和工业化的关系问题上，有两种极端的观点。
一种观点认为：我国的工业化水平很低，离开了工业基础谈信息跨越只能是空中楼阁，信息化这种新经济现象是发达国家的事；我国工业化的任务尚未完成，我们必须坚守传统产业，把注意力放在工业化上；我国在信息技术的开发领域和应用领域与发达国家都存在巨大差距，过分强调信息化，必然会产生泡沫经济；面对巨大的“信息鸿沟”谈“赶超”和“跨越”是不现实的，对新兴的信息产业只能慢步走。我们把这种观点称作“坚守――慢步论”，即坚守传统产业，慢步信息产业。
另一种观点认为：信息化与工业化没有必然联系。我们必须紧跟时代步伐，放弃夕阳工业，大力发展信息产业这种朝阳产业。这种观点是“放弃――跨越论”，即放弃传统产业，在信息产业领域实现全方位的跨越。“放弃――跨越论”者关注的是西方国家在工业化过程中实行的放弃转移型战略。
我国实现信息技术和信息产业跨越式发展具有以下条件：(1)后发成本优势。 (2)后来者没有结构惯性。 (3)信息产业容易跨越。(4)信息市场潜力大。(5)信息设施有较好的基础。、(6)有民间资本支撑和局部技术优势。(7)有一批创新主体和示范工程。(8)有市场体制支撑。、
关键词： 机电一体化技术 应用 发展趋势
机电一体化又称机械电子学，亦可称为机电整合，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念为人们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得了前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器人性化、智能化。
一、机电一体化的应用
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械技术、传感器、信息处理单元等部分组成。因此，必须加速推进机电一体化的发展。
（一）机械技术
机械技术必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般以钢铁材料为主，为了减轻质量，除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
（二）传感技术
传感技术能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成输出信号的器件或装置。传感技术是将被测的某一物理量按一定规律转换为另一种物理量并输出的装置。有些国家和科学领域，为了避免电磁干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
（三）信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模／数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
（四）自动控制技术
自动控制技术范围很广，可进行系统设计、设计后的系统仿真、现场调试。控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、检索等。
二、机电一体化发展趋势
（一）光机电一体化
一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
（二）自律分配系统化――柔性化
未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
（三）全息系统化――智能化
今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形式而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
（四）工业机器人
第一代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第二代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，作出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第三代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第五代计算机关系密切。
三、机电一体化技术的主要应用领域
（一）数控机床
1.WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
2.大容量存储器的应用和软件的模块化设计。不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。
3.能实现多过程、多通道控制。具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
四、计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到最大化的发挥。
五、柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计修改频繁的离散零件的批量生产。
六、机电一体化技术的发展趋势
（一）智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
（二）数字化
微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
（三）系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强。一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
（四）模块化
关键词:机电一体化技术；应用；发展研究
科学技术的持续革命，使得整个社会都在以飞快的速度迈向科技化，科学技术对人类整个生活的影响日益紧密，机电领域当然也不可能脱离时代的怀抱，一枝独秀。在科学技术革命的影响下，机电一体化技术也逐渐应用于社会的相关行业，就笔者知道的就有很多煤矿都在采用机电一体化技术。机电一体化技术现如今应用状况和未来的发展又是怎样，这些都有待进一步探索、研究。
1机电一体化技术
机电一体化在20世纪90年代才开始进入发展的新阶段，纵观接近20年的发展成效，机电一体化技术取得了一定的成就。所谓机电一体化技术就是将机械、电工以及计算机等多种器械、技术融合在一起，并将其综合应用到相关的领域中。具体说来，机电一体化技术主要包括综合运用机械技术、自动控制技术、电子技术、计算机技术、接口技术、信息变换技术、传感测控技术以及软件编程技术。机电一体化技术的优势主要表现在以下几个方面：首先，采用多种技术和设备，功能众多，应用范围广，显著的提高生产质量和效率；其次，应用各种软件，尤其是编程技术，不仅应用效率高，而且检查和维修非常方便；再者，机电一体化技术和设备自带监督和控制功能，对于提高运行安全具有至关重要的作用，优化使用性能，显著的提高使用效率和质量。
2机电一体化技术的应用
机电一体化技术在我国各个领域都具有广泛的应用，典型的应用主要包括工业机器人、钢铁企业、煤矿机械以及数控机床等，具体表现为：
2.1机电一体化技术在工业机器人中的运用
现阶段，大量智能化、数字化的工业机器人，逐渐的取代传统的人工流水线作业模式，智能工业机器人的广泛使用，不仅能够解放了大量的人力，同时还显著的提高了工业生产水平和质量。此外，随着机电一体化技术在工业机器人优化、升级和换代中的应用，能够推动机电一体化技术逐渐的向数字化、智能化以及机械化方向发展。
2.2机电一体化技术在钢铁企业中的应用
机电一体化技术在钢铁企业中的应用，能够将仪器仪表、显示装置、通讯装置、工控系统以及微机系统联合起来，在提高钢铁企业的生产可靠性、安全性、质量以及精度等做出了重大的贡献。机电一体化技术在钢铁企业中的应用优势具体表现为：其一，其在高炉控制系统中的应用，能够实现系统的智能化控制；其二，计算机控制中心利用信息采集系统对钢铁企业各个单元的数据信息进行采集，并由计算机控制中心通过网络通信系统对各单元进行动态的控制；其三，利用现场总线技术，显著的提高信息数据通信传输效率和质量；其四，利用计算机集成制造系统对生产过程进行全面控制，为实现钢铁企业的一体化管控奠定坚实的基础。
2.3机电一体化技术
在煤矿企业中的应用机电一体化技术在煤矿企业生产中的应用，能够有效的提高煤矿机械设备的运行质量和效率，显著的提高矿井运输和安全监管效率，并且煤矿机电一体化设备重量轻、体积小、功能众多、操作方便等优点，降低操作人员工作强度的同时，在很大程度上提高煤矿的生产效率和质量，在提高煤矿企业经济效益方面发挥着至关重要的作用。
2.4机电一体化技术在数控机床中的应用
