机电一体化现状范文

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第1篇

论文摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。此简述机电一体化技术的基本情况和发展背景，综述国内外机电一体化技术的现状，分析机电一体化技术的发展趋势。

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，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于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、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

1机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、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。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。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。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，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出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）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。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。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。

3机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

3．1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。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。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、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。转3．2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3网络化

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。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)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(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人们呆在家里就可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将朝着网络化方向发展。

3．4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（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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、信息等方面具有无可比拟的优势。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。

3．5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。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，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3．6系统化

未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，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和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献

第2篇

【关键词】纺织机械；机电一体化；特点；应用；发展

纺织业是我国较为传统的一个行业，但古代的纺织业生产几乎全靠人力来完成，生产力水平较为低下，生产效率较低。自第一次产业革命之后，纺织业进入了机械化生产的时代，极大的提高了生产力水平，生产效率较高。直到今天，我国的纺织业已经实现了机械化大规模生产，促进了纺织业的快速发展。并且在工业科技不断进步的情况下，纺织机械正在向着机电一体化的方向不断进步发展。以下本文就对纺织机械的机电一体化发展现状与发展趋势进行探讨。

1.纺织机械机电一体化技术的发展特点

目前在我国，纺织机械的机电一体化发展已经取得了一定的成就，极大的促进了纺织机械生产自动化、智能化的发展。总体来说，纺织机械的机电一体化技术发展主要体现出两个特点。即普及推广了变频调速技术，提高了智能化控制技术水平。

1.1变频调速技术的推广

随着我国市场经济体制的不断完善，各行业之间的市场竞争更为激烈，纺织业也不例外。各个纺织企业为了提高自身的竞争力，都在不断的采用新技术与新的生产机械，以期提高生产效率，降低生产成本，从而获得更大盈利空间。而变频调速技术的应用极大的满足了企业生产力改革的这一需求，交流异步电机变频技术、交流伺服电机控制技术等等不同新科技的应用，都为纺织企业的机械性能改进提供了很大的技术支持，同时也促进了变频调速技术的普及与推广。当前我国的纺织企业生产中，对于变频调速技术的应用主要体现在以下几方面：

（1）通用变频器开环控制异步电机变频调速。这种方案的电机中，电路结构比较简单而且具有较强的可靠性，一般运用于对调速精度要求不高的产品生产中，适用于该调速的机械如针织机械和染整机械等。

（2）无速度传感器的矢量变频器控制异步电机变频调速。该方案的电机中，电路结构也是较为简单，具有较好的工作可靠性，一般适用于调速精度为0.5%-1.0%的纺织机械设备中。

（3）带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环变频调速。该方案中的电路结构则较为复杂，而且其需要投入的成本较大，但是这种方案具有较强的调速性能，能够获得较高的转速，调速的范围也能够达到100：1的范围。另外，该方案具有较强的特定，这种特性对于转速要求较高的机械十分实用，比如整经、浆纱、热定型等机械。一般常用的传动电机有两种，一种是普通的Y系列交流异步电机，另一种是交流变频专用异步电机。

从变频器的应用现状来看，我国的纺织企业在生产中所使用的变频器主要是由国外进口而来的。但随着我国科技的不断进步，国产变频器的性能也在不断完善，目前也已经开始被应用在纺织企业的生产活动中。虽然国产的变频器性能不及国外的好，但其价格较为便宜，且能够符合纺织生产的变频需求，具有一定的稳定可靠性，因而正逐渐替代国外的变频器在纺织机械中的应用。

1.2促进智能化控制技术的发展

自动化、智能化是当代机械发展的主要趋势，纺织机械同样也是朝着这个方向不断发展。当前例如PLC可编程控制器等智能产品都已经被广泛应用在纺织机械的生产运行中，这样就在一定程度上实现了生产的智能化控制，提高生产效率，减少了人工劳动量。智能化控制技术在纺织机械中的应用主要体现在以下几点：

（1）针对机电设备的转速进行准确的控制，对于机械设备的协调运转以及其运转的位置进行准确的定位。

（2）根据预先设定的生产要求的工艺曲线对各种机械和机件的运动轨道进行控制。

（3）根据预先设定的生产要求的操作工序以及加工的全过程进行有效的控制。

（4）PLC可编程控制器的使用，不仅能够使一般的逻辑控制程序得到很好使用，同时也能够对各项数据的通信功能进行模拟，并且通过网络形成一个分布式系统，对于系统内的各种控制要求都能够顺利的实现。其具有较大的灵活性，在性价比方面具有很大的优势，因此近年来PLC可编程控制器得到了广泛的应用。

2.纺织机械机电一体化的发展现状

当前现代纺织技术与机电一体化技术的有机结合及应用促成了纺织行业多种先进技术的发展，如喷气织造技术、喷气纺纱技术、梳棉机用管道喂给系统、粗细络联合系统、Barco织造监控系统、HVI纤维测试系统、自动络筒技术、自动整纬技术、计算机化的颜料化学品配方系统、梳棉机短片段自调匀整技术等。这些技术不仅反映了纺织技术与机电一体化技术结合应用后的跨多学科的特点，也体现了纺织技术和纺织设备在过去的几十年的结合应用中有了突破性发展。目前的纺织机械机电一体化技术主要是由检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术等关键技术组成。其应用功能主要有以下几点：

2.1调速系统的自动控制系统

该控制系统中一般包含有数字形式和模拟形式两种，数字形式中主要以单片机、PC机为主，而模拟形式则主要以私服调速系统和变频调速系统为主。

2.2电子自动测控系统

该系统抓哟是运用电子元件与不同的传感器执行结构进行组合，再根据生产过程中的各项参数要求进行采样与监测，以此来实现对生产系统的控制。

2.3计算机控制管理系统

该系统不仅能够实现对生产过程的实时监测和控制，同时也能够针对监测的数据进行收集和分析，而且能够实现对分析结果的打印，同时具有决策功能，通过该系统的决策功能对生产管理活动进行智能化控制，同时根据该结果成立专家系统，实现纺织机械机电一体化的智能化，这也是纺织机电一体化发展的主要方向。

