機電一體化綜述模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇機電一體化綜述，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（二） 計算機與信息技術

凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。

（三） 系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術

自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。

（五） 傳感檢測技術

傳感技術是把各種量轉變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

3 機電一體化的發展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質量和生活品質的今天，綠色環保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態保護意識的重視和加強，綠色產品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協調發展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規范,并通過改變消費方式來引導生產模式發生重大變革,進而調整產業經濟結構,促進生態產業發展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產品在人們的生活使用時不會對環境造成污染或者污染遠遠小于傳統的產品，而且在產品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀機電一體化發展的一個顯著特點，它由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環境中代替人類去工作。

（三）網絡化

網絡技術的發展是計算機技術發展的里程碑，網絡技術的發展不僅推動了人類的科學技術的發展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產品。

（四）微型化

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摘要本文從機電一體化技術在綜合采煤設備中的現狀出發，簡要探討了機電一體化對于采煤的重要性，并分析采煤設備機電一體化在煤礦中的應用和發展，以期能為所需者提供借鑒。

關鍵詞 綜合采煤設備 機電一體化 應用

隨著我國經濟的不斷發展，對能源的需求越來越旺盛，由此也帶動了采煤設備技術的快速發展。同時，機電一體化技術在綜合采煤設備中有了更為廣泛的運用，其在煤礦生產中的地位也越來越高。采煤設備作為一種較為專用的機械，其所使用的環境較為惡劣，產品自動化技術要求較高。研究、運用綜合采煤設備機電一體化技術，讓采煤機電產品具有機械與電子技術相結合的整體優勢，進而更好地提升煤礦生產安全和生產的效益。

一、機電一體化技術發展現狀

機電一體技術及相應的產品是從上世紀的70 年代末開始在煤礦生產中有了應用，80 年代之后，發達國家對于采煤設備的研制、開發有了長足進步，設備更加的趨向于自動化和大型化，其可靠性和使用壽命都有了更好的提升，體現出機電一體化技術未來的發展趨勢。我國在全國“十二五”期間要實現大型煤礦采掘機械化程度達到95％以上，中型煤礦達到80％以上，小型煤礦機械化、半機械化程度也達到40％。

但是，相比較國外的先進設備，我國對于采煤設備的機電一體化技術還處在較為初級的階段。對于近年來的綜采設備機電一體化除了引進，也進行著國產化的嘗試。通過科研院所制造的交流電牽引采煤機，其中電氣關鍵部分變頻器由國外引進，部分電控設備采用引進技術。電液控制的液壓支架國內均處于試驗階段。重型工作面刮板運輸機微機控制的軟啟動系統也處于研制和試驗中，不具備綜采設備工況監測和故障診斷系統。

二、機電一體化技術對煤礦生產的重要性

綜合煤礦機電一體化技術，可以讓電子技術、機械以及液壓控制技術等進行有機地結合，從而很好的提升煤礦機械的各種性能。目前，以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及，電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域，如提采煤機的變頻控制系統和提升機PLC系統操作，煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。

煤礦機械的性能隨著科學技術的不斷發展也有著更高的要求，電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜、維護也將更加專業化。采煤設備機電一體化不但涉及煤礦生產安全，而且對煤礦影響巨大。隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加，應用和管理好這些價格昂貴的煤礦機械，使其發揮出最大的經濟效益和社會效益，將成為煤礦機電部門的重要使命。

三、機電一體化技術的應用

1.提高員工使用機電一體化的水平。隨著采煤設備機電一體化的不斷發展，電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，但其復雜程度也相應提高。在煤礦生產中，采煤設備的自動化程度，不但影響著生產安全，也影響到供電、排水、通風、提升等設備的安全。煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。為了合理有效利用好這些設備，使其發揮出較好的效益，必須對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員進行相關的培訓，提高他們的管理、使用和維護水平。

2.提高采煤設備的自動化或半自動化程度。煤礦機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產效率，并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響。如冀中能源黃沙礦2009 年投入使用的一整套薄煤綜采設備由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO 公司合作生產的PM31 型液壓支架電液控制系統，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續動作也可實現遠程控制和工作面無人操作。