数控机床以其独特的优势被广泛的推广和应用在工业生产中，目前数控机床逐渐的多元化、数字化方向发展，通过将机电一体化技术应用在数控机床中，能够推动数控机床向模块化、总线式方向发展，显著的提高数控机床的制造效率和操作精度。同时，机电一体化技术的发展，数控机床逐渐的向智能化方向发展，显著的提高生产效率和精准度，和传统机械生产相比具有明显的优势。
3机电一体化技术的未来发展趋势
机电一体化技术以其独特的优势被广泛的推广和应用，并且随着科学技术的发展和应用，推动机电一体化技术不断的创新和发展，机电一体化技术的未来发展趋势主要表现在以下几个方面：
3.1绿色环保趋势
在低碳、环保的时代背景下，机电一体化技术的应用能够有效的提高资源的利用率，最大化的发挥资源的价值，降低资源的浪费，显著的降低对生态环境的破坏或者不良影响。同时，随着绿色、环保、可持续理念的推广和进一步深入，机电一体化技术不仅能够降低污染物的排放和资源的浪费，还能够对污染物进行回收和在利用，最大化的发挥资源的价值，实现经济效益和环境效益的双赢。
3.2微型化趋势
现阶段，不仅宏观经济逐渐的向微观经济发展，以机电一体化技术为代表的机械行业，也逐渐的想微机械方向发展，尤其是纳米技术、微米技术的推广和应用，为机电一体化技术和产品想微型化发展提供了便利。同时，微型机电一体化产品材料消耗少、重量轻、能耗低以及体积小，不仅在工业机电行业具有广泛的应用，在刑侦、医疗以及生物技术方面也具有良好的发展前景。
3.3智能化趋势
随着科学技术的快速发展，当今社会逐渐进入智能化时代，智能机器人的研发和在生活、工作中的应用，不仅能够代替人的大多数功能，而且部分功能比人类自身更加强大，并且智能机器人可以升级、改造，将生理学、管理学、自然科学、运筹学等知识编入智能机器人芯片，能够不断的丰富和完善智能机器的功能，其在机电一体化领域的应用，能够显著的提高机电一体化运行和工作效率。
3.4网络化趋势
互联网已经覆盖全球，并且随着计算机网络的推广和深入应用，其在机电一体化领域的应用取得了良好的效果，尤其是“互联网+物联网”的模式，在推动机电一体化向方格化和网络化方向发展发挥着至关重要的作用。结束语机电一体化技术的应用领域还比较少，所发挥的效力也比较有限。在未来的发展中，还需要众多的技术支撑。为了更快地推进我国工业化的实现，机电一体化技术是工业机械化发展的必然趋势。
参考文献
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关键词：机电一体化 技术产品 制造技术 发展趋势
中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-00144-02
1.机电一体化的基本概念
根据系统功能目标和优化组织目标。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展。由此而产生的功能系统
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化是从系统的观点出发，合理配置与布局各功能单元，还将被赋予新的内容。并使整个系统最优化的系统工程技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，是综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值。具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，还能赋予许多新的功能。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，但是发展到机电一体化后。“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面，其主要功能依然是代替和放大的体力，机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑，这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。因此，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术。
2.机电一体化的优越性
（1）显著提高设备的使用安全性。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，使用安全性和可靠性提高，机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。避免和减少人身和设备事故。能自动采取保护措施。（2）保证最佳的工作质量和产品的合格率。通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响。生产能力和工作质量提高，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，使得生产能力大大提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，同时。生产效率比普通机床提高5～6倍。（3）机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示。使得操作大大简化并且方便、简单，操作按钮和手柄数量显著减少。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，使用性能改善。系统可重复实现全部动作，高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序。实现自动最优化操作。（4）机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能。使其应用范围大为扩大，具有复合技术和复合功能，例如。满足用户需求的应变能力较强，能应用于不同的场合和不同领域，。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。具有复合功能并且适用面广。（5）机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。即可按指定的预定程序进行自动工作，使工作恢复正常，对于具有存储功能的机电一体化产品，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，然后根据不同的工作对象。调整和维护方便，机电一体化产品在安装调试时。只需给定一个代码信号输入，可以事先存入若干套不同的执行程序，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。
3.机电一体化产品的构成及特点
（1）机械系统。这部分是实现产品功能的基础，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求，机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。因此对机械结构提出了更高的要求。（2）动力系统。驱动执行机构工作以完成预定的主功能，机电一体化产品以电能利用为主。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能。动力系统包括电、液、气等动力源，包括电源、电动机及驱动电路等。（3）传感与检测系统。为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。（4）信息处理及控制系统。信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，机电一体化产品中。并对其进行相应的处理、运算和决策，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成，根据机电一体化产品的功能和性能要求，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。（5）执行机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构，其性能好坏决定着整个产品的性能。因而是机电一体化产品中最重要的组成部分，机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，执行机构是实现产品目的功能的直接执行者。共同完成所规定的目的功能。实现产品的主功能，。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。
4.机电一体化的发展趋势
