浅谈机电工程技术的发展方向

李冰

摘 要：在机械工程领域，由于微電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工程，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“机电工程”为特征的发展阶。

关键词：机电；一体化；发展；系统

一、机电工程概要

机电工程亦称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。

机电工程发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电工程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，则成为一个机电工程系统或机电工程产品。因此，“机电工程”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

1、机电工程技术发展

机电工程是机械、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、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

（1） 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。数字化要求机电工程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。

（2） 智能化 即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着模糊控制神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电工程技术发展开辟了广阔天地。

（3） 模块化 由于机电工程产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电工程产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

（4） 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工程产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电工程产品无疑应朝网络化方向发展。给人们带来无穷的知识和方便。

（5） 人性化 机电工程产品的最终使用对象是人，如何给机电工程产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电工程产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

（6） 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。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

（7） 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。

（8） 带源化 是指机电工程产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能。带源化是机电工程产品的发展方向之一。

（9） 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电工程产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

2、机电工程产品

机电工程产品分系统（整机）和基础元、部件两大类。典型的机电工程系统有：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。典型的机电工程元、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。这些典型的机电工程产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

结束语：

综上所述，机电工程的出现不是孤立的，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。当然，与机电工程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，机电工程技术的广阔发展前景也将越来越光明。