3.節能降耗，提高生產效率。在煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，隨著自動化程度的提高，降低了人工使用數量，提高了采煤產量，從而為煤礦生產企業節能降耗，提高了生產效率。如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC 控制系統，節電量就為30％左右，同時生產效率也大大提高。

4.在線監控、自動報警及故障自診。煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，實現了對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能動報警并準確地指出故障的部位從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC 控制，可實現多種在線監控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

5.其他應用。對于不少在國外生產的采煤機、輸送機、綜掘機等都使用了電子(微電腦)控制的自動變速器，其可以很好的依照外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，進而能更好地改變功率，其充分地利用了電動機功率，更好地提高了能耗經濟性，同時還簡化了操作，讓勞動強度得到降低，提高了設備的安全性能，提高作業人員操作的安全性。目前，我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制，可實現無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。

四、結束語

機電一體化在煤礦采煤設備中越來越重要，煤礦企業應提高相關員工的使用維護和應用水平，加強采煤設備管理，結合煤礦生產情況，對設備進行相關的研究和改良，提升機電一體化采煤設備的各種功能，從而實現煤礦安全生產，提高煤礦綜合效益。

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智能電網系統雖然能夠顯著提高各電壓等級電力傳輸的效率，但是其在一定程度上也提高了系統事故的發生概率，所以相關技術然預案還必須對智能告警技術進行完善，在具體運行過程中，對電網各種告警信息進行實時監測和跟蹤，同時對各種信息進行匯總和分析，提出相應的解決措施。文章針對調控一體化電網綜合智能告警系統，對其基本架構和告警技術進行分析，以期能夠給同行帶來一點參考價值。

1 調控一體化電網綜合智能告警系統的基本構架

智能告警技術軟件具有在線智能告警分析的作用，該軟件是建立在告警專家規則庫、實時告警信息基礎上的，在線決策則需要利用狀態估計板塊、風險評估板塊、靈敏度分析板塊、負荷轉移板塊等，協助相關負責人對告警信息進行分析和處理。

電網綜合智能告警系統的硬件架構是建立在安全三區內，需要的實時數據、模型、圖形等都是從能量系統中獲取的，事故信息由保護信息系統中獲取。軟件架構具體包括兩個層面，一是實時狀態監測，主要是對獲取的實時數據、圖形和模型進行狀態估計，對事故信息進行匯總上報，同時利用計算機對各種信息進行計算，統計出靈敏度分析數據、風險評估數據，同時將告警信息上傳至可視化界面上。二是狀態預測，針對可能發生的事故，停電預案模塊能夠進行負荷轉移分析，并制定相關的應對方案，在可視化界面上展示相關的輔助決策供決策者選擇。檢修模塊主要是用來實施假想潮流計算，其能夠將轉移路徑上的關鍵支路挖掘出來，利用可視化界面提醒工作人員重點監視。

2 調控一體化電網綜合智能告警系統的評估技術

2.1 風險評估技術

大型電網若首先模擬出一個數值結果，同時計算出相關指標，這樣就能實現電網風險評估的要求。其中在電網規劃中要實現風險評估，可以采用蒙特卡洛模擬法，即借助隨機生成的方法對真實系統的功能及發展特點進行模擬，進而將系統的運行規律揭示出來。該方法通常用于大型電網負荷預測模擬中，能夠得到各項評估指標在風險事故中所占比例。

設備一旦發生告警信息，在預想狀態下，設備立刻停止運行，并對該設備負荷進行蒙特卡洛模擬，結合具體情況，針對最大負荷的不確定性進行重點分析。利用蒙特卡洛模擬對電網最大負荷點的潮流進行分析時，其能夠全面展示線路或者斷面所能承受尖鋒潮流的狀態，如果網絡承受力小于尖峰值，就表示電網運行方式存在一定的風險，必須要在能夠承受的風險范圍內進一步優化方案。