（1）智能化。使机电一体化产品具有与人完全相同的智能。机器人与数控机床的智能化就是重要应用，智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，诚然。则是完全可能而又必要的，以求得到更高的控制目标，这里所说的”智能化”是对机器行为的描述。是不可能的，也是不必要的，模拟人类智能，但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，是在控制理论的基础上。吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视。使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。（2）模块化。研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模，这样。这需要制定各项标准，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。由于利益冲突，显然，模块化是一项重要而艰巨的工程。以及各种能完成典型操作的机械装置，以便各部件、单元的匹配和接口。无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定。（3）网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（home net）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliance system，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。（4）微型化。指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），并向微米、纳米级发展，即超精密技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，微型化兴起于20世纪80年代末。它包括光刻技术和蚀刻技术两类，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。（5）绿色化。人们呼吁保护环境资源。资源利用率极高，另一方面，于是。工业的发达给人们生活带来了巨大变化，设计绿色的机电一体化产品。生态环境受到严重污染，绿色化是时代的趋势，具有远大的发展前途，对生态环境无害或危害极少。机电一体化产品的绿色化主要是指，符合特定的环境保护和人类健康的要求。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，资源减少。报废后能回收利用，生活舒适，回归自然；一方面，物质丰富，使用时不污染生态环境。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中。（6）系统化。许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的，表现是通信功能的大大加强。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化产品的最终使用对象是人。另一层是模仿生物机理，一层是，赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，系统可以灵活组态，特别是对家用机器人。其高层境界就是人机一体化，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。研制各种机电一体花产品，事实上，一般除RS232外。还有RS485、DCS人格化，进行任意剪裁和组合，系统化的表现特征就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。
关键词：机械工业；机电一体化；数控；模块化
一、机电一体化产品和其特点
机电一体化产品分系统(整机)和基础元部件两大类。 典型的机电一体化系统有： 数控机床、机器人、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等。典型的机电一体化元部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、 模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛， 涉及到生产过程的所有领域， 因此， 机电一体化产品的种类很多，而且在不断增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分为下述几类。
（一）数控类
主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。
（二）设备类
主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这 类产品的特点是执行机构为电子装置。
（三）机电结合类
主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。
（四）电液伺服类
主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能试验机。这类产品的特 点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。
（五）信息控制类
主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化 产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现 的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备四种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能。而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。
机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接 等机械部分。 这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、 多功能、 可靠、 节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。
动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。
（三）传感与检测系统。
传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界的各种参数转换成可以测定的量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
（四）信息处理及控制系统。
根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理 及控制系统主要是由的软件和硬件以及相应的接口所组成。
二、机电一体化技术的主要应用领域
（一） 数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：
1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
（二）柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
（三）工业机器人
第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景
机电一体化技术发展机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合， 其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、和绿色化。
（一）数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
（二） 智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。
（三） 模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
（四）网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
（五）绿色化
