机电一体化前景范文

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第1篇

关键词:机电一体化；发展历史；三个阶段；发展趋势；智能化

中图分类号： TH-39 文献标识码： A

以电子计算机应用技术、信息技术等为代表的现代科技正在人类社会的各个领域逐广泛地渗透着。并带来了众多行业革命性质的变化，机电一体化也位列其中。

机电一体化不是机械装置与电子装置的简单组合, 而是在功能上取其所长，形成有机结合 , 以实现系统的最佳构成。其目的是增加系统的功能, 提高机电效率、可靠性和价格比, 可以很好地节省原材料和能源, 降低生产成本。随着机械技术和微电子技术的发展, 机电一体化的涵义也在不断发展。

一、机电一体化的核心技术

机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

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。

二、机电一体化的历史发展

1、机电一体化的发展史

20 世纪60 年代以来，人们开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。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。当时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80 年代末期，机电一体化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。

20 世纪90 年代后期，机电一体化进入深入发展时期。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。

2、机电一体化的发展前景

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科之间的交叉与渗透以及相互融合，引起了众多领域特别是工程领域的技术革新与革命。机电一体化正是这种集多种学科于一体的交叉学科，它的发展依赖但同时也促进了其他相关技术进步。

随着信息技术以更快的速度、更强的态势和更广的范围发展，未来机电一体化的发展前景也可窥见一斑。

3、机电一体化发展趋势

随着相关技术进步与发展，机电一体化主要发展方向有：数字化、智能化、模块化、微型化、网络化等等。

（1）数字化

微处理器的发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展数控机床及机器人； 数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能摘要力及良好人机界面，数字化的实现便于远距操作、诊断和修复。

（2）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。

（3）模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家众多，模块化技术可减少产品开发和生产成本，提高不同产品零部件通用化程度，提高产品装配性、维修性、扩展性等。利用这些模块可以迅速方便地设计和制造出多种新的机电一体化产品。

（4）微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要，由于微型化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空间，并易进行精细操作，因此在生物医疗、军事信息等方面具有不可比拟优势。

（5）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

（6）环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。它在令我们的生活舒适的同时也造成了一定的危害，比如资源减少，生态环境受到严重污染。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。

三、发机电一体化发展策略

机电一体化和其它新技术一样, 机电一体化所用到的新技术都是其发展手段, 不是目的。由此看来，若要研究其学术水平、学术价值的最终标准只能从经济效益和社会效益出发, 其间包括直接的和间接的,当前的和长远的。

在我国大环境下，鉴于作为振兴传统机电行业新鲜动力的一体化技术的大力发展，机电一体化行业的发展任务可以概括如下：

不遗余力地开发机电一体化产品，促进机电产品的不断更新升级

当前，在信息化发展的大环境下，通过以上途径使机电一体产业的健康向上发展，并为我国经济发展方式的转变以及产业结构的调整做出积极的贡献成为了我国机电一体化发展的基本任务

2、用机电一体化相关技术改造传统产业

为此，应多方举措、合理推进、大力支持机电一体化的发展，具体措施如下：

（1）要加强统筹规划，合理协调发展。尽管我国从事机电一体化工作的研究单位和生产企业相对较多，但由于各个个体由于发展的立足点和出发点的区别，均有各自的发展规划及策略，整体来看，机电一体化行业发展缺乏足够的统筹安排，从而缺乏具有全局意义的计划与规划。因此，各主管部门有必要在进行调研、分析的基础上制定出一套适合行业自身发展态势的规划，从而进行宏观指导生产。

（2）要创优发展环境，营造良好发展氛围。

良好的环境是行业发展的基础，全社会上下一致的重视及认可是机电一体化发展的有利条件。所以尽可能地优化环境，尤其是机电一体化行业的投资环境，尽可能地为相关企业开辟绿色通道，调配有用资源成为了眼下需要着手进行的重要工作。同时在政策上进行大力支持，以使其能在更加良性的发展轨道上快速前进。

（3）是要加强行业管理，发挥协会等组织作用。行业协会的作用如今已经屡见不鲜，行业协会可以发挥更加灵动和契合实际的、适合个体的细化作用。我国有必要根据行业发展的特点，强化机电一体化行业的统筹机构，加强业协会的建设，明确职责，从而使其能更好地指导行业发展的进程。

结语：

综上所述，机电一体化是当今机械工业技术和产品发展的主要趋势。它的发展已经引起了机械工业以致社会巨大的变革。

参考文献：

[1]．姜培刚，盖玉先，机电一体化系统设计，机械工业出版社。

第2篇

摘要：由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新，国内急需大量先进制造技术专业人才毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。