2.2 負荷轉移技術

在高壓、超高壓、特高壓電網中，有功潮流間線性關系普遍良好，而且局部具有良好的線性化效果，計算誤差偏低，由此可見，電網預想故障前有功潮流與故障后有功潮流具有線性化關系。即電網設備各項參數與有功潮流有著直接的關系，而且各設備間的有功潮流也具有線性關系，合理誤差范圍內對有功潮流進行計算，有功潮流在監視控制系統中屬于一個自由變量，其與直流潮流模型存在一定的相似性，因此具有有功潮流的各種設備就稱為設備組。

預想開斷一旦發生，有功潮流在電網中各設備間也會重新分布，其中，預想開斷的位置、開斷前的潮流與預想開斷前后的潮流變化有著密切的關系。在發生預想開斷時，部分切除設備的有功潮流將會借助該設備組中剩下的其他設備繼續進行傳輸，剩下的有功潮流則會逐步轉移到其他設備組中。其中，若設備組中有設備出現預想開斷，那么，開斷后剩余的潮流/開斷前有功潮流，這個比值就是剩余系數，其他設備組開斷前后有功潮流的增量/設備組預想開斷開斷前的潮流，這個比值為轉移系數。

環網線路電流一旦超過限度，那么電網綜合智能告警軟件會反映其下帶的主變壓器拓撲結構，同時將各主變壓器對越線線路的有功靈敏度提示給相關工作人員。在離線系統進行仿真時，剩余系數、轉移系數就已經存儲到專家庫中，如果設備出現切除風險，那么剩余系數與轉移系數就能直接調用。如果電網設備出現異常告警，而且告警具有特殊性時，異常設備就變成假想對象，工作人員要立刻分析設備故障，并且確定各設備組故障后的潮流，當前負荷狀態仍需要借助蒙特卡洛模擬法進行分析，得出切負荷/切設備的概率，概率小于設定值，表示事故未發生，反之，表示事故已經發生，此時工作人員需要將事故等級予以確定。軟件在主變壓器負荷超限狀態下，會主動展示其下帶的線路與拓撲結構，并提出相關的建議。

2.3 事故評價系統

根據各地區電網的具體情況，電網事故具體劃分了7個等級。為了增強安全度，許多地區針對運行電網均配置備自投裝置，當設備故障發生時，失電母線在備自投裝置作用下，就會自動倒入到對策變壓器或帶電線路上，而且智能告警系統具有備自投仿真作用，進一步提高了風險評估的精度。電網綜合智能告警系統能夠結合網架自動生成備自投裝置模型，在假想分析故障時，借助備自投模型將失電負荷導入到帶電供區，這樣計算精度就得到了大幅度的提升。

而且，該系統能夠通過保護系統獲取實時事故簡報，自動將事故簡報與事故告警聯系在一起。

此外，電網綜合智能告警系統能夠在線對停電預案與實時拓撲的觸發條件進行比對分析，如果實時拓撲與預案能夠成功匹配，那么匹配成功的預案就會直接顯示在監視界面上。物理隔離計劃、停電區域恢復計劃、關鍵之路監視信息等均是停電預案的重要內容。

3 總結

綜上所述，智能告警系統目前已經投入使用的模塊有遙信智能告警、故障診斷、遙測智能告警、停電預案輔助鞠策等。利用智能告警系統能夠對告警相關設備進行分析，不僅提升了告警分析的效率，而且出現告警時，還能立刻對故障應急方案進行提示，促進整體工作效率的提升。

參考文獻

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[2]韓海龍，張海霞.電網調控一體化系統的建設方法研究[J].中國電力教育，2013，（23）：202-203.

[3]韓寶民，劉勇，李濤等.唐山電網調控一體化系統建設實踐[J].價值工程，2012，（12）：14-15.

