机电一体化技术发展的现状与远景

机电一体化技术发展的现状与远景

强晟 陈永志

西北工业大学 陕西 西安 哈尔滨工业大学图书馆 黑龙江 哈尔滨

摘 要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术，信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的概述，核心技术以及发展现状。

关键词：机电一体化；发展；技术；现状。

随着机电一体化技术的不断进步，其在工程机械领域得到了广泛应用，工作优势越来越明显。在此基础上，机械一体化技术在应用中对于提高工程机械的安全性，节能性，准确性有着重要意义，是降低施工人员的劳动强度的主要途径，在未来社会发展中，机电一体化必然会得到进一步发展，形成智能化，微型化，系统化和网络化趋势要求，从而更好的为工程机械发展做贡献。

1. 
   

2. 机电一体化概述

1. 
   

2. 概念。机电一体化又被广泛的称之为机械电子学，是将机械技术，电子技术，微电子技术，信息技术，传感技术有机结合。并综合应用到实际的工程机械当中。随着机械一体化技术的飞速发展，一体化概念被广泛的接受和普遍的应用，是现代化机械领域中最受欢迎的技术问题之一。随着计算机技术的迅速发展和广泛应用，机电一体化技术获得了空前的发展，逐步形成了以机械和微电子技术为一体的综合技术。

3. 机电一体化特点。在现代化工程施工中，大多施工企业都要求工程机械具备性能好，生产效率高，能量损耗低，节约成本的优势。同时对于机械的使用也提出了新的要求。在这种背景下，以机电一体化为主的工程机械得到了广泛的使用，其具有着自动化程度高，施工质量好，精确度高，工作可靠，性能稳定，安全系数高的特点，且还是一个施工条件不受限制，操作简单，劳动强度低的工作模式。

4. 机电一体化发展。在国外，从上个世纪七十年代起就已经开始着手研讨机电一体化技术，将其应用在工程机械上。随着科学技术的发展和计算机技术的普及，以计算机控制，信息处理和传感极为主的新技术逐渐得到应用，使得原来的机电一体化技术发生了本质的变化。其各领域都不断的向着信息处理，数字化和信息化方向发展。这不仅提高了工程机械的工作效率，工作质量，还节约了大量的人力，物力，使得工程施工建设得到了前所未有的高度。

2. 
   

3. 机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体，传感器，信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几个方面着手。

1. 
   

2. 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. 机械本体技术。机械本体必须从改善性能，减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

4. 传感技术。传感器的问题集中在提高可靠性，灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

5. 信息处理技术。机电一体化与微电子学的显著进步，信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模、数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

6. 驱动技术。电机作为驱动机械已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件—传感器—电机三位一体的伺服驱动单元。

7. 接口技术。为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化，规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本，高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化，光导纤维以及光藕器的大容量化，小型化，标准化等问题。

8. 软件技术。软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准纶，包括程序标准化，程序模块化，软件程序的固化，推行软件工程等。

3. 
   

4. 机电一体化技术的发展趋势与方向

1. 
   

2. 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，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。

3. 微型化趋势。微型化兴起于20世纪80年代未，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立方厘米的机电一体化产品，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，它包括光记得技术和蚀刻技术两类。

4. 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，政治，军事，教育及人们的日常生活都带来了翻天覆地的变化。机电一体化新产品一经研制出来，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迅速发展起来。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。这也使机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。

5. 绿色化。绿色制造与机电一体化产品的绿色化则通绿色生产过程，绿色设计，绿色材料，绿色设备，绿色工艺，绿色包装，绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。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。

6. 系统化。其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，同时实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是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。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

结束语

机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，对机电一体化专业人才的需求也是社会发展的必然趋势，如何把机电一体化技术应用到工程机械乃至更广泛的领域中，为社会经济发展做出更大的贡献，为人们的生活提供更多的便利和乐趣，是我们应该思考和努力的。

参考文献

【1】黄宋义，工程机械中机电一体化的应用。[J]，科技资讯，2009（18）。

【2】魏建碑，浅谈机电一体化在工程机械中的应用。[J]，黑龙江科技信息，2009（25）。

【3】冷俊，机电一体化在工程机械中的应用。[J]，科技资讯，2009（07）。

【4】郭海军，王永明，浅谈机电一体化技术及其发展。黑龙江交通科技。2010年第9期。