試論機電一體化的現狀及發展趨勢*

吳 珍

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

1 相關概念及定義

1.1 機電一體化

隨著科學技術的不斷更新，機電一體化被賦予了新的內容，逐漸形成了一門自成體系的新型學科。 但即便如此，機械一體化仍然采用系統觀點，運用了包括微電子技術、計算機技術、接口技術等在內的多種群體技術，甚至信息技術、信息變幻技術、軟件編程技術等其他技術也逐漸融入到其中。 機電一體化通過合理布局各功能單元，形成最優的、 質量極高的系統工程技術。 而機電一體化產品，便是在此基礎上產生的新功能系統[1]。

1.2 機電一體化系統

“技術”和“產品”是機電一體化的兩個主要要素，機電一體化不是多項技術的簡單拼湊，而是多種技術的有機統一、 充分組合后形成的一種新型綜合技術。 因此，“電氣+機械”與機電一體化有本質的區別。

2 機電一體化的發展現狀

機電一體化的進一步完善，對人類社會的發展具有不可忽視的意義。 因此，當前相關領域的學者通過大量研究，為機電一體化的完善和相應科學體系的形成進行了深入的探索。 多學科交叉綜合發展是機電一體化的主要發展趨勢，通過結合包括電子、控制、計算機、信息等在內的多項學科內容，實現相關技術的進一步發展和完善，為人類生活帶來福音[2]。

2.1 智能發展

機器人與數控機床結合是機電一體化技術向智能化發展的重點。 因此，在機電一體化的建設過程中，人工智能逐漸成為了主要的研究內容，獲得國內外高度重視。 智能化主要是對機器人行為的描述。 在機電一體化發展過程中，通過進行理論控制，并融合包括心理學、計算機科學、運籌學、人工智能等在內的多項新思想和新內容，使機器人具有模擬人類智能的能力。 在決策推理上，使機器人具有自己的判斷能力和自主能力，邏輯思維方式也逐漸向人類靠近，并在此達到更高的控制目標。 因此，模塊化成為其中一項極為艱巨的工程。 智能發展對于機電一體化的長遠發展具有非常重要的意義。

2.2 標準發展

研制和開發機電一體化產品單元是一項十分重要的工作，這項工作將會直接決定機電一體化革新的效率及質量。 但是在具體的標準機械接口、動力接口、環境接口等研制過程中又不得不面對十分繁雜的生產工序；再加上生產廠家眾多，產品種類繁雜，使得產品的研究和開發變得更加復雜。 因此，為了開發出既能夠大規模生產，又能夠滿足定制標準的新產品，廠家應當充分利用標準單元的優勢，通過研發出集減速、智能調速、電機等優勢于一體的動力單元和能夠做到視覺處理、圖像處理等多項功能的控制單元，以保障各個單元、各個部件在匹配和接口時能夠順利進行[3]。

2.3 依托網絡

一個不容忽視的關鍵因素在于，網絡技術是計算機技術發展過程中所取得最突出的成就，政治、軍事、教育，乃至日常生活都在網絡技術的影響之下實現了飛速的變革。網絡將全球經濟、生產進行了緊密連接，使企業競爭具有全球化特點。 隨著網絡的普及，遠程控制終端這一機電一體化產品也得到新的變革，遠程控制技術、監視技術迎來了新一輪的革新熱潮。 并且機電一體化產品具有獨到的功能，若質量符合標準，在全球市場的銷售上也將會十分火熱。

3 機電一體化的未來發展趨勢

3.1 智能化趨勢

新世紀以來，數控機床與機器人的智能結合是機電一體化中人工智能發展的代表性應用模式。事實上，使機電一體化產品具有低級智能才是利用高速微處理器進行智能化改造的核心內容，這也是當前機電一體化發展的可行性渠道和必要性方向，過于追求人類思維反而是不現實的[4]。

3.2 微型化趨勢

目前，亞微米級的機械元件在實驗室中被成功研發出來，若該元件能夠融入到實際產品的生產應用過程中，那么機械部分和控制器之間的界限將被完全抹去，實現融合。 傳感器、CPU、機體等部件也可以充分結合在一起，組成小體積的自律元件。 因此，當前微型機械學成為了機電一體化向微觀領域和微型機械領域深入研究的基礎內容之一。

3.3 一體化趨勢

機械一體化系統由能源系統、傳感系統、信息處理系統等部件構成。 而將光學技術引入到機電一體化技術的研發中，有利于能源系統、傳感系統、信息處理系統的改進和優化。

3.4 全球化趨勢

隨著計算機網絡技術的成熟，無論是全球生產還是全球經濟，都被網絡連成了一個整體，網絡全球化也成為了企業競爭的主要特點，若能夠生產出質量可靠、功能齊全的機電一體化新產品，那么將會得到來自世界的廣泛關注。 并且，近幾年來計算機網絡技術日益深入到人們的日常生活中，使人們的生活也煥發出全新的面貌。 作為機電一體化產品的遠程控制終端設備，隨著網絡的普及也會進一步朝著全球化的發展方向前進。