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機電一體化技術的應用為現代煤礦生產自動化的實現奠定了堅實的技術基礎。作為新時期背景下的煤礦企業，要想在競爭日益激烈的市場環境中謀得生存和發展，就必須注重機電一體化技術的應用，著力提高自身的核心競爭力，實現企業的可持續發展。基于此，以下筆者就結合自身工作實踐，就現代煤礦生產中機電一體化技術的應用作出以下幾點僅供同行參考與交流的淺顯之見。

一、綜述煤礦生產中機電一體化技術

最初的機電一體化技術的應用，起源于上世紀七十年代初，山西大同礦務局自行設計和制作與裝備的綜合型機械化采煤工作面，標志著機電一體化技術在我國問世，并從隨后的八十年末期、九十年代的中期，機電一體化技術得到了迅速拓展，在煤礦生產中的應用也變得日益廣泛。近些年來，隨著科技信息時代的到來，微電子技術中的微型計算機的問世，信息技術迅猛地滲透到各行各業，尤其向機械工業領域的滲透最為強烈，且在與機械電子技術進行高效廣泛地結合，現代煤礦生產中的機電一體化技術正是在這樣的背景下，將機械、微電子、自控、傳感測試、電力電子、軟件編程、接口等現代先進電子信息技術進行綜合運用的系統技術。雖然該技術為煤礦生產自動化奠定了堅實的基礎，但我們必須清醒的意識到，當前我國對于這一技術的發展與西方發達國家存在較大的差距，加之我們煤炭工業興起相對于其他行業要慢的多，作為新時期背景下的煤礦企業必須不斷加大研發力度，引進先進技術，對現代煤礦生產機電一體化技術進行不斷創新和升級，才能促進我國煤礦生產自動化的完全實現，助推我國煤礦事業迅速走向可持續發展的道路。

二、探討現代煤礦生產中應用機電一體化技術的重要意義

通過上述對機電一體化技術的分析和我們工作中的實際應用不難發現，在現代煤礦生產中應用機電一體化技術具有十分重要的意義，但具體主要表現在以下幾個方面：

（一）應用機電一體化技術于現代煤礦生產中能極大的提升工作效率

在現代煤礦生產中應用機電一體化技術，是對傳統手工工作方式的重大變革，越來越多的新型機電設備的廣泛應用，對傳統的煤礦生產模式進行了完美的轉型和升級，不僅能降低礦工朋友的勞動強度，還能大幅度的提升勞動生產效率。

（二）應用機電一體化技術于現代煤礦生產中能極大的提升生產安全系數

在現代煤礦生產中應用機電一體化技術，不僅能讓礦工朋友擺脫繁重勞累的體力活動，還能避免在粉塵滿天飛、潮濕陰暗的環境中高負荷、長時間的生產，從而在提高煤礦生產安全系數的同時保障廣大礦工朋友的生命安全，而利用機電設備替代傳統的煤炭資源挖掘、運輸和提升等危險大、任務重的工作，極大的確保了煤礦企業的安全高效生產和運作。

（三）應用機電一體化技術于現代煤礦生產中能極大的提升勞動效益

在現代煤礦生產中應用機電一體化技術，在提高企業生產效率的同時也提高了生產的勞動效益，煤礦企業獲得更多的經濟效益的同時，廣大礦工朋友的薪資待遇也大幅度的提升，極大的改善了生活質量，并隨著礦工培養收入的提高，極大的促進了當地經濟的飛速發展。

三、現代煤礦生產中機電一體化技術的應用策略分析

機電一體化技術在現代煤礦生產中的采煤、提升和運輸三個方面的應用最為廣泛也是最為關鍵。基于此，以下筆者從這三個方面對機電一體化技術的應用策略作出以下幾點分析。

（一）采煤機械設備方面機電一體化技術的應用策略分析

在現代煤礦采煤機械設備方面，電牽引采煤機是機電一體化技術應用的典范。由于該機械設備應用了機電一體化技術，其具備了傳統液壓型牽引采煤機無法具備的特點和優勢，例如其牽引特性極佳，采煤機在前進的同時為其提供強大的牽引力，在下滑的同時能自行發電制動，在大傾角煤層中也是應用自如。傳統的液壓型牽引采煤機必須配備防滑裝置，而電牽引采煤機則是采用的制動器，技術在傾角高達40到50度的煤層也能應用自如。尤其是其具有的可靠運行和使用年限長的特點，被現代煤礦生產企業所親睞。而這就是由于其只有電刷、整流子會出現磨損，其余元件幾乎沒有磨損，所以不僅能高效的運行，還有較長的使用壽命，維修和保養也相對簡便，具有較靈敏的反應和較好的動態特性，尤其是其結構極為簡單和輕便，在運行時只需要進行一次電能到機械能的轉換，且轉換效率幾乎接近100%，而傳統的液壓型牽引采煤機的轉換效率最多能高達70%。而這一切的優勢，歸根結底源于機電一體化技術的有效應用。