3.纺织机械机电一体化的发展趋势

从当前的纺织机械发展现状与市场需求来看，机电一体化发展已经成为未来纺织机械发展的主要方向。而事实上，技术人员也确实正在充分利用当前先进的科学技术来不断的深化改革，研发和改进纺织机械的生产技术，促使其向着高速化、自动化、智能化的方向不断发展。微电子技术和机械动作的有机结合，使纺织设备重点向三高（高质、高速、高效）发展。机电一体化的实现，使纺织设备的自动化程度和连续化程度明显提高。在机械产品设计中，由于广泛采用PLC、PCC、PCS、FCS、工控机、单片机的解决方案，变频调速、交流伺服凋速的普及化，不仅使纺织设备的自动化水平大大提高，而且使机械传动结构大大简化。如必加乐的Gamma剑杆织机和OMNI喷气织机采用SUMO超级主电动机，由主电动机直接传动织机，不再需要传动皮带以及离合器和刹车盘；在新型电脑粗纱机中利用计算机控制下的多电动机分部传动就取消了复杂的铁炮变速、摆动成形等传动结构。

4.结语

总之，纺织机械机向着机电一体化的方向不断发展已经势在必行，这是市场对纺织企业生产技术提出的新的要求，也是科技不断进步的主要体现。尽管当前我国的机电一体化技术水平（下转第220页）（上接第88页）与国外先进技术相比还差有一段距离，但相信在业内技术人员的努力下，我国的纺织机械水平必然会得到更大的发展与进步，从而保证我国的纺织企业生产水平持续稳定上升，增大单位时间内纺织企业的生产量，降低生产成本，提高生产效率，增大我国纺织企业在国际市场中的竞争力。

【参考文献】

[1]高孝纲，赵世凯.我国的纺织机械机电一体化[J].纺织导报，2001（05）.

第3篇

【关键词】煤矿企业机电一体化;意义;现状;发展

随着我国煤炭事业的发展，高产高效成为煤矿生产的最高目标，那么煤电技术的自动化和智能化对于煤炭生产来说是非常重要的。作为矿山综合自动化基础的煤矿机电一体化技术，它支撑着整个煤矿企业信息化建设，在煤矿生产的每个过程都起着积极的作用，这一技术对于提高我国煤矿生产的综合实力起到了很好的推动作用，为实现高效节能的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

一、煤矿企业机电一体化的意义

机电一体化是将机械装置与电子化设计及软件结合所构成的系统的总称。机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术以及软件编程技术等群体技术，合理配置与布局各功能单元，使整个系统最优化的系统工程技术。随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，而采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够获得更加显著的技术、经济和社会效益，这是一个循环促进不断发展的过程。

首先，煤矿企业机电一体化技术对于提高煤炭企业的劳动效率起到了非常重要的意义。在煤炭企业的起步阶段，那时基本是手工作业，企业的生产状况非常落后，由于设备简单，每一个生产环节都是以手工作业为主，这样就造成了工人劳动强度大，劳动效率低的现象。但是随着科学的发展，机电技术的引入，煤企业生产逐步实现了一些机械化水平，可是由于不是非常先进，工人仍然处于劳动强度比较大的状态。当然，近几年，由于机电一体化技术迅速发展，并在煤炭企业中被大量运用，很多新型机电设备的投入使用生产彻底降低了工人的劳动强度，也改变了煤矿企业生产的作业模式，大大的提高了劳动生产率。其次，煤矿企业机电一体化对于提高了煤炭企业安全保障起着重要意义。由于煤炭企业的特殊性，它的工作性质存在一定的安全隐患。煤矿的安全工作直接关系到煤炭职工生命安全及身体健康，同时安全生产也关系到保护国家资源与财产不受损失。所以，在煤矿的机电系统中，在安全保护方面要求非常严格，保证设备的防爆性能，这样才能保证煤炭工业的顺利发展。另外，煤矿企业机电一体化对于提高企业经济效益，增加了群众劳动收入方面也起到了积极的意义。由于采用最先进的煤矿机电一体化技术，煤炭企业的劳动生产率提高了，煤炭产量也自然大大提升，那么企业的经济效益也在稳定中得到了提高，企业职工收入更是显著增加，生活水平得到改善。同时，由于煤炭企业的快速发展,它也为社会做出了很多的贡献，促进社会经济的发展。

二、我国煤炭企业机电一体化的发展现状

机电一体化技术是近几年中在企业中被大量采用个的技术，它是一门综合性的复合技术，它符合社会进步和科学发展规律，具有很强的优势。由于煤炭生产是一项非常复杂的工作，它是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面，所以大量的机电设备应运而生，实现了这一目标。

近几年，随着我国经济的发展和科技的进步，我国煤矿机电一体化建设取得了很大进步。由于煤矿机电一体化水平不断增高，我国煤炭企业机电设备不再完全依赖进口设备的引入，有一部分设备已经能够国产化，并且在生产中取得了一定的成效。目前，中远距离遥控技术及部分机电一体化高端电器原件已经被应用到煤炭采掘机械中，采掘机械部分控制、自身检查检测及监控均已经实现了电脑程序化，这给采掘工作带来很大的便利性。随着计算机技术的快速发展，与之相关的技术也不断加入到机电一体化技术中来，于是信息流成为机电一体化的主要特色。当然，和机电相关的产品在性能和功能方面均实现了质的飞跃。煤炭企业将这些先进的技术应用于煤矿机械中，使煤炭生产又一次得到了质的飞跃。

三、当代煤矿企业机电一体化的发展

目前，在矿山开采生产中得到了广泛应用的机电设备，其主要特点是其拥有高可靠性、功率小、保护功能完备、维护简便等优良性能。但是，为了更好地适应综合自动化生产需要，今后的煤炭企业主要研究开发以微机为基础的矿井安全监控及专家系统应用，开发研制拥有自主知识产权的煤矿开采配套设备的核心装置，积极研制具有多种功能的煤矿机器人，以增加煤矿机械机电一体化产品的通信功能。虽然我煤炭企业在机电一体化上取得了不错的进步，但是今后煤矿企业机电一体化发展还要从以下几个方面着手：

