机电一体化技术的现状和发展趋势

机电一体化技术的现状和发展趋势

张怀安

南京和本机电设备科技有限公司  江苏南京     210000

摘  要:伴随着人类社会的飞速发展，各领域与科技的关系也日益紧密，呈现出一种趋于统一化的态势，极大地推动了不同领域不同技术的协同与融合，从而加速了国内产业的技术创新，这将会给国家建设带来革命性的变化，加快从科技大国迈向科技强国的步伐。在我国经济发展已步入新常态的背景下，将通过建立自主创新系统来推动机电一体化发展，从而使其成为新常态。针对这一情况，本文着重对目前国内外的机械电子设备发展状况及发展动向进行了深入的剖析与讨论。

关键词:机电一体化；技术现状；发展趋势

在日常生活中，随着科技的飞速发展，各学科之间的相互融合，出现了一场技术的革新。并且机械行业中微电子技术与计算机技术飞速发展，导致了机电融合趋势的出现，改变了机械产业的技术结构、产品结构、功能构成、生产方式及管理体制等，使得我国的工业生产从“机器电气化”进入“机电一体化”的发展时期。机电一体化技术的发展对推动工业从机械化走向智能化、网络化和环境友好化具有重要意义。

1 机电一体化技术的概述

传统概念上的“机电一体化”是指“机械”与“电子”、“电气”的结合，而且“机械”的比重较大。目前科学技术发展趋势非常重视各领域之间的交叉与融合以及电子计算机的运用，而机电一体化技术则是将电子技术、信息技术（传感器技术、控制技术、计算机技术等）运用到了机械的灵活性和智能化方面。传统的机电系统能够承载更大的负载，但是难以对其精细、复杂的运动进行调控，而电子技术恰恰与此相反，能够很好地完成对各种微小、复杂的动作操控，从而使得机器人具有更高的灵活性。机电一体化技术就是把机械和电学两个学科有机地融合在一起，使它们的优势得以充分利用，从而达到优势互补。该技术所涉及的学科主要有：机械工程学科、检测与控制学科和电子信息学科。

机电一体化技术实质上就是在机械的控制中融入了电子应用，即通过传感器对机器的移动进行探测，并向计算机输入数据信息，通过运算得出可以达到期望的动作控制信号，从而对执行设备进行控制。在此基础上，提出了一种新的设计方法，即利用所需的测量数据，对设计系统进行模拟。此外，如果是一个完整的机电一体化设备，那么它应该具有两个显著的特点：第一，具有移动设备；第二，运用电气控制，从而使得移动机械具有灵活、智能的特点。

2 目前我国机电一体化技术的发展现状

机电一体化的深入发展，对于促进人类进步有着举足轻重的作用。为此，目前国内外有关部门开展了一系列的研究工作，对完善我国机电一体化技术建立起了系统的科学探究。多领域的融合是目前机电一体化的主流方向，结合电子、控制、计算机、信息等多个领域，使其不断发展与改进，造福于人们的日常生活。

2.1 智能化发展

将机械化与数控设备相结合，是目前机械电子系统走向智能化的一个重要方向。为此，在我国机械电子系统的构建中，将人工智能技术作为其研究的重点，受到了国际和国内的广泛关注。“智能化”指的是对机器人的动作进行刻画。通过对其进行原理调控，融合心理学、计算机科学、运筹学、人工智能等多种新理念与新内涵，实现对机械系统的模拟。在决策分析方面，赋予了机器人独立的判断与自治功能，其逻辑模式也逐步地向着人靠拢，从而实现了更高的操控目的。所以，模块化是机电一体化发展中一件非常困难的工作，而智能化则是机电系统长期发展的关键。

2.2 标准化发展

机电一体化系统的设计与研发是一项非常关键的工作，直接影响到整个系统改造的效果和质量。然而，在研发标准机械接口、电源接口、环境接口等方面，却面临着非常繁琐的生产技术挑战，而且制造厂商多、产品品种多，这给研发工作提高了很大的难度。所以，厂商要主动发挥标准化单元的优势，以保证各个单元、各个部件之间的配合与界面的顺畅运行。