（二）提升機械設備方面機電一體化技術的應用策略分析

在現代煤礦提升機械設備方面，對機電一體化技術的應用效果最佳的就屬礦井提升機，該提升機已經實現全數字化的交直流，其中內裝式的提升機應用效果最佳，不僅把驅動和滾筒進行了有機整合，對機械設備的結構進行了有效的簡化，還成為集計算機信息、自控、電力電子等電子信息技術為一體的煤礦提升機電設備。尤其是其全數字化的特點極大的提高了提升機械設備的安全性和可靠性，以總線的方式對電器的安裝進行了升級和優化，加上所需要配置的硬件簡單且互有較強的兼容性。因而機電一體化技術在提升機械設備方面也得到了極為廣泛的應用。

（三）輸送機械設備方面機電一體化技術的應用策略分析

在現代煤礦生產中，輸送機械設備主要為帶式輸送機。這是由于其能長距離、連續、大量、穩定、高效的輸送煤炭資源，特別是其實現自動化較為容易的優點，在煤礦生產輸送中得到了廣泛的應用。因而近些年來，各大煤礦生產企業都將其作為研究機電一體化技術的重點，具有代表性的是一種集機、電、液為一體的CST可控軟啟動裝置在輸送機械設備的應用，但由于目前相關技術壁壘還沒有攻破，我國的帶式傳輸機驅動方式主要局限在單滾筒、雙滾筒和多滾筒的驅動方式，而且監控輸送機的設備儀器的靈敏度、可靠性、性能以及使用壽命相對于西方發達國家要低得多，具有較大的差距，還需要不斷努力攻克技術壁壘，才能進一步提升機電一體化技術的應用水平，從而更好的服務我國煤礦事業的發展。

四、結束語

總之，在現代煤礦生產中應用機電一體化技術具有十分重要的意義。作為現代煤礦企業，只有致力于機電一體化技術的應用，著力實現生產的自動化、智能化，不斷提高企業自身的核心競爭力，才能提升企業經濟效益，助推企業實現完美的轉型和升級。（作者單位：天津科技大學）

參考文獻：

[1] 劉慶君.淺談機電一體化技術在煤礦的應用[J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2009（12）.

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一、機電一體化的產生與應用

20世紀60年代以來，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能，刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，各國均開始對機電一體化技術給以很大的關注。20世紀90年代后期，機電一體化技術向智能化方向邁進。目前，機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。

二、機電一體化的發展現狀

機電一體化的發展大體可以分為三個階段。20世紀60年代以前為第一階段，在這一時期，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。但當時電子技術的發展尚未達到一定水平，C械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70年代～80年代為第二階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用也做了大量的工作，雖然取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

三、機電一體化的發展趨勢

（一）智能化趨勢。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、計算機科學、模糊數學、生理學和混沌動力學等新思想，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。

（二）模塊化趨勢。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是一項十分復雜但又是非常重要的事。不過這樣可利用標準單元迅速開發出新產品，也可以擴大生產規模，制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

（三）人性化。機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

（四）網絡化趨勢。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。

（五）微型化趨勢。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。微型化產品泛指幾何尺寸不超過1cm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，具有不可比擬的優勢。

（六）綠色化趨勢。科技的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的問題。綠色產品概念在這種情況下應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求。

（七）帶源化。是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

四、典型機電一體化產品的發展

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只占約5%且大多數是普通數控（發達國家數控機床占10%）。近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

