机电一体化核心技术范文

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第1篇

关键词：物联网；机电一体化；核心技术；发展趋势

Abstract: along with the development of technology, the world is entering from the Internet era the era of the Internet of things. In the era of Internet of things, electromechanical integration itself is changing. This paper from the network perspective, the core technology of mechanical and electrical integration of the overview, forecasts the development trend of electromechanical integration technology.

Keywords: Internet of things; electromechanical integration; key technology; development trend

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、引言

物联网又称传感网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮[1]，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术。世界各国均将物联网作为国家发展战略，以此提升经济发展。

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，使得机械设备的动力、信息处理与控制等部分的功能呈现自动化、智能化状态[2]。

机电一体化技术是物联网时代的支撑，伴随着物联网的不断发展和推进，机电一体化的核心技术和发展趋势也会发生相应的变化。

二、机电一体化的核心技术

1、机械技术[3]，是机电一体化的基础。机械技术不仅要考虑如何与机电一体化技术相适应，而且要利用新材料、新技术、新工艺从改善性能、减轻质量、缩小体积和提高精度等几方面考虑，为机电一体化提供性能优良的机械平台。

2、信息处理技术，为进一步发展机电一体化，必须信息处理技术和机械技术相结合，使设备具备数据采集、数据存储、数据处理、智能决策等功能。提高设备的数据处理速度、可靠性、抗干扰性及兼容性等问题就必须依赖信息处理技术。

3、传感器技术，传感技术也是物联网的核心技术之一。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

4、系统集成技术，即在系统工程科学方法的指导下，从系统和客户的角度出发，将若干功能模块集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，连接成为一个完整可靠经济和有效的整体，使之能资源共享、协同工作，达到整体性能最优。

三、机电一体化发展趋势

进入21世纪以来，随着电子技术、网络技术、微电子技术发展，社会发展日新月异，现在社会正从互联网时代进入物联网时代。物联网给我们构建了一个十分美好的蓝图，正如“智慧的地球”中所描述，在未来，通过物物相联的庞大网络实现智能交通、智能安防、智能监控、智能物流以及家庭电器的智能化控制[4]。在物联网时代，机电一体化也必将呈现特殊的发展趋势。

第一，智能化。智能化就是将计算机技术有效应用到机械设备中，使机械设备可以按照程序命令进行运作。除了生产机械设备向着智能化发展，机电一体化技术应用的另一个方面---机器人，也在向着更加智能化方向发展。随着机电一体化技术智能化的发展，机器人将会被赋予人的行为，其行动也将更为灵活，还可以有思维能力，比如逻辑判断，自我决策能力等[5]。

第二，M2M（Machine to Machine）。伴随着智能化，M2M是机电一体化的重要发展趋势，它是机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。也就是说，设备被赋予了更多的“思想”和“智慧”，且不是独立的个体，而是相互联系的有机体，机器会根据既定程序主动进行通信，并根据所得到的数据智能化地做出选择，对相关设备发出正确的指令。

第三，绿色环保。环保化的机电一体化技术主要体现在产品在设计、生产、包装、使用，甚至销毁过程中，都要尽量提高对资源的利用率，减少对环境的污染，保证产品的使用效率。其特点是,资源利用率最高、污染最小（或无污染）、可循环使用。绿色环保不仅是技术发展的需要，也是人类可持续发展的需要[6]。

四、结束语

本文介绍了物联网时代下机电一体化的核心技术及发展趋势。机电一体化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。在信息技术快速发展的今天，机电一体化也有了新的内涵和发展趋势。在当今世界上，机器设备的数量至少是人的数量的4倍，故机电一体化的发展会有更广阔发展前景，而且机电一体化的发展也必然促进经济发展和社会变革。

参考文献：

[1]物联网白皮书.工业和信息化部电信研究院.2011.

[2]刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导,2011,(12).

[3]胡家华.机电一体化技术的应用及其发展趋势[J].中国高新技术企业,2011,(21).

[4]刘立琦.物联网发展应用给经济社会带来的影响[J].物联网技术,2011(7).