关键词：机电一体化；技术；前景

一、机电一体化

机电一体化，是应用电子信息（传感器，计算机，控制）技术，是机械结构更柔性化技术化的学科。日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，即结合应用机械技术和电子技术于一体。是机械（machanism）和电子技术（electronics）的合成词。机电一体化系统的组成要素有：计算机，机械装置，传感器，执行装置和动力源。按照控制形式可以分为：闭环系统，半闭环系统，开环控制。把人体作为一个机械系统的话，那么人的骨骼，四肢相当于机械装置，人的神经系统相当于传感器，血液内脏相当于动力源，肌肉相当于执行装置，人的大脑相当于计算机。

1.机电一体化的含义：

“机电一体化”在国外被称为Mechatronics，是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。

2.机电一体化技术

机电一体化技术，是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，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，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，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。

3.机电一体化技术发展

3.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。

3.3交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。

4.机电一体化技术五大组成要素与四大原则：

（1）五大组成要素：一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）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。

动力驱动部分（动力组成要素）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。测试传感部分（感知组成要素）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。控制及信息处理部分（职能组成要素）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。执行机构（运动组成要素）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。

（2）机电一体化四大原则：

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

二、机电一体化专业就业前景

市场调研发现机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试，充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。机电一体化专业就业前景主要就业岗位：机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理；普通机床的数控化改装等。机电一体化专业就业前景次要就业岗位：机电一体化产品的设计、生产、改造、技术服务等。就业方向及相应业务规格：车间技术员、工艺员方向：①具有车间生产管理、组织协调能力。②具有加工工艺规程编制和工艺装备设计的能力。③具有较强的读图、CAD绘图、运用计算机办公系统和文字处理能力。④具有机电一体化设备的调试和操作的初步能力。学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A级证书，建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书。现代制造技术运用方向：①掌握现代制造软件、机械CAD/CAM等知识。②具有较强的数控机床编程、操作、调试、维护等能力。③具有较强的机制工艺规程编制和工艺装备设计能力。④具有初步的数控设备改造能力。学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A级证书，建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书、Pro-E程序员证书。现代设备管理与维修方向：①具有工业企业现代设备管理与运行维护的能力。②具有常规设备的选型、安装、调试与改造的能力。③具有机床电器控制和计算机控制运用的能力。④掌握机械CAD/CAM的基本知识。（作者单位：黄冈职业技术学院机电系）

参考文献：

第3篇

关键词：机电一体化；应用；发展前景

中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0064-02

机电一体化技术这一概念最早是由日本企业界在二十世纪七十年代左右提出的，当时被取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着时代的发展，机电一体化技术融合了计算机技术、机械加工技术、自动化技术及电子信息技术等多种技术类型。机电一体化技术实现了人工操作向机械自动化操作的转变，在产品制造水平、生产效率及产品性能稳定性等方面带来了显著变化。随着新时期工业生产逐渐向自动化、智能化及绿色化方向发展，机电一体化技术在众多领域获得了广泛应用。

1 机电一体化技术在各领域中的应用状况

1.1 数控机床

机电一体化技术最为典型的应用案例就是数控机床，随着近些年的发展，数控机床在精度控制上更为精确，在功能上更加多样，在结构上更加趋于合理，在操作上更显便捷，总体上说，随着机电一体化技术的深入应用，数控机床在结构功能上向着模块化、总线式、紧凑型方向发展，在组织体系上更多采用了多主总线及多CPU架构模式。将富有开放性的设计方法应用于数控机床，可以极大提高系统的兼容属性及层次属性，在编程、设备升级改装等环节更加便捷智能，能够达到一台机床实时控制多台机床的效果，从而实现了多通道及多过程的控制管理。

此外，通过在数控机床系统中采用机电一体化中的在线诊断技术及神经网络的模糊控制技术，当机床出现或要出现各类故障时，如刀具破损等，可以借助在线诊断的相关功能模块向机床操作人员进行信息反馈，从而便于及时采取相应的控制措施。

1.2 工业机器人等柔性制造系统

柔性制造系统，简称为FMS，实现了高度计算机化，涵盖了数控机床、工业机器人、料盘及自动化仓库等各个部分，能够根据生产指令，按量地开展各类生产任务。除了上面介绍的数控机床，机电一体化在工业机器人制造中也发挥了重要作用。

