机电一体化的前景范文

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第1篇

Abstract: the development of modern science and technology, a strong impetus to the different disciplines of cross-cutting and infiltration, resulting in the mining area and the transformation of the technological revolution. This article through to our country mechanical and electrical integration of the historical development and current situation, electromechanical integration of the partial forecast

主题词：机电一体化技术现状前景

Keywords: mechanical and electrical integration of technology status prospect

中图分类号： TH-39文献标识码：A 文章编号：

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了矿业领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由微电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一体化,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“机电一体化”发展阶段。

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机械的主功能、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。但其基本特征可概括为综合运用机械技术、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、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。

世界范围内机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。第一阶段也称为初级阶段。20世纪60年代以前由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广；第二阶段可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础；第三阶段,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。。

二、机电一体化的发展状况

我国从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

(一)智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。智能化使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能则是完全可能的。机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。要充分发挥大专院校、研究机构的科研作用，让大专院校、研究机构与一些大中型企业在机电一体化技术领域进行合作研究，推进技术的发展并把最新的研究成果快速的转化和应用于实际的产品和相关的领域，为各方面带来显著的经济效益和社会效益从而达到相互促进的积极作用。

(二)网络化

20世纪90年代,计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给工业生产、政治、军事、教育和日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。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一体化产品。利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，可使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

(三)微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统,泛指几何尺寸不超过1 cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

(四)绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适；另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。

近几年来,我们机电一体化产品的研究和生产得到长足的进步。机电一体化技术在发达国家经过几十年的研究和运用，现在机

电一体化技术正向智能化方向发展。最新的技术方向是：光学、通信技术等进入了机电一体化，使得微细加工技术也在机电一体化中出现，从而出现光机电一体化和微机电一体化等新分支；通过进一步对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，使机电一体化的学科体系和发展趋势都得到了深入研究。例如,国产电牵引采煤机已经占领国内市场,核心部分是由安装在采煤机上的计算机和传感器组成,具有多种保护、遥控功能。国产全数字化直流提升机也已占领国内市场。此外,我国在液压支架电液控制、胶带运输机、矿井供电设备以及风机、水泵、压风机、局扇等设备上也都有成熟的机电一体化产品。但是，,笔者认为在发展我国机电一体化产品的技术上应该注意以下几点：①研究具有自主知识产权的核心装置,增加产品国产化的比例；②增加产品的通讯功能,以适应综合自动化的需要；③进一步提高尤其是大型设备的故障诊断功能和智能化程度。

机电一体化的出现不是孤立的,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。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,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。我国可以利用广阔的市场潜力,用全新的方式和更短的时间研发更多具有知识产权的机电一体化产品。随着我国科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,在国内外发展的同时，行业内肯定会有竞争的时候，它既是挑战，更是机遇。笔者相信，在新的社会主义建设思想的指引下，我国机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

第2篇

关键词:机电一体化;应用;前景

中图分类号:TD614 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)020(C)-0186-01

一、概述

机电一体化是众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。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

二、机电一体化技术的主要应用

(一)数控机床。数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在:(1)总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。(2)开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。(3)WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。(4)大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。(5)能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

(二)工业机器人。第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。

(三)计算机集成制造系统(CIMS)。CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

(四)柔性制造系统(FMS)。柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

三、机电一体化发展应用前景

开发新一代的机电一体化系统,设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备,实现工业和各种作业的柔性化和自动化,使机械设备具有更高的柔性。智能制造系统(MIT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统,是在专家的指导下,做到人机的有机结合,具有很强的自律能力和人机一体化能力;高水平的人机一体化(即虚拟制造技术),在软件的支持下,有一定自组织能力、自我优化能力和自我修正能力,是机电一体化研究热点。它是在控制理论的基础上,吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想、新方法,模拟人类智能,对诊断过程、人机接口、自动编程和加工过程等问题进行分析、判断、推理、构思和决策,以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动并对专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展,以求得更高的控制目标。

快速零件制造技术(RPM)是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体技术总称。其加工过程中人工干预少或无人工干预,由CAD软件设计零件的三维实体模型的数字模型,然后根据工艺要求,按一定厚度分层,完成从三维实体模型到三维平面的转变,进行加工处理,生成数控加工代码,再以平面加工方式生产,是集计算机技术、数控技术、激光技术、材料技术等于一体,是零件制造加工的前沿技术,是新的发展方向。

随着新世纪的到来,人们对制造模式有了新的认识;从以“技术”为中心向以“人”为中心转变,从“金字塔式多层次管理”向“网络式管理”、由顺序工作方式向并行工作方式,由固定组织加工向敏捷制造加工转变,特别是由质量第一向快速响应市场需求的转变。因此,21世纪制造模式成为机电一体化研究的新领域。

结束语:综上所述,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统也必然会朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

作者单位:安徽省煤田地质局第一勘探队

作者简介:贾海林(1957.11― ),工作时间1975年,现任安徽煤田地质局第一勘探队,机电工程师。

参考文献:

[1]李运华.机电控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

第3篇

关键词：机电一体化；发展趋势；智能控制

1 概述

当前，我国的科学技术不断发展，在很多的科学领域都有了很多的渗透和交互，这样也使得工程建设领域出现了很多新的变革，在机械制造领域，科学技术尤其是电子计算机技术不断使用其中，这也使得基本的技术和产品功能都出现了很大的改变，这样就使得工业生产领域机电一体化的速度明显有了很大的提升。