第一是机电设备系统化。虽然，我国的大部分煤矿的机械设备部分采用先进的机电一体化技术，但这些设备还很零散，还没有形成系统化态势。而且这些先进的设备往往只有一些国有新建大中型煤矿才被采用，而很多传统的中小煤矿几乎还没有应用到这些设备：第二是机电设备程序化。目前，我国的机电一体化应用虽然已经比以前有了很大的进步，但是煤炭企业的机电装备上在程序化的应用却是很差，尤其与国际同行业相比差距更大：第三是机电设备环保化。今后煤矿企业开发优质、高效节能、环保、噪声低、低污染、低粉尘、可靠性强的技术设备，是煤炭企业机电一体化的发展趋势，也是我国煤矿采掘行业的发展趋势；第四是信息化。网络经济的迅速发展将改变企业的管理模式，使煤炭企业经营模式面临新的挑战。加入WTO以后，煤炭企业将面临更激烈、更残酷的国际竞争。为迎接双重挑战，国有重点煤炭企业需要尽快推进企业信息化进程。通过信息化建设，可以达到强化安全生产，宣传企业形象、减少内耗、提高内信息的传输速度都有极高的作用，这也是我国煤炭企业机电一体化的发展趋势。

随着社会的需要，煤炭企业的地点一体化技术要向更深层次的水平发展，这样会更有利于促进从这一技术的发展和进步。目前各种高新技术的发展，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

参考文献

第4篇

[关键词] 机电一体化 现状 趋势

现代科学技术的发展引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于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”为特征的发展阶段。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。

一、机电一体化技术概述

机电一体化技术是综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。一个机电一体化系统中一般包括五大组成要素，即结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素。

（1）结构组成要素。结构组成要素（即机械本体）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。

（2）动力组成要素。动力组成要素（即动力驱动部分）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

（3）感知组成要素。感知组成要素（即测试传感部分）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

（4）职能组成要素。职能组成要素（即控制及信息处理部分）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

（5）运动组成要素。运动组成要素（即执行机构）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

二、机电一体化技术现状

20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。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。

20世纪70年代―80年代为第二阶段，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。

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。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。近年来，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。所有这些研究，都促使了机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

三、机电一体化技术发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。笔者认为机电一体化技术将向以下几个方向发展：

一是光机电一体化方向。一般机电一体化系统是由传感系统、能源（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

二是柔性化方向。未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

三是智能化方向。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。

四是仿生物系统化方向。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

五是微型化方向。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时，机械和电子完全可以“融合”机体，执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向

六是绿色化方向。现今，先进科学技术的发展令我们的生活发生了翻天覆地的变化。一方面，生活安定舒适，物质文明与精神文明高度发达；另一方面，资源能源匮乏，生态环境失衡，不可修复的重度污染，令人们深思而后行，用“脑袋”去看地球，用实际行动去拯救地球。所以，设计开发出绿色的机电一体化产品，是时展的必然趋势。从产品开发、设计制造、使用维护直至报废销毁的全部生命周期中，一个好的机电一体化产品不但能够满足人们的需求，同时又不影响生态环境，高效节能，报废后可以回收循环再利用，具有远大的发展前景。开发绿色的机电一体化产品铸就绿色和平的星球。

四、结语

综上所述，机电一体化的发展是许许多多先进科学技术发展的结晶，是现今社会生产力发展到一定阶段的必然产物。今后，与机电一体化相互融合的技术会越来越多，越来越先进，随着人类文明的高度发展，机电一体化技术将迎来一个崭新的时代―人工智能机械人的时代！

参 考 文 献

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版，2004.

[2]万遇良.二十一世纪的机电一体化技术[J].机电信息，2005,（10）.

[3]李宜海.关于机电一体化技术若干问题的探讨[J].科技资讯.2008,(3)

[4]修其丽.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].才智，2011,(6)

第5篇

【关键词】：机电一体化；技术；发展趋势

随着社会不断进步，机电一体化技术不断发展完善，极大的提高了社会生产力。机电一体化技术是一门具有自身体系的学科，在科技迅速发展的前提下，不断赋予一体化技术新的内涵。机电一体化系统的实体部分，主要是机械部分与电子部分，又通过信息技术把这些部分有机结合在一起，从而构成更为先进的产品，具体包括成型和设计、系统集成、执行器和传感器、智能控制、机器人、制造、运动控制、振动和噪声控制、微器件和光电子系统、汽车系统、其他应用等方面内容。因此，本文首先分析了机电一体化产品的优越性，接着论述机电一体化技术的发展方向，同时提出合理化意见和建议。

一、机电一体化技术发展现状

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是C电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

二、机电一体化技术发展趋势

机电一体化在发展过程中，涉及很多行业和学科，比如计算机、光学、电子以及机械等。但是就目前的发展而言，我国的机电一体化技术与发达国家存在较大的差距。当前机电一体化技术发展方向主要体现以下几个方面：

1.智能化。智能化成为机电一体化发展的重要方向，尤其是人工智能越来越得到广泛的应用，比如机器人与数控机床的应用。同时计算机科学、模糊书序额以及生理学等学科的发展，给当前机电一体化的智能化发展提供了更多的新方法和方向。同时随着微处理器的性能越来越完善，为机电一体化产品智能化创造良好的外部条件。

2.模块化。在实际生产过程中，由于机电一体化种类很多，相应的机械、电气、动力以及动力借口也十分的复杂。因此，要研制智能调速和机电一体化的动力单元，提高视觉和图像等功能的控制单元，最大限度的提高机械装置的操作的效率。通过标准单元，可以有效提高新产品开发的效率，促进生产规模的扩大。另外，为了保证产品质量，还要不断完善相应的标准，做好机电产品的匹配。

3.网络化。网络技术的发展促进了当前生产力的变革，对促进全球经济一体化起到了重要的推动作用，为机电一体化产品提供广阔的市场。比如各种远程控制和监视技术的终端设备就是机电一体化产品。同时随着局域网技术的发展和应用，给社会发展带来了极大的便利。因此，机电一体化技术也会朝着网络化方向发展。