2.3 以网络为发展基础

一个不可忽略的重要原因是，互联网技术是计算机科技发展历程中最杰出的成果，它在政治、军事、教育，甚至是人们的日常生活中，都引起了巨大变革。互联网把全球经济和生产生活联系在一起，使得企业之间的竞争呈现出全球化的特征。由于互联网应用的日益普遍，作为机电一体化的遥控终端也发生了新的变化，使得遥控和监测技术成为一股新的革命浪潮。而且，这些电子设备都有自己独特的特性，如果质量达到要求，在国际应用上也会很受欢迎。

3 机电一体化技术的发展趋势

3.1 灵活性

在机电一体化技术中，灵活性包含了两个方面的理念：第一，要求机电一体化产品具备一定的适应性，即相应的装备要适合于各种生产原材料，而且要符合不同原材料的各种技术要求，这样才能在功能转换过程中更容易进行。第二，机器生产商必须有足够的实力，可以根据用户的需要，为其量身订做。因此，要实现灵活性，就需要将设计理念与机械现实概念充分结合起来，同时，在机械设计过程中，要应用可编程逻辑控制器、可编程计算机控制器、过程控制系统、现场总线控制系统等技术，同时推广使用变频和交流伺服的调速方式，这样才能极大地提高机器的自动化程度，也能极大地简化机械传动机构。

3.2 模块化

模块化是一个既有意义又有难度的项目。机电一体化的产品类型众多，对其进行标准机械接口、电气接口、环境接口等的设计与研发，虽然繁琐但十分关键。用标准单元既能快速地研发新产品，又能使企业的规模发展更大。要实现生产目标，就必须建立相应的规范，使各个部件之间能够相互配合。在不久的将来，因为存在着诸多的矛盾，要在短期内制订一套统一的生产规范是比较困难的，但是可以通过建立一批较大的企业来逐步实现。从电子产品标准化和系列化所带来的益处可以确定，不管是对于制造标准化机电一体化单位的公司，还是对于制造机电一体化产品的公司来说，模块化都会为其带来光明的未来。

3.3 环保性

机电一体化技术在环境保护领域的发展，可以使自然资源得到更好的利用，从而有效地推动人类的发展。但是，当资源消耗得越来越快时，自然生态系统也会发生改变。近年来，“人与自然”的协调发展已经引起了世界各国的广泛关注，低碳环保、可再生能源将是人类社会发展的必然趋势。这种变化将对人类的生活产生深远的影响，比如绿色、低能耗的生产工艺、可回收、可分解、可再利用的环保产品等，从根源上提高资源利用率，尽可能地降低对环境和非再生资源的损耗和冲击，同时尽可能地确保现有资源的高效利用和转换。从总体来说，机电一体化生产将逐步达到如下目标：一是提高资源的利用效率；二是减轻对环境的污染；三是加强对资源的二次利用。机电一体化技术的绿色发展，将推动国家的经济发展方式，为绿色经济的可持续发展打下坚实的基础。

3.4 微型化

在上个世纪八十年代末期，微型化是指将机电一体化技术向微机及微尺度领域发展的潮流，在国际上被称为“微机电体系”（MBMS），是指由尺度小于l3cm，并向微纳尺度发展的机电一体化制品。MBMS技术发展的一个关键问题是微电子工艺，其制造过程中所使用的是精细加工技术，也就是所谓的“超高精度工艺”，主要包含光刻与蚀刻两种技术。

4 结束语

总之，机电一体化技术的产生并非是一个独立的概念，而是众多科技成果的综合结果，也是人类社会生产力达到某个特定时期的需要。当然，其涉及到的技术也是非常多的，伴随着科技的不断进步，多种技术之间的结合也会变得更加紧密。因此我坚信，在未来，机电一体化技术仍拥有更大的发展空间。

参考文献:

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