機電一體化技術的發展

高培實 劉斌 王亥金 吳嘉翔

（北華航天工業學院 河北廊坊市 065000）

機電一體化技術的發展

高培實 劉斌 王亥金 吳嘉翔

（北華航天工業學院 河北廊坊市 065000）

機電一體化的含義是機電與微電子技術的有機結合，現代科學技術的發展離不開機電一體化技術的發展。本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景，著重分析了機電一體化技術的發展趨勢，為我國機電一體化技術的發展提供相關的經驗教訓。

機電一體化技術；發展趨勢；發展方向

引言

計算機特別是微型計算機的應用已日益廣泛，機械產品的生產過程的控制，使機、電有機地結合，因此機電一體化技術得到了充分的應用。機電一體化技術的應用，使機械行業的經濟效益得到了顯著地提高，也增強了企業在市場中的競爭力。機電一體化是綜合性的高新技術，是機械技術與微電子技術的有機結合，為我國經濟社會的發展作出了巨大的貢獻。

1 機電一體化的內容

（1）機電一體化技術應用機械、電子等有關技術，使機械、電子有機結合，實現系統或產品整體最優的一項綜合性技術。機電一體化技術包括技術原理和使機電一體化產品得以使用和發展的技術。是一個技術群的總稱。

（2）機電一體化系統（產品）是由若干機械和電子要素組成的有機整體，機電一體化產品或系統主要是指機械系統與微電子系統的有機結合，是新一代產品，一個機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這5個要素構成的。

（3）機電一體化工程是機械工程與電子工程的綜合集成體，是機電一體化技術人員利用機電一體化技術進行設計、制造的完整體系。機電一體化工程是系統工程在機電一體化系統中的具體應用，并在很大程度上促進了系統工程的進步與發展。

（4）系統工程、控制論和信息論是機電一體化技術的方法論。機電一體化思想相當于一體化思想。機電一體化促進了光電機一體化、機電液一體化、人機一體化等技術的進步以及相關產品的生產。

2 機電一體化產品的主要優點

（1）具有記憶、運算、控制、處理信息等功能。從而幫助產品實現高性能、多功能化和智能化的目標。

（2）簡化結構。機電一體化使產品向著標準化方向發展，通過模塊化的方法進行設計、制造，簡化了相關產品的結構。

（3）機電一體化的發展，可以根據負荷及運行情況進行調整與控制產品的生產，具有節能的特點，是非常實用的。

（4）具有自動監視、診斷功能等實用性功能，可以使安全可靠性大幅度提高。

3 機電一體化產品的類別

3.1 典型的機電一體化產品

典型的機電一體化產品具有較完整的結構。數控加工中心、工業機器人、彩色復印機、自動繪圖機等都是典型的機電一體化產品。

3.2 機械產品中的一部分用電子裝置代替

打印機、機電一體化照相機、帶微機控制或數字顯示的各種機械設備等產品都屬于這類機電一體化產品。

3.3 以微電子裝置代替原設備的信息處理機構

指針式石英電子表、全電子式電話交換機、帶微處理器的各種儀表、電機調速裝置等都屬于這類機電一體化產品。

4 我國機電一體化產品發展及應用概況

機電一體化產品技術的研究在西方國家發展的比較早。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。集成電路和微型計算機的發展為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎，有了充分的技術基礎和物質基礎使機電一體化技術和產品得到了極大發展。近些年，我國的機電一體化技術也得到了很大的發展，對機電一體化系統的規模設計、分析和集成方法以及機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。我國從20世紀80年代初開始在這方面進行研究和應用，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。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，并取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當差距。

5 我國煤礦機電一體化技術的發展與思考

近年來，國產電牽引采煤機已經占領國內市場，核心部分是由安裝在采煤機上的計算機和傳感器組成，具有多種保護、遙控功能。國內市場已經出現了全數字化直流提升機。但國產煤礦機電一體化產品還存在許多問題，國產化程度不高；單機自動化水平尚可，但一般不具備通信功能，處于自動化孤島狀態；設備監測信息量不少，但未得到充分利用，這些都是機電一體化技術的不足。因此，發展國產煤礦機電一體化產品，在技術上還應注意研究具有自主知識產權的核心裝置，增加產品國產化的比例，還要增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要，進一步提高產品的故障診斷功能和智能化程度也是非常有必要的。

6 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、信息等多學科的集合體，機電一體化的主要發展方向如下：

（1）光機電一體化。一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的，引進光學技術能有效地改進機電一體化系統的傳感系統性能、能源系統和信息處理系統的性能，光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。

（2）全系統智能化。機電一體化產品的智能化水平越來越高。提高智能化以求得到更高的控制目標。這些進步離不開信息化的發展。

（3）技術產品網絡化。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、教育等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，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

（4）自律分配系統化。未來的機電一體化產品，有較強柔性的產品能較好地應付突發事件，在自律分配系統中，還有多個子系統，各個子系統是相互獨立的，子系統是為總系統服務的，同時具有本身的自律性，可根據不同的環境條件做出不同反應。

7 結語

綜上所述，機電一體化技術在國內外的發展都比較迅速，我國的機電一體化技術更是得到了迅猛的發展，機電一體化技術的發展是許多科學技術發展的結晶，它隨著社會生產力的發展到而不斷發展，是經濟社會發展到一定階段的產物。微機電一體化又是機電一體化的一個重要分支和發展，是當代微機械技術和先進的微電子技術的高度融合，也是是微米水平的機電一體化。機電一體化產品概念設計理論與方法的研究無疑必將對產品設計師起到重要的指導作用。國內學者從現代機構學的角度出發，針對以運動功能為主功能的一大類機電一體化產品的特點，研究機電一體化產品概念設計理論與方法，取得了初步的研究成果。通過對機電一體化技術的相關研究，希望可以對我國機電一體化技術的進一步發展提供相關的指導。從而促進我國經濟社會的進一步發展。

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1004-7344（2016）17-0288-01

2016-5-27