第2篇

关键词：机电一体化；核心技术；机械工业；传感器技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0080-02

随着我国计算机技术、网络技术和微电子技术的快速发展，其应用越来越广泛，尤其是在机械工业中，机电一体化技术得到了大规模使用，该技术的诞生、普及应用为机械工业的生产方式、技术架构和管理方式都带来了重大的改变，目前，机械工业生产应用已经从原来的“机械电气化”发展到了“机电一体化”。

1 机电一体化的核心技术

机电一体化又被称为机械电子学，是把计算机技术、微电子技机械技术、信息技术、传感器技术、电工电子技术等融合在一起的一种新兴科学技术。通过几十年的发展，机电一体化已经具备自身体系，并且随着科技的不断发展，其内容还在不断的更新和丰富。从系统观点出发，机电一体技术有机集成了计算机技术、信息化技术、自动化技术、微电子技术和嵌入式编程技术等诸多技术学科，其针对机械工业各个功能单元进行合理配置，以优化系统功能为基本目标，实现了高质量、低能耗和可靠性较高的机电一体化产品。

1.1 机械本体技术

对于机电一体化技术来讲，其本体技术是机械技术，其核心是采用高新技术对机械技术进行概念更新，实现机电一体化技术的有机统一。机械本体技术从减轻质量、改善性能、提高精度等方面入手，有效实现材料、性能的变更，从而真正实现体积缩小、重量减轻、刚精度提高和性能完善等要求。机械本体的重量减轻是驱动系统实现小型化的基础，为改进控制功能提供保障，不仅有效提高功率，而且帮助减少能量的消耗。

1.2 信息处理技术

机电一体化和信息处理设备的应用普及以及微电子学的发展进步密不可分。只有提高信息处理设备的可靠性、分时处理的输出入可靠性和模/数转换设备的可靠性，妥善解决标准化和抗干扰问题，提升处理速度，才能促进机电一体化的快速发展。

1.3 传感技术

传感器存在有待提高精确度、可靠性和灵敏度等方面的问题，由于提高可靠性与防干扰有着密切联系，因此多采用光纤电缆传感器的方法。而就外部信息感应器而言，大多使用非接触型的检测技术。

1.4 驱动技术

作为驱动机构，电机得到了广泛使用，但是它在效率等方面存在一些问题，为了有效避免其缺点，控制专用组件—传感器—电机三位一体的伺服驱动单元和内部装有编码器的电机正在被研发和推广中。

1.5 软件技术

软硬件的协调发展，才能更好的带动机电一体化的发展。大力推行软件标准化、陈旭模块化、程序标准化、软件工程等，可以有效提高生产维修效率，减少投入成本，提升市场竞争力。

1.6 接口技术

数据传输格式的规范化和标准化是实现和计算机通信的基础。接口规格的统一为信息的传输和维修提供了极大便利。为了有效解决光耦器信号、电缆非接触化和光导纤维的标准化、大容量化、小型化等问题，科研人员正在努力研发高速串行、成本较低的接口。

2 机电一体化技术的发展前景

2.1 智能化

智能化是机电一体化技术发展的重要方向之一，该方向也是机电一体化和传统机械自动化技术之间的本质区别。机电一体化技术向智能化方向发展，这样就可以使得机械工业产品模拟人类的思维，实现逻辑判断、推理和自主决策的系统功能。智能化是指以自动控制理论为基础，集成计算机科学技术、人工智能理论、心理学、运筹学和模糊数学以及混沌动力学等多学科知识，能够实现高效的机械工业控制。随着诸多学科技术的快速发展，机械工业的大脑——自动控制微机的性能大幅度提高，处理速度高速提升，传感器系统也更加集成化和智能化，因此，其已经为机械工业的嵌入智能控制算法编程创造力更加有力的条件，使机电一体化产品的智能化发展方向更加突出和明显。

2.2 微型化

微型化也是机电一体化技术发展的主要方向之一。作为机电一体化的一个发展方向，微机电一体化系统有效结合了微电子技术、软件技术和微机械技术等高新技术。微机电一体化系统具有很多优势，比如能耗低，体积小，移动方便灵活，其可以在微型空间内进行精细化操作，目前，微机电一体化产品已经广泛的应用于国防、航空航天、医疗器械等诸多领域，具有非常好的发展前景。随着科学技术的不断发展，微电子机械系统向着微米、纳米的方向发展。