4.微型化。在实际生产过程中，机电一体化朝着微观方向发展。微型化就是要朝着微米和纳米的方向发展。微型的机电一体化产品，占有空间较小，耗能很低，很有很强的量活性，被广泛的应用在社会的各个方面，具有无法比拟的优势。作为机电一体化技术的新尖端分支而倍受重视，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并且向微米、纳米级发展，让机电耗能更少，运动更加的灵活。微型机电一体化发展的技术关键点就是微机械技术，因此，为促进机电一体化技术的良性发展，可以采用超精密技术。

5.环保化。随着工业技术的迅速发展，给人们的生产生活带来了翻天覆地的变化，在享受丰富的物质生活同时，也面临着资源不断减少和环境污染问题，成为制约社会发展的主要因素。因此，在机电一体化产品生产过程中，要进行绿色环保设计，提高机械系统的可回收性，降低原材料消耗，降低机械系统对环境的污染，最大限度的保护环境，避免对环境和人类身体健康造成危害，提高资源的利用率，做好资源的循环利用。因此，节能、环保也是机电一体化技术发展的重要方向。

6.系统化。系统化的主要特点就是结构的开放式和模式化，要求整个系统能够进行灵活的组合和裁剪。同时不断加强通信功能。就目前而言，机电一体化发展趋势更加重视人与产品之间的关系，赋予产品更多的智能和情感。另外，还要要求产品能够模仿生物激励。

综上所述，机电一体化技术是许多科学技术发展的结晶，，是社会生产力客观要求。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来显著的经济效益和社会效益。因此，我国要不断总结经验教训，引进国外先进的技术，促进我国机电一体化技术又好又快的发展。

参考文献：

[1]成文斌. 机电一体化技术的现状和发展趋势研究[J]. 科技致富向导，2012，02：239.

第6篇

一、机电一体化的产生与应用

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，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电或微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

二、机电一体化发展现状

20世纪60年代以前为第一阶段，称为初级阶段。人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。在二战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械与电子两技术的结合还不可能广泛和深入发展。

20世纪70到80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。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。

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。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用并把机电一体化技术列为“863计划”中。

三、机电一体化发展趋势

1.智能化趋势

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。 “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、心理学等新思想、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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。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。

2.模块化趋势

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元间匹配。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，对生产标准机电一体化单元的企业规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化趋势

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域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。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络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，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朝着网络化方向发展是为大势所趋。

4.微型化趋势

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm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，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。

5.绿色化趋势

第7篇

【关键词】煤矿；机电一体化；现状；发展趋势

随着科技的进步，综合化采煤设备也越来越先进了，并且经过不断的组装和综合使用，他正在发挥着越来越重要的作用，进一步加快了中国煤炭开采的速度。这些巨大的优势作用也就使得越来越多的企业更加重视这种先进的综合采煤方法的利用，这也就决定了今后中国采煤技术方向的发展。并且随着科技的进步和技术的发展，现代综合采煤工艺也正在逐步的发展进步之中，变得越来越先进，越来越实用，越来越受到人们的亲睐。

一、煤矿机电一体化的现状

中国的机电一体化起步是比较晚的，这和中国进入工业时代和计算机时代比较落后有直接关系，这也就导致了煤矿开采技术的落后。机电一体化的兴起主要是在建国初期，那时电子科技有了初步的发展，人们尝试着把电子技术和原有的机械水平相结合，用以提高原有的机械水平，事实证明这种做法也起到了良好的效果，不仅刺激了机械行业的发展也进一步提高了电子技术的发展，从而促使我们进入了计算机时代；而自从20世纪70、80年代起我们普遍进入计算机时代开始，机电一体化的进程和程度更加深了，在各个方面均取得了明显的突破，因为计算机技术我认为是对机电一体化最重要的一部分，他在机电一体化各个方面的应用都具有很好的作用，也就在更大程度上促进了机电一体化的发展，使得机电一体化的发展进入了蓬勃发展时期；而随着现代科学技术的发展，机电一体化更加具有了时代感和先进性，尤其是进入本世纪以来，各种智能技术的开发与利用对于机电一体化来说简直起到了天翻地覆的作用，他在全方位提高了机电一体化的水准，并且有效地结合了计算机技术的利用，使得计算机技术的应用更加全面，更加全方位和有效[1]。

虽然中国在机电一体化的进程方面和西方发达国家差不多，但在具体的技术和应用上却还是存在着很大的差距，不仅仅在整体的技术水平和利用范围上存在着明显差距，就算在具体的机械设备上也存在着明显的落后趋势，举例来说，国外现在最流行的一种SL500系列采煤机的各种数据在中国就造不出来，就拿它的总功率来说，1 965 kW的装机总功率就让中国的技术望其项背，并且在交流变频开采技术等方面也存在着明显的差距，最大的差距是存在于自动化技术上，因为智能的自动化技术是新兴起的一种技术，这种技术在中国还没有流行的很广泛，因此也就存在着很大的差距。

虽然就中国目前来说，煤矿机电一体化还存在着很明显的不足也与西方国家存在明显的差距，但任然取得了很明显的进步，这在很多方面都得到了体现：MGD150NW采煤机的应用是最明显的一个标志，它不仅大大提高了产量，还增加了安全性；综合液压支架的使用不仅仅大量减轻了重力的压力，也提高了人身设备安全；钢丝绳损耗定量检测系统，这一系统就充分利用了计算机的作用，精确的计算了钢丝绳的损耗程度，使安全隐患消失于无形；此外，还有很多其他技术的利用也充分体现了中国煤矿机电一体化的进程，例如提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC30/30煤矿用斜巷防跑车挡车装置等。

二、机电一体化技术在煤矿行业的优势

1、在线监控、自动报警及故障自诊。

即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。

2、节能降耗，提高生产效率。

例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频 起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右，同时生产效率也大大提高。