（1）高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；

（2）高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。

（3）復合加工，新結構機床大量出現，如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等。

結束語：綜上所述， 經過20多年的發展，機電一體化技術已經成為當今世界最熱門、最重要的技術發展方向之一，并影響到幾乎全部的工業行業。我國從80年代初對機電一體化技術和產品開始予以重視，先后在國家科技攻關計劃、863高科技計劃和國家自然科學基金中列專項對機電一體技術加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術改造傳統產業列為“八五”及本世紀后十年發展全民經濟的重要戰略技術措施，機電一體化技術的推廣應用已取得相當進展。

參考文獻：

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現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

二、機械制造技術的發展

在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體。機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。

三、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：(1)20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。

由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

(2)20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

(3)20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

四、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：

1.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。

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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。

3、網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術的興起，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

4.微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。

5.環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。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。

綜上所述，機電一體化和機械制造的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化和機械制造業相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，他們的發展前景也將越來越光明。

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主管單位：上海市科學技術情報研究所

主辦單位：上海科技文獻出版社

出版周期：月刊

出版地址：上海市

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種：中文

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本：大16開

國際刊號：1007-080X

國內刊號：31-1714/TM

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發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1995

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一、前言

隨著現代科學技術的不斷發展，不同學科的交叉與滲透也越來越廣泛，注定了各個領域的技術革命與發展。在機械工程領域中，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系等發生了翻天覆地的變化，從而將工業生產由"機械電氣化"帶入了"機電一體化"為特征的發展階段。

二、概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將會被賦予新的內容。但是它的基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、可靠性高和低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統處于最優化的系統工程技術。由此產生的功能系統，就組成為一個機電一體化系統或者說機電一體化產品。

因此，"機電一體化"涵蓋"技術"和"產品"兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的本質區別。機械工程技術是由純技術發展到機械電氣化，仍然屬于傳統機械。但是發展到機電一體化階段后，其中的微電子裝置除了可以取代一些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。擁有智能化的特點是機電一體化與機械電氣化在功能上的一個本質的區別。

三、機電一體化的發展過程

"機電一體化"這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時即70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將"機電一體化技術"與"機械電子學"并用，近年來"機電一體化"更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了"光機電一體化"的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支"微機電一體化"。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。

四、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科交叉綜合的一門學科，各個學科互相促進、互補不足、相互發展。專家預測，未來機電一體化技術將向以下幾個方向發展：

（一）智能化方向

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設的研究中得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要的應用。這里所說的"智能化"是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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，以求達到更好的控制效果。

今后的機電一體化產品"全息"特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的飛速發展。

（二）光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源、（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

（三）模塊化方向

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是一項十分復雜而又非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。

這需要制定各項標準，以便各個部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，短時間內很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

（四）柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的"冗余度"，有較強的"柔性"，能較好地應付突發事件，被設計成"自律分配系統"。在這系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的"自律性"，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有"行動"是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

（五）網絡化方向

上個世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（homenet）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統（computerintegratedappliancesystem，CIAS），使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

（六）微型化方向

微型化興起于上世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

（七）仿生物系統化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于"靜態"時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便"死亡"，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

（八）綠色化方向

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；而另一方面，資源減少，生態環境受到了嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。

（九）系統化方向

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。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

五、結束語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，相信隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻

篇9

關鍵詞

機電一體化技術現狀產品制造技術發展趨勢

0．緒論

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

1．機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產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電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2．機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

20世紀70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；②機電一體化技術和產品得到了極大發展；③各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

3．機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：

3.1智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然，使機電一體化產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電一體化產品賦有低級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是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.3網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

3.4微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3.5綠色化

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。

3.6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。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

4．結語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

5．參考文獻

1.李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．

2.李運華．機電控制．北京：北京航空航天大學出版社，2003．

篇10

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

智能控制技術是近三十幾年來發展起來的一門新興科技，通常通過智能控制系統（智能控制系統主要包括神經網絡、模糊控制、專家控制、遺傳算法等）發揮作用。它的出現改變了人們的傳統的控制思想，作為自動控制領域的一次重大變革，它有著其自身不可忽視的優勢：科技力量強大；綜合多種學科的優勢形成獨特的自身優勢。如今的智能控制技術主要應用于解決那些用傳統的方法難以解決的復雜系統的控制問題，如智能機器人系統、計算機集成制造系統、復雜的工業過程控制系統、航空航天控制系統、社會經濟管理系統、交通運輸系統、通信網絡系統、環保與能源系統等。