2.3 系统化

系统化的主要特征表现在两个方面：一是其系统结构采用模块化和开放式的总线结构，因此可以实现系统的各个组件之间灵活组装，同时可以实现多个子系统之间的综合管理和协调控制。二是系统的通信功能大幅度提高，可以实现远程系统通信。机电一体化在未来的发展过程中，更加注重人们的使用感知度，结合人体自身需要，向智能化、情感化和人性等多元角度发展，注重生物系统化发展。

2.4 网络化

随着计算机技术、通信技术的高速发展，网络技术随之兴起，目前，网络技术已经广泛的应用于人们的生产生活中，为人们的生产生活方式带来了极大的变革。随着网络技术的发展，其已经成为机电一体化产品发展的重要方向，在各种远程自动化控制和视频监控系统中，可以基于网络技术控制各种终端设备。局域网技术和现场总线技术的发展为家用电器网络化提供了技术支持，以计算机为中心的计算机集成家电系统的实现为人们的生活带来快乐和便利。而与此同时，质量可靠，功能齐全、独特的机电一体化产品一经研发和销售，便大受欢迎。由此可以看出，机电一体化产品必将向着网络化方向发展。

2.5 模块化

机电一体化产品的又一发展方向是模块化，它非常复杂、重要，它有利于企业新产品的开发和生产规模的扩大。目前，机电一体化生产制造商非常多，生产的产品应用不同的标准，无法使机电一体化技术具有统一的机械电器等接口。为了保证各个单元和部件的匹配，需要制定一整套的标准，加之企业间的利益冲突，近期内很难完成标准的制定，但是可以通过组建大型企业逐渐实现机电一体化的模块化。毫无疑问的是，机电一体化产品的模块化、标准化、系列化所带来的益处是显而易见的，必将非常有利于机电一体化企业的发展。

2.6 绿色化

工业的发展给人们的生产生活带来便利的同时，也带来了环境污染，受此影响，绿色产品呼之欲出。产品绿色化是科学技术发展的必然趋势，其目标是在产品的整个生命周期中，做到资源利用最大化，把对生态环境的破坏降到最低。机电一体化产品的绿色化是指生产使用时不破坏生态环境，报废后可以回收利用。

3 结 语

总而言之，随着我国科学技术的发展，机电一体化技术的出现并不是孤立的，而是与其他技术相互促进的。机电一体化技术是多学科发展的结晶，是人类社会科技力量高速发展的产物。在使用过程中，机电一体化技术促进了机械工业快速实现战略性的变革，使得传统的机械工业设计理念和方法发生了革命性的转变，因此，大力发展机电一体化技术，促进机电一体化产品的生产，不仅可以改造传统机械设备的需求，而且可以快速推动机械产品向新领域迈进。未来发展过程中，随着机电一体化相关核心技术快速发展，机电一体化的发展前景必将越来越光明。

参考文献：

[1] 左武峰.试探机电一体化技术未来的发展[J].中小企业管理与科技，2010，（2）.

第3篇

【关键词】机电一体化 核心技术 应用领域

一、前言

人类进入了一个新的世纪──21世纪。回顾过去的20世纪，人类的经济和科学技术发展成果超过了过去所有世纪的总和。传统的学科正在脱胎换骨，新的学科不断问世，技术的融合程度比任何一次技术革命都高。机电一体化技术产生于这一背景之下，自然符合科技发展的规律，也是机械学科发展的必然结果。“机电一体化”这一技术术语最初来源于日本学术界，他们根据英文的Mechanics（机械学）和Electronics（电子学）两词，组合出Mechantronics一词，日文谐音记作“夕力卜口二少又”，其表意汉字为“机电一体化”，Mechantronics一词从学科角度可以翻译为“机械电子学”，我国科技界也经常直接使用“机电一体化”作为汉语的表达词汇。机电一体化是把传统机械的多种功能与电子技术紧密联系，它是一门新兴的综合性科学。其实它在技术上并没有什么新发现或新发明，而是把机械技术、微电子技术、信息技术、传感器技术等多门学科有机的联结在一起，形成了一门有着自身体系的学科。机电一体化是以这些学科为基础，最后形成了一门综合性的技术，而不是各门技术简单的拼凑，这就是机电一体化同机械自动化的最大区别。随着电子技术的迅速发展，从而带动了机电一体化的发展，机电一体化将在未来的发展中起着至关重要的作用。