3、自动化或半自动化程度的提高

煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足，对作业精度的影响。

三、机电一体化技术在煤矿中的主要应用

1、 机电一体化技术在提升机中的使用

矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备，全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，机械结构大大简化，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，大大简化了电器安装，此外，硬件配置简单，互相兼容。“九五”期间，国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机，其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统，其性能先进、操作简便、准确可靠。

2、机电一体化技术在采煤机中的使用

电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，它具有一下特点：①良好的牵引特性：可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层：牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。③运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。④反应灵敏，动态特性好：电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。

3、机电一体化技术在带式输送机中的使用

带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。

4、矿井安全生产监控系统

从多数煤矿使用监控系统的效果来看，还存在一些问题，但是主要问题是传感器的不足，并且使用过程中，其稳定性相对较差，使用寿命不足，一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究，对一些关键技术也实施多次再设计改进措施，但仍然没有得到预期的效果，因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外，由于计算机网络软硬件技术发展很快，运行速度和质量也在不断提高，传输介质由同轴电缆发展到光缆，信息媒体由字符发展到声像，煤矿的安全监控系统有了很大的发展，他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。

四、结语

机电一体化在煤矿开采中的巨大优良作用不言自明，而在这方面中国和世界其他国家还存在着明显的差距，如何弥补这一差距，增强中国在煤炭开采行业的竞争力，这就需要我们朝着积极健康的方向发展，只有这样，我们才能尽量弥补差距，加快发展进度。

参考文献：

第8篇

机电一体化是一项非常专业的跨学科复合技术。其综合了机械、微电子、信息等技术，并已经成为了未来机电工业发展的必然趋势。

机电一体化概念

机电一体化是一项综合的机械电子技术。其融合了机械、电工电子、微电子、信息以及传感器技术等，并将这些技术充分地应用到实际问题的解决当中。

机电一体化的发展现状

20世纪90年代后期，机电一体化技术已经进入了智能化新阶段，这说明机电一体化已经进入了深度发展阶段。随着光学以及通信技术的不断融入，微细加工技术已经成为了机电一体化中的重要技术。并且，演变出光机电一体化以及微机电一体化。另外，机电一体化建模设计、分析以及集成方法，也已经呈现出深入研究趋势。

随着人工智能、神经网络以及光纤技术的创新与发展，机电一体化步入了新的发展阶段。并逐步形成了完整的机电一体化科学体系。国内对这方面的研究工作起步较晚，上个世纪八十年代才开始深入研究与应用。随着对其重要性认识的不断加强，2010年，国家发展纲要中对机电一体化技术的发展动向以及其深远影响进行了充分的探索。目前，在国家政策的宏观促进下，我国的各大高校、研究机构以及相关的企业集团对机电一体化技术进行了深入的应用与研究。不过，同欧美的一些国家相比，仍存在一定的差距有待于进一步提高。

机电一体化的发展趋势

机电一体化随着计算机信息技术以及机械技术等领域的快速发展，其未来将朝着数字化、智能化以及网络化等方向发展。

1.数字化发展

微控制器的不断创新与发展，使得机电产品向数字化方面发展成为可能，例如：数控机床以及机器人等。并且，随着计算机网络技术的快速发展，虚拟设计以及集成制造等功能的实现为机电一体化产品设计与制造数字化打下坚实基础。数字化的实现，有助于远程控制以及维护的有效实现。

2.智能化发展

智能技术的快速发展，使得机电产品智能化实现成为了可能。具有“智能”的机电产品，可以拥有类似于人类的逻辑思考模式，对事物进行简单的推理和判断。例如：在CNC数控机床上，配置智能输入/输出接口以及智能工艺数据库，不仅能够有效降低操作人员的工作量，还能够降低大量的维护成本。同时，随着神经网络、小波理论等人工智能技术的不断进步与创新，机电一体化的智能化优势将会越来越大。

3.模块化发展

目前，机电一体化产品品种众多。为机电一体化标准机械接口、动力接口以及环境接口集成的单元模块提供了良好的发展前景。例如：构建动力驱动单元，使其具有减速以及变频调速功能。或者，同时具备图像处理以及识别的电机一体控制单元。

4.网络化发展

随着网络技术的不断发展，网络产品价格日益下降，为其的普及工作带来了便利条件。以网络为基础的各类远程监控技术逐渐发展起来。其远程控制终端便是机电一体化产品，当发展到一定程度时，人们可以利用家庭网络对家庭中的各项电气设备进行计算机集中管理，进而享受更加现代化的生活。

5.人性化发展

机电一体化产品最终的服务对象是人，在设计的过程中，为其增加类似于人类的智能以及情感等人性化特征，以便于为人类提供更加人性化的服务，是机电一体化产品的设计需要，也是一个必然的发展趋势。

6.微型化发展

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件等。

7.绿色化发展

绿色环保是所有工业发展的必然趋势，机电一体化也不例外。随着科技的快速发展，人们的生活也发生了翻天覆地的变化。然而，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

结论

第9篇

一、机电一体化的产生及概述

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，机电一体化进入了深入发展时期。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用，取得了一定成果。

机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容，它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。机电一体化技术是指包含技术基础、技术原理在内的，使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术，机电一体化产品是指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品。

二、机电一体化发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：第一阶段（又称初级阶段）是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认；第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展；第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。

我国从20世纪80年代初开始进行机电一体化的研究和应用，国务院成立了机电一体化领导小组并将其列为“863 计划”。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。虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了对机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，并取得了一定的成绩。

三、机电一体化发展趋势

1.智能化

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、心理学、生理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。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。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。

2.光机电一体化

光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；产品具有体积小、重量轻、适应性强、使用寿命长、操作更方便的特点。

3.网络化

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。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络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，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朝着网络化方向发展是为大势所趋。

4.微型化

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm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，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。

5.绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，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，设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

6、柔性化

柔性化有两层含义，首先是产品具有自适应性如纺织业中，纺纱设备能方便的适应不同种类的纤维，织机能满足多种织物对织造工艺的要求，在变换品种时能做到方便快捷；其次，机械设备制造商要具备根据用户的要求而为用户定制的能力。实现柔性化的必要条件是产品设计必须贯彻模块化的设计理念。

第10篇

机电一体化是指在机构的主功能、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。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。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。（2）20世纪70—80年代为第二阶段，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出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）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。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。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。

3机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

3．1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。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。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、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。

3．2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突，近期很难制定出国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3．3网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等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。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)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(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人们呆在家里就可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将朝着网络化方向发展。

3．4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（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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、信息等方面具有无可比拟的优势。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。

3．5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。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，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3．6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强。一般除RS232外，还有RS485等智能化通信接口。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，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和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献：

［1］李建勇．机电一体化技术［M］．北京：科学出版社，2004.