1機電一體化發展

機電一體化迄今為止已經經歷了三個發展階段，在各個階段都有其不同的應用側重點：（1）在萌芽時期，最具代表性的莫過于二戰帶來的機遇――在二戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，出現了許多性能相當優良的軍事用途的機電產品。這些機電結合的軍事用途的技術在戰后轉為民用，對戰后的經濟的恢復和技術進步起到了積極作用。有這樣的一個基礎后，在以后的發展歷程中，人們自覺不自覺的利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。（2）處于蓬勃發展階段的人們主動的利用3C技術的巨大成果創造出了新的機電一體化產品，在這個階段最具代表性的是日本。日本在推動機電一體化技術的發展方面起到了主導作用。（3）智能化階段時期，機電一體化技術向智能化新階段邁進，在人工智能技術及網絡技術等領域取得的巨大進步的基礎上，機電一體化技術又向前進行發展進化，開辟出自身發展的廣闊天地――大量的智能化機械產品不斷涌現，人們的生活中隨處可見的智能機就是一個很好的代表；選擇、模糊控制技術已經相當普遍，甚至還出現了混沌控制的產品。在這種程度上我們可以說機電一體化技術將以智能化為內核進入二十一世紀。

2智能控制技術與機電一體化

（1）自從二十一世紀到來之后，科技力量迅猛發展，同時也帶動了智能化控制技術的發展。隨著人們生活水平的不斷提高，對生活質量的要求也在不斷提升。快節奏的要求促使人們把智能控制技術與機電一體化進行結合，服務于人類社會。典型的機電一體化系統由兩大部分組成：控制器與受控對象。其中受控對象包括：機械本體、檢測元件、執行元件。控制器則由認知、信息處理和控制三部分組成。將智能控制技術與機電一體化結合起來，這樣的做法不僅為機電一體化提供了一個廣闊的發展空間，完善其自身的不足之處，還可以有效的促進工業化的生產，滿足人類需求，同時為人類社會工業產業化的發展打下了扎實的基礎，當前狀態下，我們除了將智能控制技術應用到機電一體化當中，還將許多先進的科學理論融入其中，從而形成了許多的新思想、新理論，進而為機電一體化技術的發展奠定了厚實的基礎，同時也提供了良好的發展前景。

（2）智能控制技術是控制理論發展的新階段，主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題。機電一體化技術是多種技術結合的產物，它是在信息論、控制論和系統論的基礎上，在計算機、傳感器和軟件的三者的支撐下發展起來的。實際上，機電一體化技術已經不僅僅局限于機械與電子技術的有機結合，而是融合檢測傳感技術、信息處理技術、自動控制技術、精密機械技術、計算機技術、系統總體技術等多種技術交于一體的交叉學科與綜合技術。它與智能控制系統進行相容，更可以發揮出產品的作用，最大限度開發其利用價值。其中，信息處理技術是機電一體化技術中必不可少的部分，以微電子技術和計算機技術為龍頭的信息處理技術是使機電一體化產品具有自動化、數字化、智能化的關鍵所在。機電一體化技術是控制理論的最新發展，是機械理論與計算機、網絡等信息理論的結合，是機械設計理論的發展，在智能控制的技術管理下，不僅能提高工作效率，更可以對信息進行分類，減少工作量，優化整個工作流程。

3結語

通過以上分析，我們可以看出智能控制系統與機電一體化的應用前景是十分光明的。在機電一體化系統中使用智能控制技術與其他技術相比是具有相當大的優勢的――不僅在加工效率上提高到了一個層次，產品的質量也得到了一定的保證。在傳統的方法逐漸不適應與當今時代的時期，運用新興科技是當務之急。為了更好的提高工作效率，減少工作失誤，我們還需要繼續加強對智能控制系統與機電一體化的結合，開發出更高效的產品。

參考文獻