機電一體化技術(shù)研究綜述

摘要：隨著微電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代高新技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化在世界范圍內(nèi)也越來越受到人們的認(rèn)可和普遍重視，本文將就機電一體化技術(shù)的發(fā)展和其特點進行闡述。

關(guān)鍵字：機電一體化；技術(shù)；發(fā)展

1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機電產(chǎn)品發(fā)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(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科；其次，機電一體化是一個發(fā)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(diào)機械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)（即所謂的“3C”技術(shù)：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術(shù)中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）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(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強調(diào)各種技術(shù)在機電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內(nèi)容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)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(shù)

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

（二） 計算機與信息技術(shù)

凡是能擴展人的信息功能的技術(shù)，都是信息技術(shù)。可以說，這就是信息技術(shù)的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)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(guān)技術(shù)。

（三） 系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀(jì)最重要的高技術(shù)之一。今天，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)。就定義而言，自動控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個過程按照預(yù)想進行，或者實現(xiàn)某個預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

（五） 傳感檢測技術(shù)

傳感技術(shù)是把各種量轉(zhuǎn)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(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質(zhì)量和生活品質(zhì)的今天，綠色環(huán)保成為了人們生活關(guān)注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態(tài)保護意識的重視和加強，綠色產(chǎn)品概念也將成為時代發(fā)展的必然！綠色理念倡導(dǎo)消費者在與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上，從事科學(xué)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(guī)范，并通過改變消費方式來引導(dǎo)生產(chǎn)模式發(fā)生重大變革，進而調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，促進生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的消費理念。機電一體化技術(shù)也順應(yīng)了綠色理念，機電一體化產(chǎn)品在人們的生活使用時不會對環(huán)境造成污染或者污染遠遠小于傳統(tǒng)的產(chǎn)品，而且在產(chǎn)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(jié)約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化發(fā)展的一個顯著特點，它由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用的智能集合，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)含量及復(fù)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(yè)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(chǔ)上，結(jié)合計算機技術(shù)、精細化制造、運籌學(xué)等新學(xué)科、新技術(shù)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(fù)雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是計算機技術(shù)發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不僅推動了人類的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，同時給人們的學(xué)習(xí)，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(shù)的發(fā)展。其中最重要的影響就是對機電一體化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制，控制的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品。

（四）微型化

微型化也是機電一體化未來發(fā)展的趨勢之一，尤其是近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等在內(nèi)的一大批當(dāng)代最新技術(shù)成果的競相問世，使得機電一體化領(lǐng)域朝著微型化有了質(zhì)的發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。因此在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。

4 我國機電一體化現(xiàn)狀和發(fā)展前景

隨著我國國際制造業(yè)基地地位的逐步確立，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品調(diào)整的速度加快，機電一體化技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)一線得到了廣泛的應(yīng)用，可謂日新月異。而機電一體化技術(shù)是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是提高我國制造業(yè)水平的必然趨勢。目前，機電一體化技術(shù)思想已被我國認(rèn)可和大規(guī)模采用。但目前我國機電一體化發(fā)展程度不高，和世界先進國家還有一定的差距，尤其是需要大量機電一體化技術(shù)的專業(yè)人才來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，研究和開發(fā)新一代機電一體化產(chǎn)品，以改善出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強中國產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。大力開發(fā)和推進機械制造過程機電一體化技術(shù)，用新的技術(shù)和新的工藝對傳統(tǒng)工業(yè)進行技術(shù)改進，是我國振興機械制造業(yè)，促進國民經(jīng)濟發(fā)展的重要舉措。