［2］李运华．机电控制［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2003.

第11篇

关键词：机电一体化技术;现状;发展趋势

引言

伴随现代科技的不断发展，推动了不同学科之间的相互学习，促进了工程方面的技术改革，机械一体化作为一种崭新的学术，重点强调机与电之间的相互结合所带来的深刻意义；在机械工程方面，由微电子技术和计算机技术发展形成的机电一体化，使得机械工业技术在技术、产品和功能等方面发生巨大变化，促进工业生产由机械电气化向机电一起化发展。

1机电一起化技术的概念

机电一体化指将机械装置与电子化设计方面的功能结合起来的系统的总称，采用机电一体化技术在机械产品基础上创造出新型的机电产品，在机构的执行、动力和信息控制功能上引进电子技术。机电一体化主要包括技术和产品两方面，机电一体化是将群体技术相互融合为一体的综合技术，与传统电气形成的机械电气化概念有本质性的区别。随着科技的不断发展，机电一体化作为一种有自身特征的新型技术学科主要具有一定的特征：从系统观念讨论，综合运用各种机械、微电子、自动控制技术和软件编程技术等多种综合技术，各个技术之间配置合理，从根本上实现多功能、高质量和低能耗的经济意义，使得系统工程技术在整个系统中最优化。

2机电一体化技术的现状

机电一体化技术经历长时间的生产发展过程，国际上各国从事机械设计、控制功能设计和生产加工的工作人员早已开始研发关于机电一体化的产品，到上世纪八九十年代，大型的集成电器和微型电子计算机得到迅速发展，更加丰富了机电结合形式的内容，目前随着科技的飞速发展，机电一体化产品比如电冰箱、全自动洗衣机、人工机器人等广泛应用于人们的生活工作中。机电一体化技术是融合机械技术、控制功能、微电子技术等多种技术与一体的产品，打破传统机械工程、信息工程、控制功能等学科的分类，机电一体化技术至今已成为一种具有自身体系的新型学科，鉴于人工智能技术、神经网络技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术发展提供坚实的基础，促使机电一体化技术逐渐形成完整的学科体系。

3机电一体化技术的未来发展趋势

机电一体化技术未来发展趋势主要有以下几个方向:（1）向智能化发展。我国目前机电发展的重要方向是智能化，智能主要是对机器的控制，以控制理论为基础，综合人工技能、计算机技术、心理学等方面的技术，模拟人类智能，使得该产品具有自身的逻辑思维、自主决策能力，机器人与数控机床的智能化是重要应用之一，伴随着计算机、通讯等技术的快速发展，传统现场控制技术无法满足现场控制设备的要求和变化，这就要求机械设备的智能化程度不断提高，机械设备操作所具有的安全性、燃料经济性也要有很大的提高。智能化的产品设备具有很高的评价，被当做类似人类的行为，无法代替人类的智能，但随着科技对机械设备技能化的要求，促进了机电一体化设备向更高更智能的方向发展。（2）向模块化发展。机电一体化产品为企业所带来巨大的经济效益，随之而来的是生产机电一体化产品的厂家越来越多，产品需要部件的模块化成为一项重要的工作，是生产的产品能否正常工作的关键，因此研究开发标准机械接口、电器接口、信息接口等的机电一体化产品是一项复杂的工作，随着科技的发展，研究具有集视觉、图像处理和测绘等功能的控制单元，可以有效的处理各种典型操作，通过该技术便可以进行各个部件、单元接口的匹配，但存在一定的利益冲突，该标准可以再部分企业中试行，为机电一体化技术更好的发展，模块化成为机电一体化重要组成。（3）向网络化发展。计算机技术中最为出色的技术为网络技术，特别是Internet技术的应用，给科技、工业、政治、教育等人们日常生活带来惊人的变化，带来的不仅是企业之间的竞争信息的传输，还有企业内部生产实现网络化控制，各种网络将全球经济连接为一体。网络的普遍使用，各类远程控制技术得到迅速发展，远程控制终端本身就是机电一体化产品，利用家庭网络技术将家中各类电器连接为集成家电系统，给人们的生活工作带来新鲜体验和便利，朝向网络化发展会成为机电一体化技术更高层次的追求。（4）向微型化发展。微型化是机电一体化技术发展的另一重要方向，国际上研究的纳米技术，机电一体化也朝向产品体积小、能耗少、操作简单的方向发展，在生物、军事信息等方面具有较大的优势，微机电一体化技术需要对产品进行精细的加工，因此还有漫长的路要走。光电一体化技术主要是将微电子技术、计算机技术、控制技术与机械技术相互融合，成多种高新技术产业和设备的基础技术。该技术具有很强的功能，产品体积较少、适应力强、操作简便且使用寿命长，只要合理采用该技术，便可以产生很高的经济效益，光电一体化技术的主要产品主要有激光打孔、刻槽和光动机器人等领域。（5）向绿色化发展。工业发展给人们生活带来的变化不仅是物质方面的享受，还有资源方面的减少，生态环境受到严重破坏，在开发新型技术的同时呼吁保护环境资源，绿色产品应运而生，绿色环保化是时代的潮流，机电一体化技术在设计、制造、使用和销毁四个生命周期中，要符合环境保护和人类健康的标准，减少对生态环境的危害，提高资源的利用率是每个企业追求的目标，也是提高经济效益的前提，保护环境，绿色产品已成为国际社会重点关注的话题，在机电一体化技术未来发展的方向重，减少对资源的破坏，生产节能高效产品的绿色生产模式是实现可持续发展的基本要求。

4结束语

机电一体化技术的出现是科技发展和社会生产力发展的必然产物，科技的进步为机电一体化的发展提供了基础条件，而机电一体化产品不断推动社会进步和社会需求，对传统技术是一种较大冲击，未来的社会是科技的社会，机电一体化技术未来发展的前景将是一片光明。

参考文献：

[1]陈辉,王磊.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].综述,2008(07).

