淺析機電一體化技術發展現狀及趨勢

冀孝國

【摘要】：隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。機電一體化技術是跨學科技術，朝著光機電一體化、柔性化、智能化、微型化的方向發展。因此，本文首先分析了機電一體化技術發展現狀，接著就其發展趨勢展開論述。

【關鍵詞】：機電一體化；技術；發展趨勢

隨著社會不斷進步，機電一體化技術不斷發展完善，極大的提高了社會生產力。機電一體化技術是一門具有自身體系的學科，在科技迅速發展的前提下，不斷賦予一體化技術新的內涵。機電一體化系統的實體部分，主要是機械部分與電子部分，又通過信息技術把這些部分有機結合在一起，從而構成更為先進的產品，具體包括成型和設計、系統集成、執行器和傳感器、智能控制、機器人、制造、運動控制、振動和噪聲控制、微器件和光電子系統、汽車系統、其他應用等方面內容。因此，本文首先分析了機電一體化產品的優越性，接著論述機電一體化技術的發展方向，同時提出合理化意見和建議。

一、機電一體化技術發展現狀

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。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。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。機械工程技術由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系。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，還被賦予許多新的功能，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。也就是說，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延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

二、機電一體化技術發展趨勢

機電一體化在發展過程中，涉及很多行業和學科，比如計算機、光學、電子以及機械等。但是就目前的發展而言，我國的機電一體化技術與發達國家存在較大的差距。當前機電一體化技術發展方向主要體現以下幾個方面：

1.智能化。智能化成為機電一體化發展的重要方向，尤其是人工智能越來越得到廣泛的應用，比如機器人與數控機床的應用。同時計算機科學、模糊書序額以及生理學等學科的發展，給當前機電一體化的智能化發展提供了更多的新方法和方向。同時隨著微處理器的性能越來越完善，為機電一體化產品智能化創造良好的外部條件。

2.模塊化。在實際生產過程中，由于機電一體化種類很多，相應的機械、電氣、動力以及動力借口也十分的復雜。因此，要研制智能調速和機電一體化的動力單元，提高視覺和圖像等功能的控制單元，最大限度的提高機械裝置的操作的效率。通過標準單元，可以有效提高新產品開發的效率，促進生產規模的擴大。另外，為了保證產品質量，還要不斷完善相應的標準，做好機電產品的匹配。

3.網絡化。網絡技術的發展促進了當前生產力的變革，對促進全球經濟一體化起到了重要的推動作用，為機電一體化產品提供廣闊的市場。比如各種遠程控制和監視技術的終端設備就是機電一體化產品。同時隨著局域網技術的發展和應用，給社會發展帶來了極大的便利。因此，機電一體化技術也會朝著網絡化方向發展。

4.微型化。在實際生產過程中，機電一體化朝著微觀方向發展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發展。微型的機電一體化產品，占有空間較小，耗能很低，很有很強的量活性，被廣泛的應用在社會的各個方面，具有無法比擬的優勢。作為機電一體化技術的新尖端分支而倍受重視，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并且向微米、納米級發展，讓機電耗能更少，運動更加的靈活。微型機電一體化發展的技術關鍵點就是微機械技術，因此，為促進機電一體化技術的良性發展，可以采用超精密技術。

5.環保化。隨著工業技術的迅速發展，給人們的生產生活帶來了翻天覆地的變化，在享受豐富的物質生活同時，也面臨著資源不斷減少和環境污染問題，成為制約社會發展的主要因素。因此，在機電一體化產品生產過程中，要進行綠色環保設計，提高機械系統的可回收性，降低原材料消耗，降低機械系統對環境的污染，最大限度的保護環境，避免對環境和人類身體健康造成危害，提高資源的利用率，做好資源的循環利用。因此，節能、環保也是機電一體化技術發展的重要方向。

6.系統化。系統化的主要特點就是結構的開放式和模式化，要求整個系統能夠進行靈活的組合和裁剪。同時不斷加強通信功能。就目前而言，機電一體化發展趨勢更加重視人與產品之間的關系，賦予產品更多的智能和情感。另外，還要要求產品能夠模仿生物激勵。

綜上所述，機電一體化技術是許多科學技術發展的結晶，，是社會生產力客觀要求。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策機電一體化技術將成為機械工業的主角，在各方面均可帶來顯著的經濟效益和社會效益。因此，我國要不斷總結經驗教訓，引進國外先進的技術，促進我國機電一體化技術又好又快的發展。

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