2 机电一体化的发展趋势

机电一体化通常就是指在科学技术领域多种技术多种学科不断交融的趋势，以当前的机电一体化的发展情况而言，机电一体化正在朝着这样几个方向发展：

2.1 智能化

在人类社会的发展和进步中，智能化是一个非常明显的特征。智能化也是机电一体化技术和传统机械技术的一个最重要的差别。机械智能化的一个最为集中的表现就是产品出现了很多智能化的功能，，机电一体化技术中，智能化的使用也使得其成为了本世纪最为重要的一个发展趋势。

2.2 高性能化

高性能也就是指速度快、精度高、可靠性强、效率高的发展趋势，在近几年诞生的CNC就能够很好的满足这几方面的需要，这种系统在进行处理的过程中使用很多的中央处理器，在连接的过程中使用了很多条主线，这样就可以使得数据能够以很快的速度进行传递，在运行的过程中，能够实现同时对多项任务完成处理，在系统设置中，重视系统的实际功能能够对故障进行自动诊断，如果系统出现了问题要及时进行自动检查和处理，在处理之后还要能够对系统进行自动的修复，这些先进的功能也能够有效的保证我国机电一体化设备的高性能。使其能够在实际的工作中发挥更大的作用。

2.3 网络化

在20世纪90年代，互联网技术在我国悄然兴起，所以与网络技术相关的各项技术也不断的出现在了各个领域中，远程控制和监控技术也因为网络技术的发展和应用得到了很好的效果，用于远程控制的各种终端也使用了多种网络技术，所以，在机电一体化的过程中，其一定会朝着网络化的方向发展。

2.4 微型化

微型化是微型机电一体化和机械技术以及电子技术的有机融合，这项技术也是机电一体化技术中最新的发展趋势，这种技术能够体现出诸多的优势，首先其体积较小，所以其能够占据更小的空间，在运行的过程中灵活性更强，在军事和医疗等领域发挥着十分巨大的作用，也是近几年来最重要的技术之一。

2.5 人格化

在以后的机电一体化技术中，其在性能和表现上应该更接近于人类，也就是要更好的加强人和机械之间的协调性，同时也使得二者能够更好的相互融合，能够使得机械在操作时更符合人们的操作习惯，在安全性和可靠性上也能够更有保证。

2.6 绿色化

系统绿色化特点就是指其在生产制造和使用的过程中不会产生污染，同时也不会对环境造成负面的影响，同时在其到达使用期限之后还能够将其相关的部件进行有效的回收使用，我国的经济和工业都不断发展，随之而来的是我国的资源也不断的减少，在环境方面也出现了很大的不足，生态环境不断遭到新的破坏，这种特点非常符合我国当今的发展需求，同时其又能够很好的体现出我国的基本国策，所以这种绿色化特征也必然会成为今后我国机电一体化的一个重要的发展趋势。

3 我国机电一体化的应用前景

3.1 利用高新技术对机电一体化进行有效的改造和提升

在实际的使用中，机电一体化技术要涉及到非常多的学科和领域。它也是一门有很强的综合性的技术，我国近几年的发展中非常重视相关产品的创新，通过对先进技术的使用不断增强产品自身的市场竞争力。

3.2 开发新一代的机电一体化系统

3.2.1 计算机集成制造系统

在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计（CAD）和计算辅助制造（CAM）与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。

3.2.2 智能制造技术

智能制造系统（IMT）是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力是机电一体化研究热点，它是在控制理论的基础上，吸收人工智能、心理学、生理学、运筹学、计算机科学等新思想，新方法，模拟人类智能，对诊断过程，人-机接口，自动编程和加工过程等问题进行分析、判断，推理，构思和决策。以取代或延伸制造工程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展，以求得更高的控制目标。

3.2.3 精益生产方式和敏捷制造技术

精益生产方式（LP）是以人为中心，以简化为手段，以尽善尽美为最终目标，包括雇员的介入，全面生产力的保持，及时化的生产，全面质量管理组成，探讨更有效地简化企业的组织结构，简化产品的开发过程，简化零件的制造过程和产品的结构，由于LP是基于企业或企业集团，有一定的局限性，于是出现了跨企业、跨地域、面向全球的制造技术即敏捷制造技术（AM）它随着市场变化，能快速形成不断变化的公司。形成虚拟制造系统达到产品设计制造过程的敏捷性，实现人、技术与管理优化集成、在企业内部及企业之间实施并行工程技术。

3.2.4 快速零件制造技术

快速零件制造技术（RPM）是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。在加工中成型设备是无需专用夹具或工具的通用机器，而且加工过程中较少的人干预或无人干预，它由CAD软件设计零件的三维实体模型的数字模型，然后根据工艺要求，按一定厚度分层，完成从三维实体模型到三维平面的转变，进行加工处理，生成数控加工代码，再以平面加工方式生产每个深层要求，是集计算机技术，数控技术等于一体的技术。

结束语

在机电一体化技术中要涉及很多的学科，它的发展也和社会的发展和进步有着十分密切的关系，和机电一体化相关的技术有很多种，这些技术会随着我国的经济和科技发展而不断完善和壮大，从而也更好的为我国的相关产业服务，促进我国相关产业的发展。

参考文献