[2]潘丽霞.论机电一体化技术的现状及发展趋势[J].问题探讨,2010(04).

[3]张智慧.浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势[J].技术论坛,2008(24).

第12篇

关键词：煤矿机电一体化；特征；现状问题；应用

一、煤矿电一体化技术的主要特征

煤矿机电一体化技术的特征主要表现为：（1）具有在线监控、自动报警及故障自诊的特征。即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低应用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的应用寿命。（2）具有提高生产效率的特征。例如井下应用的胶带输送机、通风机、提升机等，应用变频起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右，同时生产效率也可以大大的提高（3）适用范围大的特征。机电一体化产品具有复合技术和功能，不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电一体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

二、我国煤矿机电一体化的现状问题

随着现代科学技术的不断发展，各种智能技术的开发与利用，全方位的提高了机电一体化的水准，并且有效地结合了计算机技术的利用。目前我国煤矿机电一体化还存在着很明显的不足，也与西方国家存在明显的差距，但仍然取得了显著进步，这在很多方面都得到了体现：先进采煤机的应用是最明显标志，其不仅大大的提高了产量，还增加了安全性；综合液压支架的应用不仅仅大量减轻了重力的压力，也提高了人身设备的安全；钢丝绳损耗定量检测系统，这一系统就充分利用了计算机的作用，精确的计算了钢丝绳的损耗程度，使安全隐患消失于无形；此外，还有很多其他技术的利用也充分体现了我国煤矿机电一体化的进程，例如：提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC30/30煤V用斜巷防跑车挡车装置等等。

虽然我国在机电一体化的进程方面和西方发达国家差不多，但在具体的技术和应用上却还是存在着很大的差距，不仅仅在整体的技术水平和利用范围上存在着明显差距，就算在具体的机械设备上也存在着明显的落后趋势，举例来说：国外现在最流行的一种SL500系列采煤机的各种数据在我国暂时研制不出来，并且在交流变频开采技术等方面也存在着明显的差距，最大的差距是存在于自动化技术方面。

三、机电一体化技术在煤矿生产中的应用分析

1、机电一体化技术在采煤机中的应用分析。电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，其具有以下特征：（1）具有良好牵引特性的特征。可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。（2）可用于大倾角煤层的特征。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。（3）运行可靠且应用寿命长的特征。电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。（4）反应灵敏且动态特性好的特征。电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。（5）结构简单、效率高的特征。电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。

2、机电一体化技术在带式输送机中的应用分析。煤矿带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特征，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。

3、机电一体化技术在提升机中的应用分析。矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备，全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，机械结构大大简化，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，大大简化了电器安装，此外，硬件配置简单，互相兼容。

4、矿井安全生产监控系统的应用分析。多数煤矿的监控系统应用还存在一些问题，主要问题是传感器的不足，并且应用过程中，其稳定性相对较差，应用寿命不足，一些研究所和应用单位在这方面进行了大量的研究，对一些关键技术也实施多次再设计改进措施，但仍然没有得到预期的效果，因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外，由于计算机网络软硬件技术发展很快，运行速度和质量也在不断提高，传输介质由同轴电缆发展到光缆，信息媒体由字符发展到声像，煤矿的安全监控系统有了很大的发展，他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。

四.结语

综上所述，机电一体化技术的应用发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。并且随着微电子技术以及计算机技术的不断发展，机电一体化技术在工程机械领域占据的优势，受到了越来越多企业的重视，其在煤矿开采中具有重要的作用，因此必须加强对煤矿机电一体化技术的现状问题及其应用进行了分析。

参考文献：

[1]黄建军.技校机电一体化教学的发展趋势和改革对策[J].管理学家，2011（8）

第13篇

论文摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。此简述机电一体化技术的基本情况和发展背景，综述国内外机电一体化技术的现状，分析机电一体化技术的发展趋势。

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，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于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、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

1机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、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。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2 机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。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。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，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出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）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。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。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。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

3．1 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。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。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、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。 转贴于

3．2 模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3 网络化

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。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，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(computer integrated appliance system，CIAS)，能使人们呆在家里就可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将朝着网络化方向发展。

3．4 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（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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、信息等方面具有无可比拟的优势。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。

3．5 环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。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，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3．6 系统化

未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，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和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献

第14篇

关键词： 职校 机电一体化教学 策略 现状

我国职校机电一体化专业对学生的培养目标与要求是：培养出能够胜任机电一体化设备操作使用工作的人才，包括对机电一体化设备的安装、调试、使用、维修、维护和管理等，培养层次分为能够基本胜任工作的初中级技术应用专门人才和高技能、高素质、高应用型高级职业技术人才两类。对于高级职业技术人才的要求是：不但能够操作、维护、管理，还必须能够设计。如何快速提升这一专业学生的技能与素质，将他们培养成专业素质高、专业技能强的科技型人才，是职校机电一体化专业教师必须面对的课题，本文就此展开探析，首先对机电一体化专业教学中存在的问题进行分析，接着就如何更有效地开展机电一体化教学进行分析探讨。

一、职校机电一体化教学现状分析

1.专业课程设置不合理性。

针对当前机电一体化专业课程体系的分析，笔者发现课程体系的侧重点与聚焦点主要集中在电与机两个方面，而且两者分界比较明显。专业目标要求它们融为一体，然而当前的专业课程设置存在过于偏重机械方面的课程安排情况，从而减少对电类课程的设置，这与当前“机、电、计算机”三维一体的专业格局极不相称，导致教学与实际脱节，无法很好地配合机电一体化专业设备操作演练教学。为适应社会形势与专业发展趋势，笔者认为，有必要对机电一体化教学课程内容进行适度的改革调整，加强电气控制课程、计算机运用课程等内容的教学，从而将“机、电、计算机”三者提升到同等高度进行教学。