二、核心技术

机电一体化的核心技术主要在于硬件和软件。

（一）机械技术.机电一体化是以机械技术为基础，机械技术侧重点是怎样与机电一体化相适应，机电一体化是取其精华去其糟粕，利用各科学发展的高、新技术来更新自身概念。机械本体应该从改善自身性能、减轻质量和提高工作精度等几个重要方面方面考虑，以此减少工作时能量消耗，提高工作效率。为了提高机械系统的传动精度和工作稳定性，机电一体化要具有高精度、快速响应性、良好的稳定性。

（二）信息处理技术。由于微电子学的迅速发展、信息处理技术的普及极大的促进了机电一体化的发展。信息处理技术包括信息交换、信息存取、信息运算和最终决策等，实现信息处理的工具是现在已经普及的计算机，所以计算机技术的发展与信息处理技术紧密相联。要更好的发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性从而提高信息处理的速度同时解决信息处理的抗干扰问题。

（三）检测技术。检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术。由检测技术自身的功能，传感器的主要功能应提高工作可靠性、工作的灵敏度和精确度等，并且要经受各种严酷环境的考验，因此必须提高其抗干扰能力。由此可见，发展检测、传感器技术是机电一体化发展的必然趋势。

（四）自动控制技术。在无人直接参与下，自动控制技术能通过控制装置让被控对象或过程的被控量能按照人们事先预定的规律变化的技术。自动控制技术应用非常广泛，主要由自动控制理论、机械控制系统的设计、仿生学中的系统仿真、工作时现场的调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。制动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化，这是因为被控对象与理论的控制量存在较大的差距，从而需要反复调试和修改，才能达到最佳效果。现在微型机的应用非常广泛，自动控制系统已经成为机电一体化中十分重要的一部分。

（五）软件技术。机电一体化的发展过程中仅仅发展硬件是不够的，必须在发展硬件的同时发展软件，但是软件的更新速度太快，这样就导致研制成本提高了，为了降低成本，应该推行软件标准化等措施。

三、机电一体化的应用领域

（一）数控机床。经过多年的发展数控机床已经得到了广泛的应用，数控机床又称数字控制机床，它是一种装有程序控制系统，通过数字化信息对机床的运动及加工过程进行控制的机床。数控机床主要由动力源、操作机构、传感器、电子控制单元、执行器等组成。数控机床具有很高的柔性，能实现编程自动化，具有更高的可靠性以及强大的通信功能，还可以实现多种控制的功能。数控机床的发展给机械领域的提高起到了促进作用。

（二）机器人。机器人是众所周知的一种高新技术产品，是典型的机电一体化产品。其最早是人们幻想出来可以听从人们的命令，任劳任怨的从事各种劳动。经过几十年的发展，机器人技术已经形成了综合性的科学。机器人主要由：机器手、操作机构、传感器、移动机构、控制装置、驱动器等部分组成，通过各部分之间相互协调，相互配合，机器人已经能灵活的代替人类很多活动，在焊接、装配、军事、空间、水下、农业、建筑、服务、娱乐等领域都有应用。机器人应经成为人类良好的助手和亲密的伙伴。

（三）现代温室设施。现代温室设施是实现作物优质、高效生产的重要设施，也是机电一体化设备应用较密集的地方。主要由：温室框架结构、覆盖材料、通风系统、灌溉施肥系统、二氧化碳施肥系统、室内喷雾/屋顶喷淋降温系统、遮阳/保温系统、加热系统、防虫系统、计算机控制系统及一些必要的生产工具等。可以通过这些设施和计算机系统有效的提供一个适宜的环境条件，为作为优产提供保障。

四、结束语

与其他科学一样，机电一体化技术也经历一个漫长的过程。现在机电一体化已经渗透到各个学科、领域。成为一门新兴的科学，为了适应各领域的需求机电一体化的主要发展趋势体现在智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。机电一体化对机械工业也影响很大包括提高性能、扩展功能、简化结构、提高可靠性、节约能源、操作简单，可以说机电一体化的发展前景在未来的几十年里一片光芒。

参考文献：