机电一体化技术现状及发展趋势

陈昌皓

摘 要：机电一体化是随着现代科学技术的发展，不同学科的交叉与渗透，应用于机械领域的新兴学科。机电一体化使传统的机械设计方法和设计概念发生了变革，在机械领域发挥着越来越重要的作用。本文对机电一体化作了简单介绍，阐述了机电一体化技术现状，并对其未来发展趋势进行了分析探讨。

关键词：机电一体化 技术现状 发展趋势

中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0091-01

1 机电一体化概述

机电一体化包括机电一体化产品和机电一体化技术两个方面，目前机电一体化产品有数控机床、机器人、汽车电子化产品等，本文主要针对机电一体化技术进行论述。机电一体化技术是从系统的观点出发，综合机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术和机械技术等交叉的系统工程技术，各项技术不是简单的相加而是有机融合。机电一体化技术系统包括结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五个方面，各个要素有机结合、综合集成，多种技术功能复合，高质量、高效率、高可靠性、高精度、低能耗的实现功能。

2 机电一体化技术现状

2.1 机电一体化技术发展历史

可将机电一体化发展历史分为三个阶段：20世纪60年代为初级阶段，这一时期，技术工程师开始有意识的将电子技术应用于机械产品中，以期提高机械产品的性能。因此时电子技术比较落后，机械与电子的结合只停留在比较浅的层面，无法进一步深入。到了20世纪70年代至80年代，机电一体化进入蓬勃发展期，这一阶段，计算机技术、控制技术、通信技术等迅速发展，为机电一体化的深入结合提供了可能性。另外，大规模和超大规模集成电路和微型计算机相机出现，促使机电一体化更加广泛、深入的发展。在20世纪末，机电一体化技术发展进入一个新阶段，这一时期，通信技术、微细加工技术、光学开始加入到机电一体化技术中，形成了新的分支微机电一体化和光机电一体化。与此同时，人工智能技术、神经网络技术、光纤技术的迅速发展使机电一体化技术的发展空间更加广阔，更具有价值。机电一体化体系在这一时期不断完善，系统的建模设计、分析和继承方法也在不断发展进步，逐渐形成了较为完善的学科体系。我国关于机电一体化的研究始于19世纪90年代末，直到目前，我国不断的引进新技术、新工艺，在高校和企业中不断进行实践研究，但是相对于发达国家，技术水平还有很大差距，需要加强进一步的研究和发展。

2.2 机电一体化的核心技术

机电一体化的核心技术：（1）机械本体技术，是机电一体化的基础，为了符合机电一体化的要求，应当改善性能、减轻质量、提高精度等。（2）信息处理技术，信息处理技术在机电一体化技术中起着重要作用，其可靠性、处理速度、抗干扰性等问题对机电一体化有重要影响。（3）传感技术，目前传感器的使用有向光纤电缆传感器发展的趋势。（4）驱动技术，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，为了实现与计算机的通信必须使用接口技术，保证数据传递的格式标准化、规格化。（6）软件技术，软件和硬件是机电一体化的两个方面，软件技术应保证与硬件协调发展，保证软件的标准化，包括程序模块化、推行软件工程等，以促进机电一体化的进程。

3 机电一体化技术发展趋势

（1）智能化。智能化是对机器行为的描述，是综合现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术在某一方面的应用，是21世纪机电一体化技术发展的重要方向。它使机器能够具备人的思维、推理判断，并具有自主决策能力，达到更高的控制目标，可取代生产过程中人的部分脑力劳动。目前的机电一体化产品机器人、数控机床是智能化的体现，当然现在其技术还不完善，随着智能化所起的作用越来越明显，工程师对机电一体化技术的研究也越来越重视，随着各项技术的迅速发展，机电一体化技术的智能化将会越来越完善。

（2）标准化。机电一体化产品种类和生产厂家繁多，机械接口、电力接口、动力接口、环境接口等只有具有了一定的标准，才便于各部件、各单元的匹配。由于各生产商为了维护自己的利益，目前无论是国际还是国内都没有一个标准。随着经济全球化的发展，经营理念的进步，资源的共享，技术的进步，机电一体化技术的标准化已成为未来的一个发展趋势。机电一体化技术上的标准化有利于新技术、新产片的开发，有利于产品的规模化生产，同时反过来促进机电一体化企业的发展。

（3）网络化。自上世纪末，网络迅速发展，其应用渗透到各个行业，生产方式发生了巨大的变化，机电一体化技术也是如此。计算机网络技术的发展促进了机电一体化技术的进步，而机电一体化技术也促进了网络的发展，例如：网络的各种远程控制的终端设备就是机电一体化的产品。现场总线和局域网技术的应用逐渐出现了集成家电系统、企业内部局域网，人们的生活、工作方式，及企业的生产方式逐渐向网络化发展。为了服务于客户，机电一体化技术必须顺应时代的发展向着网络化方向发展。

（4）精密化。微型机电一体化是机电一体化的一个新的发展方向，它是微机械技术、微电子技术和软件技术的融合，使微型机电一体化产品体积更小、耗能更少、运动更加灵活。微型机电一体化技术在医学、军事、航空、信息领域具有较高的应用价值，发展前景广阔，它还将向微米、纳米级方向发展，在更多的领域发挥更加积极的作用。

（5）绿色环保。资源循环利用，绿色生产、不污染自然生态环境，已成为各行各业继续发展的必然趋势。机电一体化行业也是如此。绿色环保需要做到产品的设计、生产、运输、使用、维修、销毁等环节，不会对自然环境和人类健康造成威胁，在各环节对资源的利用率达到最高，不浪费资源，并且产品停止使用后可回收利用。机电一体化技术及其产品，应当朝着绿色环保的方向发展，走可持续发展的道路。

4 结语

机电一体化是在生产力发展、科学技术进步的基础上发展起来的新型学科，自机电一体化技术产生以来，对工业生产方式，企业管理方法，人们的生活工作方式，军事、医学、信息技术等各行的技术改革都产生了巨大影响。随着时代的变化，机电一体化的核心技术会不断完善，就目前来看，智能化、标准化、网络化、精密化、绿色环保是机电一体化技术的发展趋势，随着科学技术的发展、各项科学技术的亲密融合，机电一体化技术将会越来越完善、在各行业发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 赵雪，曹国庆.计算机与机械电子技术的融合发展思考[J].电子世界，2014（10）.

[2] 武文佳.基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究[D]. 西安电子科技大学，2012.endprint