3.5 環?；厔?/h3>

當前，人類物質需求旺盛而可利用資源不足，生態環境也不斷惡化。 從而能夠實現保護環境、節約資源的綠色產品應運而生。 綠色產品是指產品不破壞環境，能循環利用。 因此，產品在具體的設計使用過程中，應當始終將“保護環境、符合人類健康要求”作為最高原則，提高資源利用率，降低生態環境危害的可能性。 雖然在具體操作過程中所需要耗費的成本相對較高，對技術的要求也更加困難。 但從總體上來講，仍然具有良好發展前景。

3.6 人格化趨勢

從兩個方面探求機電一體化的人格化內涵：1） 人是機電產品使用對象，因此，如何將機器人尤其是家用機器人的智能性、情感性進行優化升級，實現人機一體化，在產品研發過程中顯得愈發重要。 在研發過程中，將模仿生物機理作為另一項重要發展方向。 當前，機電一體化裝置在科技革新的影響下，對信息具有極強的依賴性，在機器工作過程中，其具體的工作行為與生物的活動具有諸多相似之處。 比如說，機電一體化系統是否能夠進行工作，其決定因素在于信息決定系統；生物是否能夠充滿活力，處于存活狀態，在于大腦是否能夠進行思考。 雖然當前仿生學研究領域對其進行了深入研究，使機電一體化產品在更新過程中有新型的機體作為支撐。 2）如何使新型機體具有生命力，仍然是核心難點。 生物的特點在于機體與大腦相互統一，相互幫助，而機電一體化產品是否能夠達到生物系統標準，其核心重點便在于硬件和軟件是否能夠相互聯系，融為一體。 因此，當前我們在生物系統的研發過程中，對相應的理論和技術探究不夠深入，基礎還不夠牢靠，為了使機電一體化產品能夠進一步發展，具有逼真的人格化特點，還需要我們不斷地研究和探索。

4 機電一體化的發展對策

當前我國機電一體化產品大多依賴于進口，國內自行研發的機電一體化產品受研究時間較短、研究技術較弱的影響，產品的數量、檔次和質量都無法充分滿足市場的需求。 因此，還要對機電一體化技術進行更加深入、更加全面的探索。

4.1 強化統籌，加快研究規劃

當前我國具有眾多機電一體化研究開發部門和單位，并且不同單位之間的發展策略也各有差異，甚至存在沖突。因此，為了使機電一體化能夠順利發展，盡可能減少單位之間的摩擦，便需要有關部門對其進行全面深入地分析和調查，在此基礎上為機電一體化研發單位制定出科學、高效的研究計劃和生產規劃，實現統一管理，全局發展。

4.2 規范管理，發揮集體作用

當前，我國必須成立一個專業的機電一體化行政管理機構，以規范當下大熱的機電一體化產業。 只有按照專業的管理體制規劃，才能避免出現“政出多門”的問題，保障機電一體化行業能夠在我國經濟體制、政治體制深入改革的國情之下全面發展。 從當前各相關部門進行綜合分析，加強 “機電一體化協會”的建設，并為其賦予專業的行業管理職能是當前最好的管理方法。 與此同時，還要不斷擴大協會的領導機構，通過辦公室、秘書處的建設，制定行業發展計劃，使機電一體化行業在相關辦事機構的協助下，不斷壯大經濟實體，尋找到行業新的突破口，通過科學的行業布局，抓好機電一體化這一重點工程的前進方向，實現相關項目的持續健康發展。

4.3 嚴控能耗，加強環保支持

及時淘汰機電一體化技術落后產品，促使傳統產品在技術上進行轉型。 與此同時，還要加強支持力度，使傳統產業實現產業轉型、產業優化，并通過設立優先立項、技術開發、大力表彰等方法，激勵相關領導單位和相關科研人員全身心地開展技術研發。

與此同時，還應當設置相關的科技專項費用、科技專項基金等經濟支持政策，為機電一體化研究和相關應用項目的開發提供資金支持。 銀行等金融機構也應當在資金貸款上向機電一體化技術發展傾斜。 此外，還應當成立機電一體化專項發展基金，為其提供支持。 要大力加強群眾宣傳，為機電一體化發展創造良好的社會環境，形成全社會重視、支持機電一體化發展的良好氛圍。 機電一體化產品的研發和生產離不開外資的投入，也離不開相關政策的扶持。 因此，引進外資，為機電一體化技術研發企業提供政策扶持，是實現機電一體化迅速發展資源高效配置的有效途徑。

4.4 突出重點，實現分層發展

受人力、物力、財力的限制，機電一體化產業無法迅速擴大覆蓋范圍，在具體的發展過程中，難以做到面面俱到。這就要求在機電一體產業的發展過程中，應當分清主次任務，進行大膽取舍。因此，必須要做好“面上”的工作和“提高”的工作。 “面上”的工作則是對傳統行業進行改造，將電子信息技術融入到產業發展過程中。 比如說，植入相關的微電子器到傳統機電設備上，使“電子”“機械”這兩項技術初步實現結合；而“提高”工作，則在于實現機械與電子的深度融合。 在產品的設計過程中，把兩者進行統一，做到真正的產品機電一體化。

5 結語

綜上所述，作為社會生產力發展到一定階段的必然產物，機電一體化隨著社會科學技術的不斷深入發展，多技術融合成為其主要發展趨勢，是多向技術的智慧結晶。 相信，機電一體化將迎來更加廣闊的發展空間。