機電一體化特點及發展研究論文

機電一體化特點及發展研究論文

　　機電一體化特點及發展研究論文

　　摘要：隨著科學技術的發展，機電一體化已成為機電行業一個主流的發展趨勢。

　　本文基于機電一體化概念和特點的分析，探討機電一體化的發展現狀和未來發展趨勢。

　　關鍵詞：智能 進程核心技術 發展 綠色 機電一體化 發展趨勢

　　1 機電一體化概述

　　機電一體化就是將微電子技術引入機械的主功能、動力功能、控制功能、信息功能的研究，并且將機械設備和電子設備通過軟件有機結合而構成的系統的總稱。

　　機電一體化的目的是在科學專業化和深度專業之間達到平衡和兩者的集合，讓系統工程以及解決問題方法出現突破。

　　“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。

　　首先，機電一體化技術并非機械技術、微電子技術以及其它新技術機械的組合或拼湊，而是基于一定的技術研究，將機械、微電子元素有機整合而成的一種綜合技術。

　　它的發展進程有別于機械加電氣所形成的機械電氣化的發展過程。

　　某些機械部件的原有功能可以通過機電一體化中的微電子裝置代替，這種裝置的應用在一定程度上豐富了機電系統功能，而且機電一體化產品的智能特征改善了機械性能。

　　智能化是機電一體化與機械電氣化的本質區別。

　　2 機電一體化的特點

　　2.1 具有綜合性 從某種意義上講，機電一體化技術可謂是一種跨學科的邊緣科學，它將微電子、計算機等多門技術整合于機械主體構造中，使之形成一套一體化的系統。

　　這套機電一體化系統綜合了多門學科的技術優勢，這些技術協調運作，彼此取長補短，使整個機電系統的性能得到最大發揮。

　　可以說，機電一體化技術是具有綜合性的高水平技術。

　　2.2 廣而強的應用性 機電一體化的目的是基于機械的主體構造通過機電產品的開發，完善機電功能，實現過程控制。

　　機電一體化是當前機械系統的一個主流發展趨勢，它與機械系統能夠有機融合，打破了行業的限制。

　　智能化是機電一體化的主要特點，計算機技術的引入為智能化開辟了廣闊的發展空間。

　　2.3 多層次的系統化 從本質上講，機電一體化就是將計算機技術、智能技術等多項技術整合于主體機械，不斷優化機械的主體功能，使其形成一套完整的系統。

　　機電一體化注重各種技術(尤其是微電子技術與精密機械技術)的集成，強調主體結構的層次化和系統化。

　　無論從單參數、單擊控制到多參數、多級控制，還是從單件單品生產工藝到流暢、自動化的生產線，直至完成整個機電系統的設計，各個層次的開發和應用都會涉及智能化的機電一體化技術。

　　2.4 整體的最優化 基于系統工程的設計理念，將智能技術、計算機技術等多項技術有機整合，形成整體優勢，以提高機電系統的主體性能，提高運行效率和附加值，同時達到節能降耗的目的，保護生態環境。

　　比如，應用數控機床、柔性生產線、工業機器人和計算機管理等高端機電一體化系統后，企業就要及時更新觀念，將機電一體化概念引入生產系統，不斷優化生產流程，以壓縮生產周期，滿足不斷增長的社會需求。

　　2.5 使用簡易化 從產品開發來看，機電一體化技術主要包括技術原理和使機電一體化系統和產品得以實現。

　　作為開發者，除了要具備扎實的理論基礎，對于技術架構也要有豐富的積淀，要有創新精神。

　　從用戶角度來講，無需深入學習機電一體化系統的技術原理，只要掌握機電系統的操作規程，能夠確保系統操作正確、合規，在人機磨合的過程中形成協作關系即可。

　　2.6 提高了安全性 機電一體化系統的智能技術使系統具備自我保護功能，可以有效規避運行中的故障或風險，確保系統穩定、安全地運行。

　　一些高端機電一體化系統已實現了全自動操作，而且被廣泛應用在海底、高空等惡劣的作業環境中。

　　2.7 具有高可靠性、高穩定性和長壽命 機電一體化系統發生機械磨損的程度非常小，因而故障少，運行時穩定可靠，系統的服務年限比普通機電系統長。

　　而且某些自診斷、自修復的機電一體化系統甚至可以實現“零故障”。

　　2.8 具有柔性 柔性是機電一體化系統的特點。

　　根據需要的變化，用機電一體化技術無需改裝系統就可以及時地對系統的結構和生產過程作必要的處理，從系統的觀點出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智能、調整、修改，因此機電一體化技術是解決多品種、小批量生產的重要途徑。