工业机器人能够代替一部分人力劳动，在涉及到作业条件复杂，如噪音污染大、气体污染严重、辐射程度较高的作业场所，工业机器人可以发挥自身优势，确保生产制造的连续性。随着机电一体化技术的成熟，现阶段工业机器人智能化程度大幅提高，能够借助功能更加强大的元件设备收集整理数据，并针对具体情况作出分析判断，一定程度上达到了人脑的功能，在多种作业环境中能够实施单独作业。

1.3 计算机集成制造及分布式控制系统

计算机集成制造借助于自动化技术、信息技术及制造技术，通过采用计算机技术，把产品设计制造过程中的一些分散的子系统加以集成，从而形成了能够适用于小批量及多品种生产的智能化制造系统。计算机集成制造突破了各个部门之间的生产界限，做到了产品在开发、生产、经营等环节的融合。

分布式控制系统是通过中央计算机控制指挥多台计算机设备，凭借着分布式控制系统的稳定性和安全性，是机电一体化系统中的关键核心技术。分布式控制系统在分级上根据具体情况可以分为两级系统、三级系统乃至更多级别，能够对生产制造过程进行实时的监督控制及管理，在后期维护及系统扩展上也能够灵活操控。

1.4 在建筑施工行业中的应用

随着科学技术的不断发展，有不少先进的机电一体化技术已经应用于实际建筑施工中。施工机械机电一体化从半自动化、监控、全自动到遥控不断发展，降低了施工风险，提高了施工质量。

现阶段机电一体化技术在建筑工程中的具体应用主要包括混凝土机械、起重机械、土方机械（如国外液压挖掘机）。机电一体化技术应用在建筑施工领域既可以保证施工安全和工程质量，降低劳动强度、加快施工进度，也对避免工场事故有着重大的意义。

2 机电一体化的未来发展前景

2.1 人工智能化

现阶段机电一体化具备了一定的智能化程度，但尚无法达到人工智能化的水平，随着技术的发展，原先预想的使数控机床及工业机器人具备模拟人脑的能力，已不再简单局限在幻想中。机电一体化实现人工智能化，能够使其具备推理判断能力、自主思考能力以及决策制定能力，一方面能够有效提升工业生产制造的自动化水平，另一方面能够极大地节省人力成本，提高工业生产的效率和精度。

2.2 网络化

网络技术的发展给科学技术、工业生产，军事、政治、教育以及人民的日常生活都带来了极大的变化。网络技术能够为机电一体化在远程监控及远程控制等环节创造条件，因此，机电一体化与网络技术的融合也是未来机电一体化发展前景之一。在实现网络化操作后，工业生产制造人员可以脱离具体的生产岗位，只需在车间内走动，掌握各个设备的运行状态，然后借助操作面板来对各个流程工作加以控制。此外，在机电一体化设备和操作终端之间通过建立网络通信协议，借助光纤等信息传播介质进行数据的传递，还能够实现远程监控和远程控制，能够极大地降低工作量。

2.3 微型化

机电一体化设备体积庞大，虽然不会对其性能构成影响，但在搬运中却极为不便，微型机电一体化技术有效融合了软件技术、微电子技术及微机械技术，是未来机电一体化发展的重要方向。根据相关研究，机电一体化微型系统，可以实现向微米及纳米系统的演进。未来可能出现的微型化机电一体化技术可以在生物医学及航空航天等领域广泛使用。

2.4 模块化及绿色环保化

现阶段机电一体化的产品类型较多，生产制式不尽相同，在信息接口、电气设备接口及动力接口上也存在差异，随着技术成熟及行业间融合的加深，有必要制定出统一化的标准模式，实现机电一体化的标准化及模块化。

此外，随着人们环保意识的增强，在产品选择上人们更加趋向于绿色产品，因此，机电一体化的绿色化也将成为未来的重要发展方向，在产品的生产、包装、运输以及使用等环节，环保观念会贯穿于全过程。

3 结 语

总之，机电一体化技术在生产制造环节的有效应用可以极大提高产品的精度、质量及生产效率，在强调成本节约及规模化生产的背景下，具有独特的技术优势。随着科技的进步，机电一体化在未来发展前景上会向着更加智能、绿色、高效的方向发展，并将在工业生产制造中发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 代曾兰.机电一体化技术的应用探析[J].中国新技术新产品，2012，（2）.

[2] 叶家兴，甘德元.机电一体化技术的应用及未来展望分析[J].科技致富向导，2013，（15）.