2.专业课程内容缺乏完整性和标准化。

在机电一体化专业的课程教学过程中，几乎所有操作都是通过手工实践进行的，只有极少部分通过自动化编程软件加以实现，专业课程内容缺乏完整性和标准化，导致对专业的相关知识掌握不全，不能对相关或相近专业知识做到融会贯通，导致学生对课程内容感到生涩，难以引起他们对课程学习的兴趣，甚至让他们觉得课程内容枯燥无味。这对增强教学效果极为不利，从对学生综合素质和长远发展来看，很难让学生发掘更多潜能以适应日益信息化的现代企业工作环境。针对这种状况，笔者建议，对目前专业课程必须进行加以修改完善，使之更能与机电一体化专业教学目标一致。

3.理论原理教学与实践操作教学相背离。

理论原理教学与实践操作教学本应融为一体，紧密相连，密不可分，“机电一体化”专业特点对理论原理教学与实践操作，教学的要求更高，对理论原理的教学必须引用实践操作加以形象化和具体化，对于实践操作教学必须通过理论进行指导、验证和保障。例如：现代国内外的工业企业几乎都装备先进的数据信息传感设备、数据自动处理分析设备、自动化控制系统等，这些设备和系统的技术含量都比较高，对操作和管理其的人员素质要求比较高，不但要求他们具有机电一体化专业技术和简单的操作能力，还必须有较高的理论分析能力。然而当前实际教学与企业实际情况相差很大，理论原理教学与实践操作教学相背离现象严重，导致学生在毕业后很难快速适应工作岗位。

二、完善机电一体化教学措施

1.激发学生学习兴趣，引领学生自主学习。

我国春秋末期著名的思想家、教育家、儒家学派创始人孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见学习兴趣对教学的重要性，它可以激发学生自主研究、分析、挖掘事物来龙去脉的兴趣，进而激发人们对事物进行更深层次的探索，在教学中拥有学习兴趣，不但可以提高教学质量和效率，还可以激励学生对难题进行攻坚探索，增强他们学好教学内容的自信心。那么，如何更好地激发学生的学习兴趣呢？笔者认识到，最好的办法就是让教学回归生活实践或工作实际。例如：在教学“三相异步电机变频调速”的过程中，可以将我们日常生活中最常见的“变频空调”引入课堂，通过其原理和特点来分析普通的与变频空调之间的差异，进而指出变频调速存在哪些优点，从而增长学生的生活物理知识，增进学生学习的积极性和兴趣性，进而增强他们的学习动力，激励他们自主学习。

2.注重实践操作教学课程情境和任务的创设。

笔者具体的教学实践经验表明，机电一体化专业理论课程与具体专业实践课程关系相当密切，因为机电一体化专业本身就是理论与实践并重的专业，因此在具体教学中在设计课程模式时，应采取实践与理论同步进行的教学策略。例如，可以将《金属材料与热处理》、《机械制图》等理论知识的学习与实践结合起来。而在实践性课程教学中，必须特别注重实践操作教学课程情境和任务的创设，将实践延伸为实训，并尽可能地让学生在实训车间进行，将“实习课”与“理论课”有机结合起来，不再进行严格的区分。另外，对于教学课程的考核，可以改变传统的笔试定高低的做法，改为笔试成绩、操作成绩、平时作业成绩三者合一的方式。

3.引入现代化教学手段，提高教学质量。

如今已经进入信息化时代，我们的教学手段也应紧跟时代步伐。实践证明，通过引入多媒体等信息化手段，教学能更形象、直观、生动，更有利于学生理解和掌握专业知识和技能。此外通过构建专业教室、实训和实验基地，也可将一些先进的设备或模拟器材引入其中，让学生在实践操作中进一步提高理论水平和实践操控能力，有利于学生加快掌握机电一体化操作技能，有利于学生毕业后快速适应工作岗位。

参考文献：

第15篇

关键词：机电一体化 发展过程 发展趋势

一、前言

随着现代科学技术的不断发展，不同学科的交叉与渗透也越来越广泛，注定了各个领域的技术革命与发展。在机械工程领域中，由于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等发生了翻天覆地的变化，从而将工业生产由"机械电气化"带入了"机电一体化"为特征的发展阶段。

二、概述

机电一体化是指在机构的主功能、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。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将会被赋予新的内容。但是它的基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、可靠性高和低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统处于最优化的系统工程技术。由此产生的功能系统，就组成为一个机电一体化系统或者说机电一体化产品。

因此，"机电一体化"涵盖"技术"和"产品"两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的本质区别。机械工程技术是由纯技术发展到机械电气化，仍然属于传统机械。但是发展到机电一体化阶段后，其中的微电子装置除了可以取代一些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。拥有智能化的特点是机电一体化与机械电气化在功能上的一个本质的区别。

三、机电一体化的发展过程

"机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时即70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将"机电一体化技术"与"机械电子学"并用，近年来"机电一体化"更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了"光机电一体化"的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支"微机电一体化"。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合的一门学科，各个学科互相促进、互补不足、相互发展。专家预测，未来机电一体化技术将向以下几个方向发展：

（一）智能化方向

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设的研究中得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要的应用。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、心理学、生理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，以求达到更好的控制效果。

今后的机电一体化产品"全息"特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的飞速发展。

（二）光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源、（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

（三）模块化方向

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂而又非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。

这需要制定各项标准，以便各个部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，短时间内很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（四）柔性化方向

未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的"冗余度"，有较强的"柔性"，能较好地应付突发事件，被设计成"自律分配系统"。在这系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的"自律性"，可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具有"行动"是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

（五）网络化方向

上个世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（homenet）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（computerintegratedappliancesystem，CIAS），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。

（六）微型化方向

微型化兴起于上世纪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（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3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。

（七）仿生物系统化方向

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上处于"静态"时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便"死亡"，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

（八）绿色化方向

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；而另一方面，资源减少，生态环境受到了严重污染。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。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

（九）系统化方向

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

五、结束语

综上所述，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。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，相信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。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.