　　3 機電一體化的發展狀況及現狀分析

　　機電一體化的發展大體可以分為三個階段：①20世紀60年代以前，利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能的初級發展階段;②20世紀70～80年代以大規模、超大規模集成電路和微型計算機為代表的蓬勃發展階段;③20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。

　　現階段，光學、通信技術等領域正循著機電一體化的發展步伐大踏步邁進，微細加工技術開始在機電行業初露鋒芒，光學、通信技術的融入使機電一體化由最初單一的模式逐步衍生出光機電一體化、微機電一體化等多個分支。

　　另一方面，我國現階段在光纖、人工智能和神經網絡等技術領域發展較快，這對機電一體化技術的發展有一定的促進作用。

　　在未來的技術研究領域，機電一體化將有望形成完整的基礎科學體系。

　　4 機電一體化技術未來的發展

　　4.1 智能化 智能化是當前機電一體化技術領域的一個未來發展趨勢。

　　智能化是運用控制理論，將計算機科學、混沌動力學、模糊數學、人工智能、心理學、生理學以及運籌學等多個學科有機整合，智能模擬人類的邏輯思維、判斷推理和自主決策等能力，以便得到更高的控制目標。

　　按照目前人工智能技術的研究狀況，未來時間將有可能發展高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，這是人工智能技術研究的一個必然的發展趨勢。

　　4.2 模塊化 模塊化是一項重要而艱巨的工程。

　　由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元，需要針對各個研究項目制定不同的標準，各部件、單元或借口才能很好的完成配型。

　　但是由于該技術領域存在利益紛爭，當前國內外尚未形成一套統一的標準。

　　但是模塊化的生產理念已逐漸被機電生產領域認可，在未來的機電一體化研究領域，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

　　4.3 網絡化 網絡技術在上世紀九十年代風靡全球，帶動了科技研究、工業生產、政治、軍事、教育等眾多領域的技術研究或經濟模式的革新。

　　機電一體化產品的市場前景是廣闊的，產品一經研發，配以網絡技術輔助推廣，必將在短時間內成為業界矚目的焦點。

　　基于網絡技術的遠程控制終端設備就屬于機電一體化產品其中的一類。

　　另外，現場總線和局域網技術在機電領域的應用，恰恰是機電一體化產品網絡化發展趨勢的最好印證。

　　4.4 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，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，但其技術應用尚存在微機械技術這一發展瓶頸，在未來的發展進程中還有待進一步研究。

　　4.5 綠色化 綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，資源利用率大幅提高，有利于節約生產成本，而且健康環保，對生態環境的影響程度較小。

　　無論是生產成本角度來考慮，還是從生態保護的角度來分析，機電一體化產品綠色化已是機電研究領域的必然趨勢，具有廣闊的開發前景。

　　機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

　　4.6 系統化 系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。

　　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。

　　另外，通信功能除了rs232外，還有rs485、dcs人格化。

　　5 結語

　　機電一體化的產生與迅速發展的根本原因在于社會的發展和科學技術的進步。

　　系統工程、控制論和信息論是機電一體化的理論基礎，也是機電一體化技術的方法論。

　　微電子技術的發展，半導體大規模集成電路制造技術的進步，則為機電一體化技術奠定了物質基礎。

　　現代產品的機電一體化進入到實用階段。

　　機械工程及自動化專業人員掌握機電一體化技術與應用中的理論和方法對今后的工作是非常有用的。

　　參考文獻：

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